观察水绵叶绿体教学设计

周奇志

1教材和学情分析

1.1教材分析

在《必修1.细胞与分子》教科书的关于光合作用探究历程中，有恩格尔曼所做的两个著名的均选用水绵作为实验材料的实验。①把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境里，然后用极细的光束照射到水绵带状叶绿体上，发现好氧细菌只向叶绿体被光束照射的部位集中，如果装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。实验证明叶绿体是光合作用的场所，也证明光合作用释放氧气。②用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量好氧细菌集中在红光和蓝紫光区域，证明红光和蓝紫光是光合作用最有效色光。

在八年级上学期的生物学习中，“五彩缤纷的植物世界”一节是以水绵作为多细胞藻类代表介绍的，着重绘制了水绵的特殊带状叶绿体。

1.2学情分析

鉴于恩格尔曼两个实验对于高中学生颇有难度和高中教学时间的紧张，在高中教学中没有安排学生去动手操作，也没有安排实验让学生去观察水绵特殊带状叶绿体，所以学生对于恩格尔曼实验材料选择的恰当性没有生动体会。而在初中生物教学中，时间相对宽裕，也强调对学生探究动手能力的培养，所以完全可以在初二上学期学习“五彩缤纷的植物世界”时安排一节观察水绵细胞及其带状叶绿体的实验课，把观察水绵特殊叶绿体及其在细胞里分布形态作为教学重点，把课后动手做一个水绵细胞模型作为教学难点，引导学生在显微镜下仔细观察水绵的微观特点，从而来弥补初高中生物教学在这方面实验的不足。这也符合当下提倡的要注重培养学生科学素养的教学理念。

2教学目标

别做水绵临时装片，观察水绵特殊带状叶绿体，认识水绵细胞特点;动手别做水绵细胞模型，培养动手“做”科学能力，践行对创新能力培养。

初步了解恩格尔曼选水绵作为探究光合作用实验材料的原因，为日后高中光合作用知识学习做铺垫和衔接。

体会科学家设计实验时巧妙，严谨的思路;在做模型时，培养爱动脑筋，克服困难，做好科学探究的精神。

3教学过程

3.1课前准备

实验器具：水绵，显微镜，培养皿，镊子，载玻片，盖玻片。

实验材料的收集：水绵分布比较广泛，一般集群分布在相对清洁，富营养化程度比较高的淡水水域，所以很多小区池塘里都会有。

教学设计意图：通过带领学生课前收集材料，教师可以顺带让学生了解水绵生活环境特点及其说明的生态问题，从而使学生理解“水绵分布多的地方说明水体富营养化情况比较严重”。

3.2导入新课

教师引导学生回忆上节课所学习的藻类植物的特征，从而导入本节课的学习。学生回忆藻类植物的特点，强化对藻类植物的认识：藻类植物结构简单，没有根，茎，叶的区别，有单细胞的，也有多细胞的。大多数藻类植物生活在水中。

3.3目标引领，设问导学

教师要求学生自主阅读，并提出问题引导学生思考：水绵是多细胞藻类的代表植物。它的各方面的特征是否和书本上一样，请大家仔细观察书本第四页水绵细胞的叶绿体，水绵细胞是什么形状？而水绵叶绿体又是什么形状？

学生观察教科书中的图片，回答：水绵单个细胞呈柱状，水绵的叶绿体像丝带。

教师追问：单个水绵细胞里有几条叶绿体？它们在水绵细胞内又是如何分布？

学生回答：书上每一个水绵细胞内只有一条叶绿体，它们是螺旋缠繞在水绵细胞内的。

教师设置悬念：书上是如此绘制的。那么，在显微镜下观察到的水绵叶绿体在细胞内是如此螺旋状分布的吗？

设计意图：通过层层设问，教师引导学生观察教科书的插图，促进学生认识水绵藻体细胞形状、特殊叶绿体的形态、在细胞内分布等。在学生观察实验前，教师设置悬念，提高学生观察的积极性，提示学生观察的重点。学生会在接下来的实验中看到有些水绵细胞内可能有不止一条叶绿体分布，和教科书的插图不太一样，增加他们探知中新发现的乐趣。

3.4动手实验

教师向学生展示课前收集的水绵，要求学生观察多细胞藻类水绵集群分布的状态，并要求学生用手触摸水绵。学生通过视觉和触觉感知水绵，认识水绵的外观特征：水绵集群分布时颇似水中青苔，所以水绵俗称水青苔;水绵表面分布有较多的胶质，因此手感黏滑。接着，学生取水绵，制作临时装片，置于显微镜下观察。在制做临时装片时，教师要强调：水绵取两三根即可，不要取多，并将其在载玻片中间的水滴中展开。这样细胞不会重叠，观察图像清晰。在低倍显微镜下，学生清晰观察到，水绵藻体属于由一系列柱状细胞构成的不分枝的丝状多细胞藻类，单个水绵细胞外观呈柱形，内有大型带状叶绿体，一如书本所绘制得那样。

