生物教學(xué)對(duì)蒸騰作用的合理性解釋設(shè)計(jì)

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摘要：本文介紹了在學(xué)生對(duì)植物蒸騰作用存在合理性產(chǎn)生疑問(wèn)時(shí)的解答方法，同時(shí)引入了解決類似問(wèn)題時(shí)的三種普遍適用方法。

關(guān)鍵詞：存在合理性；意義；蒸騰作用；數(shù)據(jù)化；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；交叉記憶

一、問(wèn)題背景

植物的蒸騰作用是與光合作用以及呼吸作用并列的植物三大生理作用之一，在教學(xué)中也通常是放在一起進(jìn)行講解。而學(xué)生由于常常會(huì)將植物的呼吸作用與自身的呼吸作用，植物的光合作用與自身的進(jìn)食獲取能量行為進(jìn)行類比，所以一般不會(huì)對(duì)這兩種作用的意義產(chǎn)生疑問(wèn)，但同時(shí)因?yàn)闊o(wú)法從自身或是熟悉的事物上找到可以與蒸騰作用進(jìn)行類比的行為，從而自然而然地就會(huì)對(duì)其意義產(chǎn)生疑問(wèn)。

二、針對(duì)原理的思考設(shè)計(jì)

（一）蒸騰作用的意義

植物的蒸騰作用的生理意義可以從環(huán)境、運(yùn)輸、降溫三個(gè)方面進(jìn)行解釋。（1）環(huán)境意義：植物蒸騰作用為大氣提供大量的水蒸氣，參加地球生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)，使當(dāng)?shù)氐目諝獗３譂駶?rùn)，使氣溫降低，讓當(dāng)?shù)氐挠晁渑?，形成良性循環(huán)。（2）運(yùn)輸意義：蒸騰作用是植物對(duì)水分的吸收和運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)主要?jiǎng)恿?，特別是高大的植物。由于礦質(zhì)鹽類（無(wú)機(jī)鹽）要溶于水中才能被植物吸收和在體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，既然蒸騰作用是對(duì)水分吸收和流動(dòng)的動(dòng)力，那么，礦物質(zhì)也隨水分的吸收和流動(dòng)而被吸入和分布到植物體各部分中去。所以，蒸騰作用對(duì)這兩類物質(zhì)在植物體內(nèi)運(yùn)輸都是有幫助的。（3）降溫意義：蒸騰作用能夠降低葉片的溫度。太陽(yáng)光照射到葉片上時(shí)，大部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，如果葉子沒有降溫的本領(lǐng)，葉片溫度過(guò)高，葉片會(huì)被灼傷。而在蒸騰過(guò)程中，水變?yōu)樗魵鈺r(shí)需要吸收熱能，因此，蒸騰能夠降低葉片表面的溫度，使葉子在強(qiáng)光下進(jìn)行光合作用而不致受害。之后就需要對(duì)以上的原理進(jìn)行分析設(shè)計(jì)選用怎樣的方法對(duì)學(xué)生們的疑問(wèn)進(jìn)行解答。

（二）思考設(shè)計(jì)

（1）對(duì)于環(huán)境意義，結(jié)合地理中對(duì)于地球水循環(huán)系統(tǒng)的知識(shí)，學(xué)生是比較容易理解的，但常常由于沒有定量的數(shù)據(jù)實(shí)例以及這一意義與生物學(xué)科關(guān)聯(lián)性較小容易被忽略，因此在此應(yīng)該盡量多地舉出包含數(shù)據(jù)的實(shí)例加深學(xué)生們的記憶并同時(shí)使其明白這一意義的重要性。（2）對(duì)于運(yùn)輸意義，由于解釋中的“動(dòng)力”和“運(yùn)輸”都是較為抽象的詞語(yǔ)，因此建議設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生們直觀看到所謂的“吸力”以及如果失去吸力將會(huì)造成的后果，使學(xué)生們可以對(duì)這一抽象概念的理解更加深入。（3）對(duì)于降溫意義，可以結(jié)合水的比熱容和酶的活性等知識(shí)讓學(xué)生們形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，這種方法將有利于生物學(xué)習(xí)的整體性。

三、實(shí)例與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）針對(duì)環(huán)境意義的數(shù)據(jù)化實(shí)例

（1）1株玉米從出苗到收獲通過(guò)蒸騰作用需消耗400～500L水；（2）植物吸收的水分有99％都通過(guò)蒸騰作用消耗掉；（3）大多數(shù)植物白天的蒸騰速率是15～250g／m2／h，夜晚是1～20g／m2／h；（4）經(jīng)過(guò)氣孔的蒸騰速率要比同面積的自由水面快幾十倍，甚至上百倍。以上實(shí)例當(dāng)然不是全部，在實(shí)際教學(xué)工作中還可以進(jìn)行擴(kuò)展，并且可以將此種方法應(yīng)用于與這個(gè)例子類似的容易理解但易被忽略的知識(shí)點(diǎn)的講解中去。

