一、實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要觀察根的橫切面？演講人CONTENTS實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要觀察根的橫切面？實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料到心理的雙重鋪墊實(shí)驗(yàn)操作：從制片到觀察的步步為營實(shí)驗(yàn)分析與討論：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維躍升實(shí)驗(yàn)總結(jié)與拓展：從課堂到生活的生命探索目錄2025初中生物觀察根的橫切面實(shí)驗(yàn)課件作為一名深耕初中生物教學(xué)十余年的一線教師，我始終堅(jiān)信：生物學(xué)是一門“眼見為實(shí)”的學(xué)科。當(dāng)學(xué)生通過顯微鏡真正看清根的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，那些課本上抽象的“表皮”“皮層”“維管柱”才會(huì)變成鮮活的生命密碼。今天，我將以第一視角，帶大家完整梳理“觀察根的橫切面”這一經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)施細(xì)節(jié)，希望能為同行提供教學(xué)參考，也讓學(xué)生更深刻理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)核心觀念。01實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要觀察根的橫切面？實(shí)驗(yàn)背景與目標(biāo)：為什么要觀察根的橫切面？初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求，學(xué)生需“描述根的主要結(jié)構(gòu)及其與吸收功能相適應(yīng)的特點(diǎn)”。根是植物吸收水分和無機(jī)鹽的主要器官，但它深埋地下，學(xué)生對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺乏直觀認(rèn)知。觀察根的橫切面實(shí)驗(yàn)，正是連接“宏觀功能”與“微觀結(jié)構(gòu)”的橋梁。1實(shí)驗(yàn)的核心價(jià)值從知識(shí)維度看，通過觀察能直觀認(rèn)識(shí)根的初生結(jié)構(gòu)（表皮、皮層、維管柱），理解各部分細(xì)胞形態(tài)與功能的關(guān)聯(lián)；從能力維度看，能訓(xùn)練學(xué)生制作臨時(shí)裝片、使用顯微鏡、繪制生物圖等實(shí)驗(yàn)技能；從素養(yǎng)維度看，能滲透“結(jié)構(gòu)決定功能”的生命觀念，培養(yǎng)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。我曾帶學(xué)生觀察過小麥幼苗的根——當(dāng)他們在顯微鏡下看到表皮細(xì)胞向外突出形成的根毛時(shí)，立刻聯(lián)想到“根毛增大吸收面積”的課本描述；而看到中央被染成紅色的木質(zhì)部導(dǎo)管時(shí)，又會(huì)自發(fā)討論“這些中空的管道如何運(yùn)輸水分”。這種“觀察-聯(lián)想-驗(yàn)證”的過程，比單純背誦概念更有意義。2實(shí)驗(yàn)對象的選擇考慮到初中學(xué)生的操作難度，實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)選擇幼嫩、易切片的植物根。經(jīng)過多次實(shí)踐，我推薦使用玉米（單子葉植物）幼根和蠶豆（雙子葉植物）幼根對比觀察：玉米根的維管柱呈“星芒狀”，木質(zhì)部與韌皮部相間排列；蠶豆根的維管柱中央無髓，木質(zhì)部呈輻射狀，便于學(xué)生對比兩類植物根的結(jié)構(gòu)差異。02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料到心理的雙重鋪墊實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從材料到心理的雙重鋪墊實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，在于課前的充分準(zhǔn)備。我通常會(huì)提前3天布置學(xué)生自主培養(yǎng)幼根——用濕潤的紗布包裹玉米、蠶豆種子，置于25℃環(huán)境中萌發(fā)。當(dāng)幼根長至2-3cm時(shí)，其細(xì)胞分裂活躍、結(jié)構(gòu)清晰，是最佳觀察材料。