◎ 王 璽 徐小莉

新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)科核心素養(yǎng)。其中的社會責(zé)任,指的是讓學(xué)生應(yīng)用生物學(xué)的認(rèn)識,對社會事件作出理性的解釋判斷。新疆棉花是國際優(yōu)質(zhì)棉花,主要成分是纖維素。我們深挖相關(guān)知識點(diǎn),引起學(xué)生關(guān)注并討論,增強(qiáng)學(xué)生的愛國主義情懷,夯實(shí)生物學(xué)基礎(chǔ)。

一、教學(xué)目標(biāo)

(1) 通過了解新疆棉花事件的相關(guān)資料,在參與社會議題的過程中,形成正確世界觀和必備品格。

(2) 通過開展棉纖維對棉花植物有何積極意義的主題交流,幫助學(xué)生樹立進(jìn)化與適應(yīng)觀。

(3) 通過開展如何從生物學(xué)原理提高棉花產(chǎn)量的主題交流,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維,鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。

二、教學(xué)過程

1.棉纖維對棉花植物有什么積極意義嗎?

教師補(bǔ)充基本常識:一根棉纖維就是一個植物胚珠表皮細(xì)胞經(jīng)過伸長加厚細(xì)胞壁而成[1]。由此引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識大膽發(fā)言,同學(xué)們普遍認(rèn)為:①棉纖維可以阻擋小蟲子的采食;②棉纖維增加浮力,有利于隨風(fēng)攜種子散播各處,增加繁衍概率等。然而也有學(xué)生反駁:棉花纖維非常濃密,很難隨風(fēng)飄散。教師引導(dǎo)學(xué)生:今天的棉花擁有濃密的纖維,一定意味著過去的棉花都很稠密嗎? 學(xué)生思考作答:是自然選擇的作用,擁有稠密纖維的棉花可以有效保護(hù)種子,從而更能適應(yīng)環(huán)境生存下來。有學(xué)生繼續(xù)反駁:這里的自然選擇遠(yuǎn)沒有人工選擇的影響大,是人類偏好濃密的棉花,才優(yōu)選出今天的優(yōu)質(zhì)棉,對棉花本身的生存來說,擁有致密的纖維未必具有很強(qiáng)的生物學(xué)積極意義。

學(xué)生們認(rèn)識事物的角度和方式各不相同,在“你一言我一語”的討論中,能夠讓他們發(fā)散思維、集思廣益,還能充分訓(xùn)練學(xué)生的批判思維能力。

2.棉纖維的主要成分是纖維素,能不能作為人類的能源物質(zhì)?

教師補(bǔ)充歷史知識:著名抗日英雄楊靖宇是杰出的共產(chǎn)主義戰(zhàn)士,偉大的民族英雄,東北抗日聯(lián)軍的創(chuàng)建者和領(lǐng)導(dǎo)者之一,是婦孺皆知的具有傳奇色彩的抗日民族英雄[2]。學(xué)生被他的紅色精神深深地感染。這里提出問題:人類能否消化纖維素,原因是什么? 學(xué)生答:人體內(nèi)缺少纖維素分解的酶。教師再請學(xué)生以纖維素為中心,發(fā)散思維,提出相關(guān)知識點(diǎn)。學(xué)生從以下三個方面進(jìn)行了發(fā)散和歸納:①纖維素的基本組成:纖維素是植物常見的多糖,結(jié)構(gòu)的基本組成單位是葡萄糖;②纖維素的來源:與纖維素合成有關(guān)的細(xì)胞器是高爾基體;③纖維素的作用:與果膠共同參與構(gòu)成植物細(xì)胞壁。

教師在此基礎(chǔ)上設(shè)問:如果干擾正在分裂的植物細(xì)胞中的高爾基體功能,可能會出現(xiàn)何種后果? 為什么? 學(xué)生思考作答:植物細(xì)胞依賴高爾基體參與合成的細(xì)胞板(纖維素) 來分割子細(xì)胞。如果破壞高爾基體,則可能出現(xiàn)雙核細(xì)胞。

3.生長在新疆的棉花,為什么品質(zhì)更優(yōu)? (從光合作用角度思考)

學(xué)生知道新疆地區(qū)晝夜溫差大,白天溫度高,促進(jìn)光合作用,晚上溫度很低,抑制呼吸作用,從而積累更多的有機(jī)物。

4.棉花田為什么要合理密植,才能保證產(chǎn)量?

