探究植物茎的结构与功能实验改进 论文

探究植物茎的结构与功能实验摘要：要为了优化教学效果，本文在苏教版七年级下册中课程《植物茎的输导功能》内容的基础上，对本课中两个实验《木本植物茎的结构》和《茎的输导功能》进行了改进和整合，节省了实验材料和实验时间，同时体现了结构和功能相统一的观念。具体操作为：使用墨水培养植物枝条，待叶或花变红后，将植物茎进行横切观察，去一小段茎进行环剥，教师在实验基础上进行引导和分析。改进后的实验给学生增加了视觉观察以外的触觉直观感受，帮助学生加深对木本植物茎各结构的认知。关键词：茎，输导作用，环剥引言：《植物茎的输导功能》是苏教版生物学七年级上册第3单元第五章第四节的内容。在前两个单元，学生们学习了探索生命的方法，以及生命的结构层次，对生命有了一个大致的概念。从本单元开始，学生具体学习动植物的特征和特性。初一的学生刚刚接触生物学这门课程，面对新知接受较有难度，所以在课程的分布上也是以绿色植物作为开端。生活中的绿色植物种类繁多，容易获得和观察，更利于探究，所以本单元覆盖了很多的教学实验，可帮助学生更加直观的感受生物的魅力，也可以培养学生乐于观察生活的学习兴趣。本单元由三个章节组成，其中第六章《绿色植物的光合作用和呼吸作用》的内容是整个单元最为复杂、难度最高的部分，涉及到抽象的生物化学以及微观的分子转换和运输，学生理解起来有一定的难度。而第五章《绿色植物的一生》讲述了植物由种子到萌发的全过程，而本文要改进的实验就位于其中，学习本章节为后续学习光合作用和呼吸作用奠定了基础。特别是本节《茎的输导作用》，让学生对于植物体内的有机物和无机物的运输以及运输方向有了宏观的了解，对呼吸作用和光合作用的物质转换和运输的学习有很大的帮助。《茎的输导作用》这一课中，包含了《木本植物茎的结构》和《茎的输导功能》两个实验。教材中《木本植物茎的结构》这一观察实验中采用的方法是使用肉眼、放大镜或显微镜来观察木本植物茎的横截面，这确实可以让学生更加形象直观的学习植物茎的结构，但是实践起来可能会将简单的问题复杂化，例如，取得易观察的植物茎横截面材料、带领学生去实验室使用显微镜等，会使本节课效率降低。为课堂整体效果较好，一般教师会采用多媒体展示茎横截面图片或者模型展示等其他直观展示的手段，但往往会让学生失去亲身实践的乐趣。另外，结构和功能相适应是生物学习中一个重要的科学观念，在教学中将结构和功能部分拆分成两个实验，往往会失去了连贯性，让学生不能真实体会其关联。为解决以上问题，本文将提供一种实验思路，或许能为教师在教学中提供一些帮助一、实验方1．实验器材统一带花或者带叶的木本植物茎，本文中用到了白玫瑰、樱花、六道木和桂花的枝条；刀片；红墨水（或者其他颜色的颜料）；锥2．实验过程选取同种、长势相似的植物，分成两组A和B，清水培养24h。将A植株继续清水培养、B植株使用无稀释的红墨水或其他液体颜料培养。B组花或者叶片变色后，将两组植物从培养液中取出，进行横切和纵切。观察植物茎的结构以及运输水分和无机盐的木质部的位置。环剥实验：再取一段B组植物茎，长度约2-3cm，用刀片在表面进行纵划层层剥离、分类，感受不同结构的质感，并分析其功能。二、实验结1.彩色墨水培养白玫瑰使用多种颜色的墨水对白色玫瑰花（如图1A）培养，对比发现红墨水在植物茎中的运输速度最快，效果最明显（如图1B）。2图1白玫瑰墨水培养效果图，图2红墨水培养植物及茎横截面图2.