蒸腾作用实验的研究型学习案例研究

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1、7蒸腾作用实验的研究性学习案例研究内容摘要：在新课程理念的倡导下，研究性学习越来越受到教育界的关注，为了提高学生科学探究的能力和学习生物的兴趣，本课题以植物《蒸腾作用》实验为案例研究对象，首次利用相对压强传感器、数据采集器和计算机，探究环境因素——空气运动（改变风速）对植物蒸腾作用的影响及其新教育技术装备的引进给中学生物实验带来的变化作一简单论述，以实现科学技术与传统实验教学的有效整合，旨在为中学生物教育教学提供重要的理论依据和可行的实践典范，期待新设备能够在中学教学中被推广。关键词：蒸腾作用；实验；研究性学习我国新一轮课程改革把研究性学习以必修课的形式列入了国家基础教育课程计划之中，可

2、以说研究性学习已经进入中学教学，研究性学习是培养创新型人才的一种有效途径。那么，什么是研究性学习？研究性学习是以学生为学习的主体，以“培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为目标[1]。这种在教师指导下，以学生自主研究为主要学习方式的课程教育，与高中生物新课标的思想相契合，注重学生对问题的主动探究和积极体验，增强学生严谨求实的科学态度，旨在实现人的内在提升与主动解放。由于实施了生物教学改革，一些现代化教学设施不断地进入课堂，为课堂教学的研究性学习提供了可行的条件，教师应该借此机会大胆地将现代化教学设备运用于课堂，教师可以通过提供一部分现成的知识内容，让学生参与研究活动当中。以《

3、蒸腾作用》实验作为研究性学习案例进行研究，该课题直接来源于高中生物教材，而研究的内容又高于教材，目的在于引导学生通过探究实验去解决与蒸腾作用相关的问题，且让学生学会使用新设备——相对压强传感器测定有关压强变化的过程。1案例背景植物的蒸腾作用过程如下：土壤中的水分→根毛→根内导管→茎内导管→叶内导管→叶肉细胞→气孔→大气。气孔是气体进出叶片的门户，大部分位于叶表面的下方，90%-95%的水份最后是通过气孔失掉的。由于大部分的水份由根部吸收，经蒸腾作用释放，而蒸腾作用产生的蒸腾拉力是水分运输的主要动力，那么如何说明蒸腾拉力的存在？可通过相对压强传感器测量蒸腾作用过程中植物水分散发时的速率，验

4、证植物存在着蒸腾拉力。那么影响植物的蒸腾作用的因素有哪些？研究发现，环境因素和植物自身形态学特征会影响植物的蒸腾作用速率，影响蒸腾作用的环境因素包括：大气湿度、空气运动(风)、空气温度、光照条件、土壤情况等。2设立研究课题《探究空气运动（改变风速）对植物蒸腾作用的影响》72.1研究目的和意义高中生物教材中，讲述了蒸腾作用的内容，而对影响蒸腾作用的因素并没有详细的谈及，为了开阔学生的视野，培养学生的生物学兴趣，引发学生思考的积极性，对教材中“蒸腾作用”实验内容进行改进，设计了“探究影响植物蒸腾作用因素”的实验。本实验利用相对压强传感器、数据采集器和计算机，测定得到的实验数据使得学生对影响植

5、物蒸腾作用因素的理解更加的具体化、直观化和实物化，并希望通过此次学习鼓励学生利用新设备去探究可能对植物蒸腾作用有影响的其他环境因素，以利于学生较全面认识环境因素与植物蒸腾作用之间的联系，同时，“有助于学生更有效地体验到如何去获取知识，如何将自己的各项技能和各种能力得到最大限度的发展和提高”[3]，这一变化使学生更能适应当今知识经济时代人才需求的新要求。2.2提出问题问题：若将电风扇对着植物的叶片吹，蒸腾速率将会发生什么变化？预测：电风扇造成的空气运动导致植物的气孔关闭，因而蒸腾速率降低。3确定研究方案3.1实验原理本实验设计利用相对压强传感器探究环境因素——空气运动（改变风速）对植物的蒸

6、腾速率的影响。植物叶片蒸腾作用导致在叶脉组织内的负压，负压引起的蒸腾拉力是使水从植物根组织运送到叶片的重要动力。在实验中，利用相对压强传感器测定一小片植物的蒸腾作用速率，植物茎末端的压强变化将被记录为该种植物的蒸腾作用速率。另外，此系统将通过增加风速（用电风扇）来测量空气运动对蒸腾速率影响的效果。3.2研究方法观察、实验法和分析综合法相结合。3.3教学目标知识目标：（1）学会使用相对压强传感器，测定空气运动（改变风速）对植物“蒸腾拉力”产生的压力的变化。（2）通过实验过程的观察与结果的综合分析，分析空气运动是如何影响植物的蒸腾作用，学会设计探究实验探究其他环境因素的改变产生的影响，加深对

7、植物蒸腾作用的功能以及它对地球上生命的重要作用的认识。 能力目标：（1）通过实验过程的操作，提高动手操作能力；（2）通过实验成果的延伸，初步掌握探究实验的方法，加强实验创新的能力。 7情感态度与价值观目标：（1）通过个人的努力实践取得成果感受成功的成就感和喜悦感；(2）通过小组内的分工协作和小组间的互相配合，增强沟通、协作与责任意识；(3)通过严密的理论推理和实验验证，树立实事求是的科学态度；(4)通过教学活动的改进，提高对生物探究