吳金花

摘 要：文章以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”探究歷程為主線，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“假說(shuō)-演繹法”，分組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)自主探究，層層深入地揭示植物向光性的原因;進(jìn)而提高學(xué)生的探究能力和合作意識(shí)，讓學(xué)生感悟科學(xué)方法，發(fā)展科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}情境;假說(shuō)—演繹法;教學(xué)設(shè)計(jì);科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2019-06-09 文章編號(hào)：1674-120X（2019）36-0088-02

一、教學(xué)目標(biāo)

一是生命觀念方面：在探究植物向光性原因的過(guò)程中，體會(huì)生命是通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)和平衡的。

二是科學(xué)思維方面：在學(xué)習(xí)植物生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)這一內(nèi)容的過(guò)程中，體驗(yàn)科學(xué)家的思維歷程，理解科學(xué)思維方法，形成科學(xué)思維習(xí)慣。

三是科學(xué)探究方面：運(yùn)用“假說(shuō)—演繹法”自主探究植物向光性原因，嘗試提出問(wèn)題并做出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并演繹推理，進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)探究的方法。通過(guò)小組合作，合理評(píng)價(jià)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，發(fā)展探究能力。

四是社會(huì)責(zé)任方面：在學(xué)習(xí)植物生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過(guò)程的科學(xué)史中，體會(huì)科學(xué)家的科學(xué)品質(zhì)與科學(xué)精神，[1]并且學(xué)會(huì)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任。

二、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)在于植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程;運(yùn)用“假說(shuō)—演繹法”探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及嚴(yán)謹(jǐn)性。難點(diǎn)在于植物向光性的原因。

三、基于“假說(shuō)—演繹法”的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

（一）創(chuàng)設(shè)情境，確定問(wèn)題

教師播放綠豆幼苗向光彎曲生長(zhǎng)的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察幼苗生長(zhǎng)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生嘗試提出各種可能的問(wèn)題，最后確定要探究的問(wèn)題：引起幼苗向光生長(zhǎng)的外因是什么？

設(shè)計(jì)意圖：提出有價(jià)值的問(wèn)題是重要的科學(xué)素養(yǎng)，創(chuàng)設(shè)情境引入，啟發(fā)思維，提出問(wèn)題，激發(fā)探究欲望。

（二） 引發(fā)觀點(diǎn)，提出假說(shuō)

教師通過(guò)多媒體介紹達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)材料金絲雀虉草的胚芽鞘（以下簡(jiǎn)稱“胚芽鞘”），展示胚芽鞘在單側(cè)光照射下向光彎曲生長(zhǎng)的圖片。引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：“胚芽鞘向光彎曲生長(zhǎng)需要什么環(huán)境條件？胚芽鞘感受單側(cè)光刺激的是哪一部分？向光性與尖端有何關(guān)系？胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)的是哪一部分？”

教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：要弄清上述問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究？

1.分四個(gè)小組討論，分別設(shè)計(jì)上述四個(gè)問(wèn)題的探究方案

教師提醒學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則，各小組畫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖后，由小組代表展示并解說(shuō)設(shè)計(jì)思路，其他小組同學(xué)給出評(píng)價(jià)和補(bǔ)充，教師小結(jié)。其中第四個(gè)問(wèn)題的探究難度較大，可通過(guò)類比生活現(xiàn)象進(jìn)行啟發(fā)：如何確定頭發(fā)生長(zhǎng)部位在基部而非發(fā)尾？——染發(fā)標(biāo)記;通過(guò)測(cè)量什么數(shù)據(jù)可確定人長(zhǎng)高主要是下肢長(zhǎng)長(zhǎng)？——分別測(cè)量衣長(zhǎng)和褲長(zhǎng)變化量。

由此可確定方案：通過(guò)標(biāo)記法在胚芽鞘間隔等長(zhǎng)距離處畫橫線標(biāo)記，一段時(shí)間后觀察各橫線段的長(zhǎng)度變化情況。緊接著，教師用多媒體展示實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果：橫線標(biāo)記段伸長(zhǎng)的部位均在距離尖端2毫米以下的部位。由此可以確定：彎曲生長(zhǎng)部位在尖端的下面一段。

2.利用多媒體展示達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)

教師提出問(wèn)題：“達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了什么？”學(xué)生討論回答：“向光生長(zhǎng)需要單側(cè)光，胚芽鞘生長(zhǎng)離不開(kāi)尖端，感光部位在尖端?！苯處熞龑?dǎo)學(xué)生思考：由此現(xiàn)象能做出胚芽鞘向光性可能原因的推測(cè)嗎？學(xué)生嘗試推測(cè)，分析推測(cè)的科學(xué)性，教師及時(shí)評(píng)價(jià)。最后，教師介紹達(dá)爾文的推測(cè)一：尖端產(chǎn)生某種“影響”并傳到下部。推測(cè)二：尖端產(chǎn)生的某種“影響”在下部分布不均，導(dǎo)致彎曲生長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)意圖：“需要什么條件”的探究屬自變量未知的條件探究，留有較大的探索空間，利于發(fā)揮學(xué)生自主性和創(chuàng)造性;“哪一部分”“在哪里”“有什么關(guān)系”均屬尚未聚焦自變量的探索探究，利于發(fā)展學(xué)生的發(fā)散思維，[2]從而為學(xué)生進(jìn)一步做出推測(cè)打下基礎(chǔ)。通過(guò)小組討論設(shè)計(jì)探究方案，然后由小組代表解說(shuō)，可培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)和訓(xùn)練表達(dá)能力。通過(guò)介紹達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而引出觀念，提出假說(shuō)。