1實(shí)驗(yàn)器材與試劑清單|類別|具體物品||------------|--------------------------------------------------------------------------||材料|玉米幼根（2-3cm）、蠶豆幼根（2-3cm）、永久裝片（備用）||工具|雙面刀片、鑷子、載玻片、蓋玻片、培養(yǎng)皿、吸水紙、紗布、解剖針||儀器|光學(xué)顯微鏡（帶4×、10×、40×物鏡）、擦鏡紙||試劑|清水（臨時(shí)裝片）、0.01%亞甲基藍(lán)溶液（染色，突出細(xì)胞結(jié)構(gòu)）|2學(xué)生預(yù)學(xué)習(xí)任務(wù)為避免實(shí)驗(yàn)時(shí)“手忙腳亂”，我會(huì)提前發(fā)放“實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)案”，包含三個(gè)預(yù)學(xué)習(xí)模塊：（1）知識(shí)回顧：繪制根尖縱切模式圖（根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)、成熟區(qū)），標(biāo)注各區(qū)域功能；（2）技能預(yù)習(xí)：觀看“如何制作臨時(shí)裝片”“顯微鏡低倍轉(zhuǎn)高倍操作”的微課視頻；（3）問題思考：“為什么選擇幼根而非老根？”“橫切面與縱切面觀察的目的有何不同？”記得去年有位學(xué)生在預(yù)學(xué)習(xí)中提問：“根毛是細(xì)胞還是組織？”這促使我在實(shí)驗(yàn)課上特別強(qiáng)調(diào)“根毛是表皮細(xì)胞的突起”，幫助學(xué)生建立“細(xì)胞-組織-器官”的結(jié)構(gòu)層次觀。03實(shí)驗(yàn)操作：從制片到觀察的步步為營實(shí)驗(yàn)操作：從制片到觀察的步步為營實(shí)驗(yàn)操作需遵循“先整體后局部、先低倍后高倍”的原則，我將其拆解為五個(gè)關(guān)鍵步驟，每個(gè)步驟都需強(qiáng)調(diào)操作細(xì)節(jié)與科學(xué)思維。1步驟一：取材與切片——如何獲得理想的觀察材料？操作要點(diǎn)：取幼根的成熟區(qū)（距根尖2-3mm處），此處根毛密集，橫切面能完整顯示各組織。用刀片將幼根平放在載玻片上，左手拇指輕壓固定，右手持刀片與根垂直，快速切割2-3次（類似切蘿卜片的動(dòng)作），將切下的薄片放入盛有清水的培養(yǎng)皿中。常見問題與解決：切片過厚：顯微鏡下視野模糊，需提醒學(xué)生“刀片要鋒利，切割要快速”；材料移位：可在載玻片中央滴一滴清水，用解剖針將薄片撥至水滴中；學(xué)生疑問：“為什么選擇成熟區(qū)？”可引導(dǎo)回顧根尖分區(qū)——成熟區(qū)是吸收的主要部位，細(xì)胞已分化完成，結(jié)構(gòu)典型。2步驟二：制片與染色——如何讓結(jié)構(gòu)更清晰？操作要點(diǎn)：用鑷子選取最薄的切片（呈半透明狀）放在載玻片中央，用吸水紙吸去多余水分；滴1-2滴亞甲基藍(lán)溶液，染色30秒后，用吸水紙從蓋玻片一側(cè)吸引，另一側(cè)滴加清水，進(jìn)行“引流法”漂洗（避免染料過深影響觀察）。最后用鑷子夾起蓋玻片，一側(cè)先接觸水滴，再緩慢放下，防止產(chǎn)生氣泡。設(shè)計(jì)意圖：亞甲基藍(lán)能將細(xì)胞核（深藍(lán)色）與細(xì)胞質(zhì)（淺藍(lán)色）區(qū)分開，木質(zhì)部導(dǎo)管因細(xì)胞壁木質(zhì)化，染色后顏色更深，便于識(shí)別。漂洗步驟則是為了去除浮色，避免背景過深。3步驟三：低倍鏡觀察——從整體到局部的掃描操作要點(diǎn)：將裝片置于載物臺(tái)，用壓片夾固定，轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋使鏡筒下降（眼睛從側(cè)面觀察，避免壓碎玻片）；左眼觀察目鏡，緩慢上升鏡筒至視野清晰。此時(shí)應(yīng)先找到根的完整輪廓，識(shí)別三個(gè)主要結(jié)構(gòu)：（1）表皮：最外層的單層細(xì)胞，部分細(xì)胞向外突起形成根毛（注意：根毛在橫切面上呈“指狀”，縱切面上呈“須狀”）；（2）皮層：表皮與維管柱之間的多層薄壁細(xì)胞，細(xì)胞體積大、排列疏松，有的可見儲(chǔ)存的淀粉粒（染色后呈淺藍(lán)或無色）；（3）維管柱：中央顏色較深的區(qū)域，包括中柱鞘、初生木質(zhì)部、初生韌皮部等結(jié)構(gòu)。學(xué)生觀察記錄示例：“低倍鏡下，根橫切面呈圓形，最外層是排列緊密的表皮細(xì)胞，中間皮層細(xì)胞較大，中央維管柱顏色較深，形狀像星星（玉米）/圓環(huán)（蠶豆）?！?步驟四：高倍鏡觀察——聚焦關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)操作要點(diǎn)：在低倍鏡下找到維管柱后，將其移至視野中央，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器換用高倍物鏡（40×），調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋至清晰。