4.2 植物与水循环 第2课时 叶片结构（教学设计）生物沪教版2024七年级上册

第四章 植物的物质运输与水循环 第2节　植物与水循环 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第2节　植物与水循环（第2课时） 教材分析 本节选自初中生物教材第四章《植物的物质运输与水循环》第二节，聚焦植物叶片结构与水循环的内在关联。内容以实验观察为切入点（徒手切片制作、叶表皮装片制作），引导学生实证探究叶片的三维结构（表皮、叶肉、叶脉）及其功能分化。通过对比上下表皮气孔分布差异、保卫细胞调控气孔开闭的机制，揭示蒸腾作用的微观基础，并延伸至植物在生态水循环中的核心作用（如森林增湿促降水、沙漠治理的锁边工程案例）。知识逻辑清晰递进：从结构观察（实验技能）→功能分析（气孔与蒸腾）→生态意义（物质循环），既巩固保护/营养/输导组织的概念，又为后续"植物对环境的适应"埋下伏笔，体现了生物体结构与功能、局部与整体相统一的学科思想。 教学目标 【知识目标】 1.叶片解剖结构： 准确描述叶片的三层结构（表皮、叶肉、叶脉）及对应组织类型（保护/营养/输导组织）。 对比栅栏组织与海绵组织的细胞排列、叶绿体数量差异及其功能意义（如光能利用效率）。 2.气孔结构与功能： 阐明气孔由保卫细胞构成，列举气孔多分布于下表皮的现象并解释其适应性意义（减少水分散失）。 分析保卫细胞吸水膨胀（气孔开放）与失水收缩（气孔关闭）的调控机制及其对蒸腾作用的影响。 3.蒸腾作用与生态循环： 归纳叶脉运输水分、叶肉细胞间隙通气、气孔散失水分的协同过程，完整解释蒸腾作用原理。 举例说明植物在水循环中的作用（如森林调节湿度、固沙植被的生态价值）。 【素养目标】 1.生命观念： 形成"结构-功能观"：结合气孔分布特点（下表皮居多）、叶肉细胞排列（栅栏组织紧密利于光合）等实例，解释植物对环境的适应性。 建立"生态系统观"：通过森林增湿、沙漠锁边等案例，理解植物在维持水循环平衡中的生态角色。 2.科学思维： 演绎推理：基于保卫细胞含叶绿体的特点（可进行光合作用产糖），推导其渗透吸水导致气孔开放的逻辑链条。 辩证分析：讨论气孔开闭的双面性（促进气体交换 vs. 加剧水分散失），认识植物生存的权衡策略。 3.探究实践： 实验设计优化：对比"井字法"与"直接撕取法"制作叶表皮装片的成功率，评估操作合理性。 证据转化：依据显微观察结果（如气孔数量统计），论证"下表皮气孔更多"的生物学意义。 4.态度责任： 生态保护意识：结合塔克拉玛干沙漠锁边工程实例，分析植被恢复对防治荒漠化的核心价值，倡导植树造林行动。 资源可持续观：讨论城市绿化中耐旱植物的选择原则（如气孔调节能力强的物种），链接节水型社会建设。 教学重、难点 【教学重点】 1.制作徒手切片和叶下表皮临时装片，观察叶片的结构； 2.说出叶片各部分结构、特点和功能； 3.理解气孔的开闭与蒸腾作用的关系； 4.了解森林对水循环的作用。 【教学难点】 1.成功制作徒手切片和叶下表皮临时装片； 2.分析植物叶片各部分结构如何共同完成蒸腾作用。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 问题引入与初步引导 在沙漠边缘种上了很多植物，让原本荒芜的沙漠有了生机。那大家想一想，这些植物在沙漠这样干旱的环境中，是怎么获得水分，又是怎么把水分散发出去的呢？ 进一步引导与追问 植物具体是通过叶片的哪些结构来完成水分的吸收和散发的呢？