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基于学科核心素养的“探究植物气孔”实验教学
甘利芬陈秋香
（福建省厦门大学附属实验中学福建漳州363102）
本实验选自人教版七年级《生物学》上册第三单元第三章“绿色植物与生物圈的水循环”。气孔是植物叶片上非常重要的结构，是植物体与外界环境进行气体交换的重要门户，水蒸气、CO、O都要共用气孔这个通道。气孔参与了蒸腾作用、呼吸作用以及光合作用等多项植物体重要的生命活动。教材中关于气孔的描述偏少且内容抽象，下文将教材中“探究植物的气孔”实验进行拓展和整合，设计成4个实验，让学生对于气孔这一重要结构能有更加直观和深刻的了解，为后续学习打好基础。
教师展示放有空心菜的保鲜袋，提出问题：带叶子的蔬菜放久了会发现塑料袋内壁上产生小水珠，这是为什么？引出探究主题“植物的气孔”。接着，教师将学生分为四组，为其提供相关论文和探究实验报告单，再在教师的指导下小组合作设计实验方案。
2.2.1感受气孔存在，初探气孔分布
教师给学生提供以下实验方法，引导学生使用不同材料感受气孔存在，初探气孔分布。
（1）热水浸泡法。
①实验过程：准备陆生植物扶桑、紫鸭跖草、浮叶植物睡莲、荇菜叶片若干。1人将叶片放入70℃热水中，2人在两侧用平板拍摄记录上下表皮气泡产生数目。
②结果见表1。
表1上、下表皮热水浸泡法产生的气泡数
③实验结论：热水浸泡法适合较薄的叶片，厚的叶片不产生气泡。扶桑、紫鸭跖草叶片气孔主要分布在下表皮。
（2）创新水汽法。
①实验过程：准备四种植物叶片若干，平均分为两组，一组整片叶片涂抹凡士林，另一组只在叶柄涂抹，放入保鲜袋中，密闭24h后用湿度计测湿度。
②结果见表2，空白对照组湿度值62%。
表2水汽法测定的湿度值
③实验结论：叶片上存在气孔，水蒸气通过气孔散发出来，增加空气湿度。
2.2.2认识气孔结构，制作气孔模型
（1）观察气孔结构。
①实验过程：尝试用直接撕取法、胶带撕取法和指甲油印记法获取叶片表皮观察材料，创新使用指甲油撕取法和牙刷刷去叶肉法。指甲油撕取法将透明指甲油涂于叶表皮，干燥后用镊子夹掉指甲油并夹起叶片上表皮；牙刷刷去叶肉法需去掉下叶片表皮，然后用牙刷轻轻刷去叶肉，直至看到较透明的上表皮，用剪刀和镊子剪取上表皮。
②实验结果如图1、图2所示。
图1扶桑、紫鸭跖草、睡莲和荇菜下表皮显微结构
图2扶桑、紫鸭跖草、睡莲和荇菜上表皮显微结构
③实验结论：胶带撕取法比直接撕取法所获得的叶表皮更大更薄，且适合较薄叶片；指甲油印记法得出的印记太浅，结构不够清晰；指甲油撕取法适合叶片稍厚质地稍革质的荇菜叶片；而又厚又软的睡莲叶片，只有牙刷叶肉刷去法才能获得理想的表皮。气孔由两个半月形保卫细胞围成的空腔组成。保卫细胞的内壁比外壁更厚。陆生植物气孔主要分布在下表皮，浮叶植物气孔主要分布在上表皮。此外，紫鸭跖草的气孔大且清晰，扶桑的气孔虽然较小但也比较清晰，都是气孔结构良好的观察材料。
（2）制作气孔动、静态模型。
①实验过程：用轻黏土制作静态模型。削两片萝卜皮，摆成气孔结构，将外皮朝内以模拟加厚的内壁，模拟气孔闭合，放入水中，一段时间后萝卜吸水膨胀，模拟气孔开放（图3）。
图3轻黏土静态模型和萝卜皮动态模型
②实验结果：萝卜皮能较好演示气孔开闭过程。
③实验结论：萝卜皮动态模型，能很好的模拟气孔开闭过程，保卫细胞吸水后膨胀，气孔打开，失水后皱缩，气孔关闭。
2.2.3探究气孔的开闭
①实验过程：紫鸭跖草叶片平均分为5组，将3种因素整合成5组实验，条件设置见表3。
表3探究环境因素对气孔开闭的影响
实验后每组制作1片装片，每个装片统计10倍物镜下3个视野，记录开放和关闭的气孔数。
②实验结果见表4。
表4探究环境因素对气孔开闭实验结果
③实验结论：1和2组对照，1和5组对照，说明光照、水分促进气孔开放，且缺水对气孔的开闭抑制作用最大；1和3、4组对照，说明高温和低温都抑制气孔开放。
2.2.4验证气孔的功能
①实验过程：紫鸭跖草叶片分为两组，一组整片涂抹凡士林，另一组只涂抹叶柄切口，放入三颈烧瓶；安装好实验装置，用封口膜将传感器密封，盖上橡胶塞；运行立讯科数字化实验室软件，测定瓶中CO和O变化，记录瓶内起始CO和O含量；0.5h后，软件自行终止程序，生成实验报告，获得曲线。
②实验结果见表5。③实验结论：不论是CO还是O，整片涂抹组的变化幅度都小于叶柄涂抹组。结合水汽法的结果，气孔确实是水蒸气、CO和O进出植物的门户。
表5验证气孔功能实验结果
2.3.1实验成果交流
学生小组代表上台展示，进行组间互评和教师点评。有学生提出建议：如热水浸泡法应该改成摄影，数出的气泡数量才科学；探究气孔的分布规律，应该选用更多不同环境下的植物；建议继续使用其他材料来制作模型；建议学校购买能直接拍照的显微镜、湿度传感器等，可同时