此時(shí)重點(diǎn)觀察：（1）表皮細(xì)胞與根毛：高倍鏡下可見表皮細(xì)胞呈長方形，細(xì)胞壁薄，部分細(xì)胞向外突出形成根毛（根毛細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)集中在尖端，液泡大）；（2）皮層細(xì)胞：細(xì)胞呈不規(guī)則多邊形，細(xì)胞間隙明顯（利于物質(zhì)橫向運(yùn)輸），部分細(xì)胞內(nèi)有圓形的淀粉粒（可滴加碘液驗(yàn)證，變藍(lán)則為淀粉）；（3）維管柱結(jié)構(gòu)：中柱鞘：緊貼維管柱外層的1-2層細(xì)胞，排列緊密（未來可分化為側(cè)根、形成層等結(jié)構(gòu)）；4步驟四：高倍鏡觀察——聚焦關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)初生木質(zhì)部：位于維管柱中央，細(xì)胞壁厚（木質(zhì)化），橫切面呈“輻射狀”（蠶豆）或“星芒狀”（玉米），導(dǎo)管細(xì)胞中空，無細(xì)胞質(zhì)；初生韌皮部：位于木質(zhì)部輻射角之間，細(xì)胞較小，壁?。êY管與伴胞組成，負(fù)責(zé)有機(jī)物運(yùn)輸）。對比觀察：同時(shí)觀察玉米與蠶豆根的橫切面，學(xué)生能直觀發(fā)現(xiàn)：單子葉植物（玉米）維管柱中央有髓（薄壁細(xì)胞），木質(zhì)部與韌皮部相間排列；雙子葉植物（蠶豆）維管柱無髓，木質(zhì)部呈輻射狀，韌皮部位于輻射角之間。5步驟五：繪圖與記錄——將觀察轉(zhuǎn)化為科學(xué)表達(dá)要求學(xué)生用鉛筆繪制根橫切面的結(jié)構(gòu)簡圖（遵循生物繪圖規(guī)范：用點(diǎn)疏密表示顏色深淺，標(biāo)注結(jié)構(gòu)名稱）。我會(huì)展示優(yōu)秀示例并強(qiáng)調(diào)：“繪圖不是藝術(shù)創(chuàng)作，而是科學(xué)記錄。導(dǎo)管的中空、根毛的突起，都要準(zhǔn)確反映?！?4實(shí)驗(yàn)分析與討論：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維躍升實(shí)驗(yàn)分析與討論：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維躍升觀察結(jié)束后，我會(huì)組織學(xué)生圍繞三個(gè)核心問題展開討論，引導(dǎo)他們將“看到的結(jié)構(gòu)”與“已知的功能”關(guān)聯(lián)。1問題一：根的各結(jié)構(gòu)如何與吸收功能相適應(yīng)？表皮：單層細(xì)胞、有根毛→增大吸收面積，縮短物質(zhì)運(yùn)輸距離；皮層：薄壁細(xì)胞、細(xì)胞間隙大→利于水分和無機(jī)鹽通過滲透作用橫向運(yùn)輸；維管柱：木質(zhì)部導(dǎo)管中空→便于水分和無機(jī)鹽的縱向運(yùn)輸。學(xué)生小李曾提出：“如果根毛被破壞，植物會(huì)怎樣？”這正是聯(lián)系生活實(shí)際的好問題——移栽植物時(shí)帶土坨，就是為了保護(hù)根毛，避免吸收功能受損。4.2問題二：單子葉與雙子葉植物根的結(jié)構(gòu)差異有何意義？玉米（單子葉）根因有髓，可儲(chǔ)存更多營養(yǎng)物質(zhì)；蠶豆（雙子葉）根無髓，維管組織更集中，利于快速運(yùn)輸。這種差異與其進(jìn)化地位和生活環(huán)境相關(guān)（如玉米為一年生植物，需快速儲(chǔ)存能量；蠶豆為雙子葉植物，根系更發(fā)達(dá)）。3問題三：實(shí)驗(yàn)中遇到的困難如何解決？學(xué)生可能提出“切片太厚”“視野太暗”“找不到根毛”等問題。我會(huì)引導(dǎo)他們總結(jié)經(jīng)驗(yàn)：切片時(shí)“快切薄取”，視野暗時(shí)調(diào)節(jié)反光鏡和光圈，找不到根毛時(shí)換低倍鏡掃描成熟區(qū)。這些反思能提升學(xué)生的問題解決能力。05實(shí)驗(yàn)總結(jié)與拓展：從課堂到生活的生命探索1核心知識(shí)回顧通過觀察根的橫切面，我們明確了根的初生結(jié)構(gòu)包括表皮、皮層、維管柱，各結(jié)構(gòu)在細(xì)胞形態(tài)、排列方式上的差異，本質(zhì)是為了更好地完成“吸收-運(yùn)輸-儲(chǔ)存”的功能。這充分體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)核心觀念。2實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)提升本次實(shí)驗(yàn)不僅讓學(xué)生掌握了臨時(shí)裝片制作、顯微鏡使用等技能，更重要的是培養(yǎng)了“觀察-提問-驗(yàn)證-總結(jié)”的科學(xué)思維。正如科學(xué)家施萊登所說：“觀察是知識(shí)的重要來源。”每一次顯微鏡下的探索，都是通向生命奧秘的階梯。3課后延伸任務(wù)為深化理解，我會(huì)布置兩個(gè)拓展任務(wù)：（1）用紅墨水浸泡幼根，觀察橫切面中被染紅的結(jié)構(gòu)（驗(yàn)證木質(zhì)部運(yùn)輸水分的功能）；（2）