红墨水培养木本植物枝条使用红墨水对樱花（如图2A）、桂花（如图2B）和六道木（如图2C）的枝条进行培养，与对照组清水培养的植物相比，使用红墨水培养的枝条叶片颜色更加红。对三种植物的茎进行横切，三种植物的茎都具有不同大小2D、E）。3.木本植物茎环剥实验取叶片变红的桂花枝条茎环剥，将质地不同的茎组织进行分离，可以分出三类，表面光滑有一定韧性的外表皮（如图3A），疏松的丝状组织（如图3B）和中心被红墨红色的圆柱形坚硬组织（如图3C），染色区域较难继续剥离，内侧圆剥离出。图3木本植物茎环剥图三、探究讨绿色开花植物由根、茎、叶、花、果实和种子六种器官组成，各种器官都具有一定的功能。其中，茎属于营养器官，可将根和叶连接起来，输导水、无机盐等有机物。植物因茎的质地、结构不同分为木本植物茎和草本植物茎两种类型。木本植物茎由外向内由树皮、形成层、木质部和髓四个部分构成，草本植物与木本植物相比没有形成层。树皮内侧部分是韧皮部，其中包含可以运输有机物的筛管。木质部坚硬，具有很强的支持力，其中包含了运输水分和无机盐的导管。无机染料溶于水中可被茎吸收，运输向花和叶。在实验过程中我们用到了多种染料，其中部分染料水溶液难以通过水培将植物改变成颜料所表现的颜色，有些需要更久的时间才能上色。这个问题可以在课堂上引导学生思考原因，提出可能的猜想：是否有些颜料中的色素不是无机盐，而是有机物？感兴趣的同学可以在课下查阅资料并进行深入的探究。这也让学生对导管由根向叶的方向运输水和无机盐，而有机物是由叶产生并运输向其他器官的知识点有了直观印象。在植物培养环节，可以要求学生自带植物进行培养，或者在家里先行培养探究，再将植物成果带到课堂中。学生自己准备植物，可以见到更多不同品种的实验成果，可以对比不同品种的植物横截面结构，从而发现相似和差别。同时也培养了学生的在植物采摘环节，注意提醒学生，爱护环境保护生命，节约实验材料，用最少的植物做尽可能多的实验，先查资料，确定好对象，在进行采摘，防止不必要的浪费。课本中的实验中，对植物茎结构的观察，仅局限于横截面的层面。学生在学习完后本课后，可能对每一部分的位置并不能很好掌握，也不具有深刻印象，仅能记忆染色后的植物茎横截面有红色环形的部分，是运输水和无机盐的含有导管的木质部。而在进行完本文增加环剥实验后，学生可以通过触觉体验，从而感受到茎每种组织的差异。树皮外侧部韧度强，外表粗糙，内侧光滑，这可以反应出树皮外侧部对植物茎具有往内侧，有疏松的丝状维管状结构，主要是植物的树皮内侧部韧皮组织，韧皮组织呈现的丝丝缕缕的形态也可以反映出这部分是另外一种输导组织，内含有运输有机物的筛管结构；疏松的组织剥离完毕后，内侧是坚硬红色的圆柱状结构，红色是前期实验染成的颜色，所以很明显这部分结构为内含导管的运输水和无机盐的木质部，但是当木质部被环剥出来以后，将会很容易发现它的另外一种功能——其坚硬无比难以再次剥脱，所以木质部还是整个植物茎的支持力；虽然更内侧的髓很难被剥脱出来，但是木质部的红色环形部分已经将其清晰的表现出来。另外，位于木质部和韧皮部之间的形成层在质感上难以和韧皮部明确区分，在横截面的观察中也不是所有木本植物都能明确分辨其存在。但是，在教学上，其他组织的位置都明确了以后，形成层的位置很容易通过其功能进行推导。因为形成层是向内形成木质部向外形成韧皮部的组织，所以位置就处于韧皮部和木质部的中间。本文的创新点主要在于将本课中两个实验《木本植物茎的结构》和《茎的输导功能进行了结合，节省了实验材料和实验时间，同时体现了结构和功能