这和我们今天要学习的植物与水循环有很大的关系。大家不妨大胆猜测一下叶片可能有哪些结构参与了这个过程。 总结与过渡 接下来，我们就通过观察叶片的结构，来看看植物到底是如何进行水分运输和参与水循环的。 引导学生深入思考，为后续讲解植物叶片的结构做铺垫。 新知探究 一、 观察叶片结构——徒手切片制作叶横切临时装片 我们都知道叶片有着复杂而精妙的结构，那怎样才能清晰地观察到叶片的各部分结构呢？接下来我们就通过徒手切片制作叶横切临时装片的实验来一探究竟。 首先展示活动目标，明确告诉大家本次实验我们要达成两个目标，一是制作徒手切片，观察叶片的各部分结构；二是说出叶片与蒸腾作用有关的结构及其特点。 要制作出能清晰观察叶片结构的切片，第一步应该做什么呢？第一步是选取叶片大小合适，有明显叶脉的部分进行切片。那在切片的时候，我们要注意什么呢？ 切片时应将叶片展平。接下来双手捏紧两把刀片整齐切割叶片，切下薄片后要放入盛有清水的培养皿，最后选出最薄的一片制成临时装片。大家要注意这个过程可能需要重复多次才能得到理想的切片。 针对大家提出的问题进行总结和再次讲解，强调实验中的关键要点。 学习徒手制作叶片横切的临时装片，实验操作遇到问题及时询问老师。 二、认识叶片的结构 我们通过实验制作好了叶横切临时装片，接下来就要观察叶片的结构了。大家思考一下，叶片可能是由哪些部分组成的呢？ 展示叶片结构的图片，引导学生观察并提问 从图片中大家能大致看出叶片由哪几部分组成吗？ 通过观察和实验发现，叶片由表皮、叶肉与叶脉三部分组成。然后详细讲解各部分的组织类型，表皮属于保护组织，叶肉属于营养组织，叶脉属于输导组织。接着提问 不同组织的细胞形状、排列特点以及含叶绿体的多少有什么不同呢？它们又分别有什么功能呢？ 进行补充和完善，表皮细胞扁平，排列紧密，无叶绿体，具有保护作用；叶肉中的栅栏组织细胞呈圆柱状，排列紧密，含叶绿体较多，能提高光能的利用率；海绵组织细胞不规则，排列疏松，含叶绿体较少，有利于气体的流通；叶脉细胞呈管状，呈束状，无叶绿体，能运输水分、无机盐和养料。再展示女贞叶横切的图片， 让学生对照图片再次认识各部分结构。 提问 大家能举例说明叶片各部分结构的功能在生活中的体现吗？ 对学生的回答进行点评和总结。 我们知道叶片在进行蒸腾作用等生理活动时，需要与外界进行气体交换和水分散失，那叶片是通过什么结构来实现这些功能的呢？ 展示制作叶下表皮临时装片的实验步骤，介绍有两种取材方法，方法一是用刀片在叶面上轻划一个“井”字，再用尖头镊子撕取表皮；方法二是两手交错，直接向两个方向撕开叶片，取边缘透明薄片。然后让学生分组进行实验，制作叶下表皮临时装片。提问 在制作过程中，大家觉得哪种方法更方便呢？ 展示制作好的叶下表皮临时装片在显微镜下的视频，引导学生观察并提问 大家从中能看到什么特殊的结构呢？ 讲解表皮（尤其是下表皮）上分布有气孔，气孔是由一对保卫细胞围成的空腔。强调气孔是植物蒸腾作用的“门户”，并展示上表皮和下表皮气孔数量对比的图片，提问 比较一下上表皮和下表皮气孔数量有什么不同呢？下表皮气孔数量较多。 进一步提问 下表皮气孔数量多对植物有什么意义呢？ 进行总结和补充，下表皮气孔数量多可以减少水分过度散失，同时保证气体交换。接着讲解气孔的张开与闭合情况，提问 当保卫细胞吸水和失水时，气孔分别会怎样变化呢？当保卫细胞吸水时，细胞膨胀，气孔开放；当保卫细胞失水时，细胞收缩，气孔关闭。 总结气孔张开与闭合的意义，气孔的张开与闭合可以调节蒸腾作用的强度，使植物体经常保持着适量的水分。 