生物教学对蒸腾作用的合理性解释设计

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摘要：本文介绍了在学生对植物蒸腾作用存在合理性产生疑问时的解答方法，同时引入了解决类似问题时的三种普遍适用方法。

关键词：存在合理性；意义；蒸腾作用；数据化；设计实验；交叉记忆

一、问题背景

植物的蒸腾作用是与光合作用以及呼吸作用并列的植物三大生理作用之一，在教学中也通常是放在一起进行讲解。而学生由于常常会将植物的呼吸作用与自身的呼吸作用，植物的光合作用与自身的进食获取能量行为进行类比，所以一般不会对这两种作用的意义产生疑问，但同时因为无法从自身或是熟悉的事物上找到可以与蒸腾作用进行类比的行为，从而自然而然地就会对其意义产生疑问。

二、针对原理的思考设计

（一）蒸腾作用的意义

植物的蒸腾作用的生理意义可以从环境、运输、降温三个方面进行解释。（1）环境意义：植物蒸腾作用为大气提供大量的水蒸气，参加地球生态系统的水循环，使当地的空气保持湿润，使气温降低，让当地的雨水充沛，形成良性循环。（2）运输意义：蒸腾作用是植物对水分的吸收和运输的一个主要动力，特别是高大的植物。由于矿质盐类（无机盐）要溶于水中才能被植物吸收和在体内运转，既然蒸腾作用是对水分吸收和流动的动力，那么，矿物质也随水分的吸收和流动而被吸入和分布到植物体各部分中去。所以，蒸腾作用对这两类物质在植物体内运输都是有帮助的。（3）降温意义：蒸腾作用能够降低叶片的温度。太阳光照射到叶片上时，大部分能量转变为热能，如果叶子没有降温的本领，叶片温度过高，叶片会被灼伤。而在蒸腾过程中，水变为水蒸气时需要吸收热能，因此，蒸腾能够降低叶片表面的温度，使叶子在强光下进行光合作用而不致受害。之后就需要对以上的原理进行分析设计选用怎样的方法对学生们的疑问进行解答。

（二）思考设计

（1）对于环境意义，结合地理中对于地球水循环系统的知识，学生是比较容易理解的，但常常由于没有定量的数据实例以及这一意义与生物学科关联性较小容易被忽略，因此在此应该尽量多地举出包含数据的实例加深学生们的记忆并同时使其明白这一意义的重要性。（2）对于运输意义，由于解释中的“动力”和“运输”都是较为抽象的词语，因此建议设计简单的实验让学生们直观看到所谓的“吸力”以及如果失去吸力将会造成的后果，使学生们可以对这一抽象概念的理解更加深入。（3）对于降温意义，可以结合水的比热容和酶的活性等知识让学生们形成知识网络，这种方法将有利于生物学习的整体性。

三、实例与实验设计

（一）针对环境意义的数据化实例

（1）1株玉米从出苗到收获通过蒸腾作用需消耗400～500L水；（2）植物吸收的水分有99％都通过蒸腾作用消耗掉；（3）大多数植物白天的蒸腾速率是15～250g／m2／h，夜晚是1～20g／m2／h；（4）经过气孔的蒸腾速率要比同面积的自由水面快几十倍，甚至上百倍。以上实例当然不是全部，在实际教学工作中还可以进行扩展，并且可以将此种方法应用于与这个例子类似的容易理解但易被忽略的知识点的讲解中去。

（二）针对运输意义的实验设计

受教学环境的限制，一般的教学工作中都很难利用很高档的仪器向学生们进行展示，而取于生活的实验器材以及生活中常见的实验现象又一般更加直观和印象深刻，因此教师若能通过观察生活，结合所讲知识自行设计一些小实验，一定能获得可观的教学效果。在此，本文针对植物蒸腾作用的运输意义设计了相应的展示实验。首先，向学生们说明“人往高处走，水往低处流”的道理，使其清楚水分在没有动力的情况下是无法向高处运输的，同时可以使用“水泵、水塔”的例子使得学生们对于“动力”这一抽象名词具有一个具象化的印象。1．实验过程简述实验器材：玻璃皿，镊子，酒精灯，纱布。实验材料：清水，食用盐。实验步骤：①向玻璃皿中加入少量清水，用镊子夹取少量干燥的纱布将纱布底端浸入水中。②待纱布吸足水向学生展示玻璃皿中水面变化情况。③在保持玻璃皿中留有水的情况下，点燃酒精灯对纱布顶端持续进行加热，向学生展示纱布上的潮湿情况以及玻璃皿中的水量变化情况。④重新取一组实验器材，向清水中加入食用盐，重复上述实验。⑤烘干第二次实验中所使用纱布，将干燥后的纱布展示给学生。2．实验各步骤目的整个实验的目的是为了用纱布类比植物，用玻璃皿及其中的水或溶液类比土壤水环境，用酒精灯的加热类比蒸腾作用，使学生们对于蒸腾作用的意义理解直观而深刻。步骤①②的目的是让学生们清楚，纱布吸水使得“水往高处走”的原因是有了纱布干燥缺水这一“动力”，当纱布吸足水时便失去了这一“动力”，因此玻璃皿中的水面便不再变化，即说明纱布（植物）此时不再吸水。步骤③的目的是向学生们直观展示蒸腾作用的意义，通过加热（蒸腾作用）使纱布（植物）重新获得了吸水的“动力”，而此时纱布持续湿润，玻璃皿中的水量逐渐下降。步骤④⑤的目的是在之前实验的基础上向学生们展示蒸腾作用对于植物对于无机盐离子的吸收与运输的意义，蒸干纱布使现象更为直观。以上即为这一实验的过程简述及目的意义，教师结合实验对知识进行讲解将会使得学生们对这一部分的内容产生明晰的认识。

（三）针对降温意义的知识穿插讲解

应用其他章节或学科的相关知识加深学生对于蒸腾作用降温意义的理解记忆。例如：C4植物的光合最适温度一般在40℃左右，C3植物的最适温度一般在25℃左右，这一点可以说明降温的重要性。水的比热容：c＝4．2×103J／（kg•℃）这一点可以说明蒸腾作用对于降温的贡献大小。类似于这种形式的章节或学科交叉，将有利于对于知识的系统网络性记忆与理解。

四、总结

综上，本文介绍了在学生对植物蒸腾作用存在合理性产生疑问时的解答方法，同时引入了解决类似问题时的普遍适用方法，即①尽量使用数据化的实例加强记忆；②设计紧贴生活的实验直观展示与解释；③发挥不同章节或学科直接的相关性。且一般这三种方法同时使用。

参考文献：

［1］董泽军．植物蒸腾作用高速率之原因［J］．中国农学通报，2010，26（21）：131－135.

作者:李霜 单位:咸阳市渭城第二初级中学