（二）針對(duì)運(yùn)輸意義的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

受教學(xué)環(huán)境的限制，一般的教學(xué)工作中都很難利用很高檔的儀器向?qū)W生們進(jìn)行展示，而取于生活的實(shí)驗(yàn)器材以及生活中常見的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象又一般更加直觀和印象深刻，因此教師若能通過(guò)觀察生活，結(jié)合所講知識(shí)自行設(shè)計(jì)一些小實(shí)驗(yàn)，一定能獲得可觀的教學(xué)效果。在此，本文針對(duì)植物蒸騰作用的運(yùn)輸意義設(shè)計(jì)了相應(yīng)的展示實(shí)驗(yàn)。首先，向?qū)W生們說(shuō)明“人往高處走，水往低處流”的道理，使其清楚水分在沒有動(dòng)力的情況下是無(wú)法向高處運(yùn)輸?shù)模瑫r(shí)可以使用“水泵、水塔”的例子使得學(xué)生們對(duì)于“動(dòng)力”這一抽象名詞具有一個(gè)具象化的印象。1．實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)器材：玻璃皿，鑷子，酒精燈，紗布。實(shí)驗(yàn)材料：清水，食用鹽。實(shí)驗(yàn)步驟：①向玻璃皿中加入少量清水，用鑷子夾取少量干燥的紗布將紗布底端浸入水中。②待紗布吸足水向?qū)W生展示玻璃皿中水面變化情況。③在保持玻璃皿中留有水的情況下，點(diǎn)燃酒精燈對(duì)紗布頂端持續(xù)進(jìn)行加熱，向?qū)W生展示紗布上的潮濕情況以及玻璃皿中的水量變化情況。④重新取一組實(shí)驗(yàn)器材，向清水中加入食用鹽，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。⑤烘干第二次實(shí)驗(yàn)中所使用紗布，將干燥后的紗布展示給學(xué)生。2．實(shí)驗(yàn)各步驟目的整個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了用紗布類比植物，用玻璃皿及其中的水或溶液類比土壤水環(huán)境，用酒精燈的加熱類比蒸騰作用，使學(xué)生們對(duì)于蒸騰作用的意義理解直觀而深刻。步驟①②的目的是讓學(xué)生們清楚，紗布吸水使得“水往高處走”的原因是有了紗布干燥缺水這一“動(dòng)力”，當(dāng)紗布吸足水時(shí)便失去了這一“動(dòng)力”，因此玻璃皿中的水面便不再變化，即說(shuō)明紗布（植物）此時(shí)不再吸水。步驟③的目的是向?qū)W生們直觀展示蒸騰作用的意義，通過(guò)加熱（蒸騰作用）使紗布（植物）重新獲得了吸水的“動(dòng)力”，而此時(shí)紗布持續(xù)濕潤(rùn)，玻璃皿中的水量逐漸下降。步驟④⑤的目的是在之前實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上向?qū)W生們展示蒸騰作用對(duì)于植物對(duì)于無(wú)機(jī)鹽離子的吸收與運(yùn)輸?shù)囊饬x，蒸干紗布使現(xiàn)象更為直觀。以上即為這一實(shí)驗(yàn)的過(guò)程簡(jiǎn)述及目的意義，教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)知識(shí)進(jìn)行講解將會(huì)使得學(xué)生們對(duì)這一部分的內(nèi)容產(chǎn)生明晰的認(rèn)識(shí)。

（三）針對(duì)降溫意義的知識(shí)穿插講解

應(yīng)用其他章節(jié)或?qū)W科的相關(guān)知識(shí)加深學(xué)生對(duì)于蒸騰作用降溫意義的理解記憶。例如：C4植物的光合最適溫度一般在40℃左右，C3植物的最適溫度一般在25℃左右，這一點(diǎn)可以說(shuō)明降溫的重要性。水的比熱容：c＝4．2×103J／（kg•℃）這一點(diǎn)可以說(shuō)明蒸騰作用對(duì)于降溫的貢獻(xiàn)大小。類似于這種形式的章節(jié)或?qū)W科交叉，將有利于對(duì)于知識(shí)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性記憶與理解。

四、總結(jié)

綜上，本文介紹了在學(xué)生對(duì)植物蒸騰作用存在合理性產(chǎn)生疑問(wèn)時(shí)的解答方法，同時(shí)引入了解決類似問(wèn)題時(shí)的普遍適用方法，即①盡量使用數(shù)據(jù)化的實(shí)例加強(qiáng)記憶；②設(shè)計(jì)緊貼生活的實(shí)驗(yàn)直觀展示與解釋；③發(fā)揮不同章節(jié)或?qū)W科直接的相關(guān)性。且一般這三種方法同時(shí)使用。

參考文獻(xiàn)：

［1］董澤軍．植物蒸騰作用高速率之原因［J］．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（21）：131－135.

作者:李霜 單位:咸陽(yáng)市渭城第二初級(jí)中學(xué)