仔细观察图片，思考并回答问题 三、 思考植物叶片各部分结构如何共同完成蒸腾作用  我们了解了叶片的结构和气孔的相关知识，那植物叶片的各部分结构是如何共同完成蒸腾作用的呢？下面我们来思考几个相关问题。 提出思考问题， 叶片中哪一结构能运输水分？它有怎样的结构特点？叶肉中靠近哪一侧表皮的细胞排列较为疏松？这对叶片内水分的扩散有何意义？上、下表皮中，哪一个气孔分布比较多，这对水分散失有何帮助？叶片中的叶脉能运输水分，其细胞呈管状，呈束状，有利于水分的运输；叶肉中靠近下表皮的海绵组织细胞排列较为疏松，有利于叶片内水分的扩散；下表皮气孔分布比较多，有利于水分散失且能减少水分过度散失。然后进一步提问 如果叶片的某一结构受到损伤，会对蒸腾作用产生什么影响呢？如叶脉受损会影响水分运输，气孔受损会影响水分散失等。 强调叶片各部分结构相互协作才能共同完成蒸腾作用。 我们知道植物的蒸腾作用与水分的散失有关，那植物在整个水循环中又起到了怎样的作用呢？大家阅读相关资料思考一下。 展示资料，森林能够增加环境湿度，促进降水。森林具有较强的储水能力。 以及“11月28日上午，塔克拉玛干沙漠边缘阻击战空白区实现锁边‘合龙’！” 提问 从资料中大家能看出森林对环境湿度和降水有什么影响吗？ 进一步提问 森林为什么能具有这样的作用呢？这和植物的蒸腾作用有什么关系？ 进行总结和补充，植物的蒸腾作用能将水分散失到大气中，增加大气湿度，促进水汽凝结形成降水。森林中植物众多，蒸腾作用强，所以能增加环境湿度，促进降水。同时森林的根系和土壤能储存大量水分，具有较强的储水能力。然后提问 塔克拉玛干沙漠边缘种植植物实现锁边‘合龙’，这对当地的水循环有什么意义呢？ 强调植物在调节水循环、改善生态环境方面的重要作用。 思考植物与水循环的关系，并回答问题 【针对练习】 1.制作徒手切片观察叶片结构时，选取的叶片应该是（ ） A. 叶片越大越好 B. 有明显叶脉的部分 C. 叶片越小越好 D. 任意部位都可以  答案：B  解析：制作徒手切片时，要选取叶片大小合适，有明显叶脉的部分进行切片，A选项叶片太大不利于操作，C选项叶片太小可能结构不完整，D选项任意部位不符合要求，所以选B。 2.叶片中能运输水分、无机盐和养料的结构是（ ） A.表皮 B. 叶肉 C. 叶脉 D. 气孔  答案：C  解析：叶脉属于输导组织，具有管状呈束状的结构特点，能运输水分、无机盐和养料；表皮是保护组织，起保护作用；叶肉是营养组织，进行光合作用；气孔是植物蒸腾作用的“门户”，所以选C。 3.下列关于叶片结构特点与功能的叙述，错误的是（ ） A.表皮细胞扁平，排列紧密，具有保护作用 B. 栅栏组织细胞呈圆柱状，排列紧密，含叶绿体较多 C. 海绵组织细胞不规则，排列疏松，含叶绿体较少 D. 上表皮的气孔比下表皮多  答案：D  解析：一般情况下，下表皮的气孔比上表皮多，这样可以减少水分的过度散失，A、B、C选项关于表皮、栅栏组织和海绵组织的结构特点与功能描述均正确，所以选D。 4.当保卫细胞失水时，细胞（ ），气孔（ ）。 A.收缩，开放 B. 收缩，关闭 C. 膨胀，开放 D. 膨胀，关闭  答案：B  解析：当保卫细胞失水时，细胞收缩，气孔关闭；当保卫细胞吸水时，细胞膨胀，气孔开放，所以选B。 5.叶片由______、______与______三部分组成。  