學(xué)生交流作答:單位面積的農(nóng)田中,若種植密度過大,植物葉片相互遮擋,所接受光能的面積并未增加,光合總量并未增強(qiáng);教師繼續(xù)追問:你們考慮的是有機(jī)物的來源,有機(jī)物的消耗是否與此有關(guān)? 學(xué)生補(bǔ)充:所有活細(xì)胞都會進(jìn)行呼吸作用,因此單位農(nóng)田的呼吸量總增加,導(dǎo)致凈光合減少,由此可見合理密植的重要性。

5.從能量流動和種間關(guān)系角度考慮,如何保證產(chǎn)量?

教師還可以從能量的輸入和輸出的角度引導(dǎo)學(xué)生思考如何保證棉花產(chǎn)量。學(xué)生很快聯(lián)想到要定期除去田中的雜草,確保棉花植物接受更多的光能照射,保證能量的充分輸入;另一方面要減少食棉蟲的數(shù)量,防止能量過多地流向下一級,造成損失。

6.利用何種育種手段,提高棉花品質(zhì)?

學(xué)生想到通過雜交育種,將多種優(yōu)良性狀集于一株;當(dāng)人們獲得了優(yōu)質(zhì)品系,還可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù),快速實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大培養(yǎng)。

7.利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),提高棉花抗蟲力

教師補(bǔ)充:人類在蘇云金芽孢桿菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種抗蟲基因,可以指導(dǎo)某種BT 蛋白的合成。蟲子吃了這種蛋白質(zhì),在堿性腸道中分解成有毒的活性肽,并與腸道細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合,導(dǎo)致細(xì)胞穿孔破裂,改變細(xì)胞內(nèi)的滲透壓,從而使蟲子死亡。提問:人類若誤食蘇云金芽孢桿菌的BT 蛋白,會不會導(dǎo)致腸穿孔? 學(xué)生討論作答:①該蛋白質(zhì)在人類酸性的腸胃環(huán)境中會變性失活,那么被消化酶水解的產(chǎn)物也不具有活性;②人體腸道細(xì)胞膜表面沒有特異性受體。

利用基因工程技術(shù)將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞,使棉花具有抗蟲特性,詢問學(xué)生此技術(shù)的原理是什么? 具有怎樣的優(yōu)點(diǎn)? 學(xué)生作答:基因工程屬于廣義的基因重組,其優(yōu)點(diǎn)是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。

8.李寧牌新疆優(yōu)質(zhì)棉衣,能否用富含纖維素酶洗衣粉洗滌?

學(xué)生交流討論洗衣經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)選修一知識來看:纖維素酶洗衣粉可以洗滌,原理是使纖維結(jié)構(gòu)變得蓬松,從而使?jié)B入在纖維深處的污漬能夠與洗衣粉充分接觸,達(dá)到更好地洗滌效果。有的學(xué)生對此提出疑惑,決定從實(shí)踐檢驗(yàn)課本知識的合理性。

主題討論結(jié)束后,再請學(xué)生自由發(fā)言,補(bǔ)充深化。可請學(xué)生在黑板上以思維導(dǎo)圖的方式畫出今天的主題內(nèi)容。本次復(fù)習(xí)課以新疆棉花為切入點(diǎn),提出的問題串覆蓋了高中生物全部教材中許多模塊的內(nèi)容,幫助學(xué)生梳理脈絡(luò),建立知識與知識及知識與社會的強(qiáng)力鏈接。

三、總結(jié)