教师提出问题：在低倍显微镜下，大家观察到水绵细胞外形和特殊带状叶绿体了，现在再请观察叶绿体的分布形态是否为螺旋分布？

教师引导学生仔细观察高倍显微镜下水绵带状叶绿体的形态和它贴着细胞壁螺旋分布在细胞里的情况（初中对高倍镜的使用不作要求，此处是显微镜使用的拓展，如果感觉学生操作有难度，在低倍镜下也可以观察）。

3.5拓展实验观察范畴，增加课外知识

教师提出问题：请再仔细观察，带状叶绿体上是否分布有一列深绿色小核？而有的水绵细胞内似乎有不止一条带状叶绿体？学生仔细观察，会发现：在部分细胞里，有不止一条带状叶绿体，它们交叉螺旋贴着细胞壁分布;并且带状叶绿体上的确有一列深绿色小核。

设计意图：在教科书的插图中，可见带状叶绿体上绘有一列小核。这在显微镜里也看到很清楚，很多学生都会想当然认为是细胞核，但实际是蛋白核。所以，教师要特别提出，防止学生误解。教师还要告诉学生，世界上水绵有四百多种，细胞内可能分布有1。16条不等的带状叶绿体。通过这两个观察活动，学生看到了书本上不曾交代的知识，拓展了视野，增加他们探究新知的乐趣。

3.6教师总结，课堂延伸

教师展示恩格尔曼的两个实验示意图，并解释：刚刚通过观察，水绵有着大型带状叶绿体。这样的叶绿体很特殊，它曾帮助人类能清楚观察到光合作用的部分过程，科学家恩格尔曼选择水绵做实验材料，用极细的光束照在它带状叶绿体上，从而确认叶绿体是光合作用的场所，还发现光合作用最有效的色光是红橙光和蓝紫光。虽然关于恩格尔曼的实验，要等到高中才学习到，但通过本节课大家对水绵叶绿体的观察，应该能体会到科学家们对实验材料的选择有多恰当了。

设计意图：通過对恩格尔曼实验的简单介绍，让学生了解本堂课的目标之一，是为将来高中光合作用实验的学习埋下伏笔，并使学生了解实验材料选择的恰当性直接关系实验成功与否。

3.7作业布置，锻炼动手

教师布置课后作业：请选择恰当的材料，动手做一个水绵细胞模型。注意思考，选择什么材料作为细胞壁，选择什么材料来做带状叶绿体，如何表现叶绿体上蛋白核。

课后，学生动手自己制作水绵细胞的模型，有的学生用塑料包书皮作为制作细胞壁的材料，绿色丝带作为水绵带状叶绿体的制作材料，橡皮泥捏成蛋白核，非常形象地制作了水绵细胞及特殊叶绿体的模型。

4教学反思

使学生认识到实验材料选择的巧妙与否，与实验最后成功有直接关联，这是中学生物学教学的目标之一。例如，孟德尔选择用严格自花传粉的豌豆作为植物遗传实验材料，摩尔根选择容易饲养，繁殖快的果蝇作为动物遗传实验材料，同样也是这个道理。但教材中没有设置这样的实验，所以中学生对于几个经典实验中实验材料选择的合适性的认知都只是停留在书本上的介绍，没有能够亲自观察体会到的。若教师能安排一节这样的观察水绵带状叶绿体的实验课，则可以弥补学生在这方面的认知。在初二上学期，学到“五彩缤纷的植物世界”时，开展观察水绵带状叶绿体的实验课，材料易收集，观察现象明显，学生通过实际观察及动手制作模型，通过实际观察，将生物学事实归纳并内化进自己的知识结构体系中，摒弃了“纸上学来终觉浅”的弊端，提高了学习的效率。同时，为学生日后在高中生物学习恩格尔曼两个实验时，体会科学家实验设计的巧妙性和严谨性做好铺垫，也是比较合适的的初高中光合作用知识衔接点。另外，从实验前收集水绵材料，认识水绵生长环境说明的生态问题，到实验中观察到蛋白核，以及观察到水绵中也许有不止一条叶绿体，都是生物学课外知识的拓展，增加学生学习生物学的兴趣。课后，教师安排学生制作水绵模型，使学生把观察到的现象进行运用，锻炼了学生动脑动手能力。