答案：表皮；叶肉；叶脉  解析：通过观察和实验可知，叶片的基本结构就是由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。 6.气孔是由一对______围成的空腔，它是植物蒸腾作用的“______”。  答案：保卫细胞；门户  解析：表皮上的气孔是由一对保卫细胞围成的，是植物蒸腾作用水分散失的通道，所以称为“门户”。 检测学生课堂上的学习情况 课堂小结 本节课围绕植物与水循环展开，重点探究了叶片结构与蒸腾作用的关系。通过徒手切片制作叶横切临时装片和制作叶下表皮临时装片两个实验，了解到叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成，各部分结构特点不同、功能各异。表皮起保护作用，叶肉含叶绿体可提高光能利用率，叶脉能运输水分、无机盐和养料。表皮上分布着由保卫细胞围成的气孔，是植物蒸腾作用的“门户”，保卫细胞吸水膨胀气孔开放，失水收缩气孔关闭，以此调节蒸腾作用强度。最后探讨了叶片各部分结构共同完成蒸腾作用的机制，还提及森林对水循环的积极影响。 板书设计 第2节 植物与水循环 一、观察叶片结构 （一）实验：徒手切片制作叶横切临时装片 活动目标 实验步骤 （二）叶片结构 组成：表皮、叶肉、叶脉 各部分结构特点及功能 表皮（保护组织）：扁平、紧密、无叶绿体，保护作用 叶肉 栅栏组织：圆柱状、紧密、较多叶绿体，提高光能利用率 海绵组织：不规则、疏松、较少叶绿体，利于气体流通 叶脉（输导组织）：管状呈束状、无叶绿体，运输水、无机盐和养料 （三）气孔 实验：制作叶下表皮临时装片 结构：保卫细胞围成的空腔 开闭机制：吸水开放，失水关闭 意义：调节蒸腾作用强度 二、植物与水循环 森林增加湿度，促进降水 森林储水能力强 课后作业 1．花椒是常见的调味品，如图是花椒叶片的结构示意图，下列说法正确的是（　　）    A．①中的筛管可以运输水和无机盐 B．②④细胞排列紧密，属于上皮组织 C．⑤是叶片蒸腾作用散失水的“门户” D．花椒叶片由结构①②④⑤组成 【答案】C 【解析】A．图中的①是叶脉，在它的里面有导管和筛管，导管能够运输水分和无机盐，筛管能够运输有机物，故A错误。 B．图中的②是上表皮，④是下表皮，它们的细胞排列紧密，具有保护作用，属于保护组织，不是上皮组织，上皮组织属于动物的组织，故B错误。 C．图中的⑤是气孔，它是由两个半月形的保卫细胞围成的孔隙，气孔是植物蒸腾失水的“门户”，也是植物与外界进行气体交换的“窗口”。因此，⑤气孔是叶片蒸腾作用散失水的“门户”，故C正确。 D．花椒叶片的结构包括图中的表皮、③叶肉和①叶脉，其中表皮包括②上表皮和④下表皮。因此，花椒叶片由结构①叶脉、②上表皮、③叶肉、④下表皮组成，不包括⑤气孔，故D错误。 故选C。 2．如图是叶片下表皮示意图，下列说法正确的是（    ） A．夜晚，植物叶片上所有气孔都关闭 B．图中1为下表皮细胞 C．陆生植物叶上表皮3的数量通常多于下表皮 D．通过3进出叶片的气体只有氧气和二氧化碳 【答案】B 【解析】A．夜晚，植物的蒸腾作用减弱，但并不是所有气孔都关闭。在某些情况下，如植物需要进行一定的气体交换时，部分气孔可能仍然处于开放状态，A错误。 B．图中1为下表皮细胞，表皮细胞无色透明，排列紧密，具有保护作用，B正确。 C．陆生植物叶上表皮直接接受阳光照射，水分散失较快，为了减少水分散失，上表皮3气孔的数量通常少于下表皮，C错误。 D．通过3气孔进出叶片的气体除了氧气和二氧化碳外，还有水蒸气。植物通过蒸腾作用散失水分时，水蒸气也是通过气孔排出体外的，D错误。 故选B。 3．某同学用显微镜观察了菠菜叶片的横切面和下表皮，并绘制了菠菜叶片横切面示意图（图一）和下表皮结构示意图（图二），据此分析下列说法错误的是（　　） A．③是叶脉与茎的输导组织相连，实现叶片营养物质的运输 B．白天，⑦所示结构吸水膨胀，使⑧气孔张开，蒸腾作用增强 C．制作菠菜叶的临时切片时要迅速切割，多切几次 D．①和④表示表皮，是上皮组织有保护作用 【答案】D 【解析】A．③是叶脉，包括导管和筛管，能够运输水、无机盐和有机物等营养物质，故A正确。 B．气孔是是由一对保卫细胞围成的空腔，气孔的开闭由保卫细胞控制。白天，⑦保卫细胞吸水膨胀，使⑧气孔张开，蒸腾作用增强，故B正确。 C．制作临时切片时，捏紧并排的两片刀片迅速切割，为了使光线透过，应选取最薄的一片，制成临时切片观察，其中，捏紧刀片的目的是为了使切下的薄片更薄，故C正确。 D．①上表皮和④下表皮合称表皮，具有保护作用，属于保护组织，但表皮不含叶绿体，不能进行光合作用，故D错误。 故选D。 4．下列示意图分别表示叶片下表皮和动物细胞，有关说法错误的是（    ） A．①为表皮细胞，无色透明，不含叶绿体 B．②为保卫细胞，吸水膨胀时气孔张开 C．图一和图二所示结构属于同一结构层次 D．③能流动，加快了细胞与外界环境的物质交换 【答案】C 【解析】A．①为表皮细胞，有保护作用，属于保护组织；无色透明，不含叶绿体，便于光透入，故A正确。 B．②是保卫细胞，其内外壁厚度不一样，保卫细胞吸水膨胀时，气孔就张开；保卫细胞失水时，较厚的内壁被拉直，气孔就关闭了，故B正确。 C．题图一是表示叶片下表皮，属于组织，图二是动物细胞，属于细胞，不同结构层次，故C错误。 D．③细胞质在细胞膜以内，细胞核以外的部分，是流动着的，这利于物质交换，是细胞进行生命活动的主要场所，故D正确。 故选C。 5．如图是小明同学制作并观察到的菠菜叶下表皮临时装片及绘制的菠菜叶片横切面结构图，下列有关叙述正确的是（　　） A．夜幕降临时，叶片大多数气孔呈现图一中的状态，蒸腾作用随之减弱 B．叶片的结构包括①下表皮④上表皮②叶肉③叶脉 C．通过图二中⑤结构进出细胞的物质有水分、氧气、二氧化碳 D．植物通过叶散失95%以上的水分，促进了从土壤中吸收水分和无机盐 【答案】C 【解析】A．气孔是植物体蒸腾作用的“门户”，夜幕降临时，叶片大多数气孔呈现关闭状态，蒸腾作用随之减弱，图一中的气孔呈现开放状态，A错误。 B．叶片由表皮、②叶肉和③叶脉组成，表皮包括①上表皮和④下表皮，B错误。 C．散布在表皮细胞中的⑤气孔是叶片与外界进行气体交换的“窗口”，也是植物体蒸腾作用的“门户”，因此，通过图二中⑤气孔进出细胞的物质有水分、氧气、二氧化碳，C正确。 D．植物通过根吸收来的水，只有大约1%被植物体利用，约99%都通过植物的蒸腾作用由叶片的气孔以水蒸气的形式散发到大气中去了，蒸腾作用促进水和无机盐在植物体内的运输，D错误。 故选C。 教学反思 在教学过程中，实验环节能有效激发学生的学习兴趣，让学生更直观地了解叶片结构。但在实验操作指导上，部分学生对徒手切片和撕取表皮的方法掌握不够熟练，后续需加强这方面的示范和练习。在讲解叶片各部分结构与蒸腾作用的关系时，部分抽象概念学生理解有困难，可结合更多生活实例或动画演示帮助学生理解。此外，对于森林与水循环的内容，可引导学生进一步探讨森林破坏对水循环的影响，增强学生的环保意识。 / 学科网（北京）股份有限公司 $