（三）學(xué)習(xí)歷史，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

教師設(shè)置問(wèn)題情境：植物沒(méi)有神經(jīng)系統(tǒng)，尖端感光后對(duì)下部產(chǎn)生的“影響”不可能是神經(jīng)起作用。動(dòng)物激素是由產(chǎn)生部位運(yùn)輸?shù)阶饔貌课缓笃鹱饔玫模舛水a(chǎn)生的某種“影響”會(huì)是類似動(dòng)物激素一樣的物質(zhì)嗎？要如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明呢？

教師嘗試演繹推理：如果這種“影響”真的是一種化學(xué)物質(zhì)，并且是從尖端運(yùn)輸?shù)较虏亢笃鹱饔?，那么阻斷尖端與下部的運(yùn)輸通道后，這種“影響”將不能到達(dá)下部，下部將不生長(zhǎng)。

同理，阻斷通道后，如果能有某種介質(zhì)讓該“影響”運(yùn)達(dá)下部，那就可以繼續(xù)發(fā)揮影響功能。反過(guò)來(lái)，則可以說(shuō)明這種“影響”是化學(xué)物質(zhì)。

學(xué)生分組討論，畫實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)示意圖，并由小組代表展示并解說(shuō)，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教師引導(dǎo)學(xué)生觀察詹森實(shí)驗(yàn)：瓊脂透水，尖端物質(zhì)仍可通過(guò)瓊脂向下運(yùn)輸，云母片不透水，尖端物質(zhì)不可通過(guò)云母片向下運(yùn)輸。分別用云母片和瓊脂片插入尖端與下部之間，單側(cè)光照下，插入云母片的胚芽鞘不生長(zhǎng)，插入瓊脂片的胚芽鞘仍然彎曲生長(zhǎng)。

得出結(jié)論：尖端產(chǎn)生的“影響”是一種化學(xué)物質(zhì)，并且能從尖端運(yùn)往下部，促使下部生長(zhǎng)。

教師提問(wèn)：“單側(cè)光引起胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)的機(jī)制是什么呢？”

教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析向光彎曲生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)和拜爾實(shí)驗(yàn)（如圖一所示），拜爾實(shí)驗(yàn)切下胚芽鞘尖端放置在切面其中一側(cè)，通過(guò)人為操作使尖端產(chǎn)生的物質(zhì)在下部分布不均。向光彎曲生長(zhǎng)是由單側(cè)光這個(gè)外因?qū)е碌?，而拜爾在暗室中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)排除了單側(cè)光這個(gè)外因的影響。但兩者結(jié)果一樣都出現(xiàn)了彎曲生長(zhǎng)。

由類比推理得出初步結(jié)論：?jiǎn)蝹?cè)光的作用是使某種物質(zhì)分布不均，進(jìn)而導(dǎo)致彎曲生長(zhǎng)。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：參照詹森的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段和實(shí)驗(yàn)材料，應(yīng)該要怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能排除尖端這個(gè)結(jié)構(gòu)起作用，并進(jìn)一步證明是尖端產(chǎn)生的某種化學(xué)物質(zhì)起作用呢？

學(xué)生分組討論，小組代表展示探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖，并解說(shuō)設(shè)計(jì)思路，教師及時(shí)評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)。

演繹推理：如果達(dá)爾文推論是正確的，那么瓊脂塊這個(gè)介質(zhì)在接觸尖端后，尖端產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)就會(huì)傳遞到瓊脂塊中，放置瓊脂塊的一側(cè)接收到該物質(zhì)后，生長(zhǎng)素就會(huì)彎向?qū)?cè)生長(zhǎng)。為排除瓊脂塊起作用，設(shè)置對(duì)照組，即放置未接觸尖端的瓊脂塊時(shí)，胚芽鞘既不彎曲也不生長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：教師引導(dǎo)學(xué)生觀看溫特實(shí)驗(yàn)結(jié)果（如圖二所示），實(shí)驗(yàn)與預(yù)期相符。

得出結(jié)論：胚芽鞘尖端確實(shí)產(chǎn)生了一種能促使下部生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)，溫特將其命名為“生長(zhǎng)素”。

教師介紹1946年郭葛等科學(xué)家從高等植物中分離出生長(zhǎng)素，并確認(rèn)其化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸（IAA）。具有生長(zhǎng)素效應(yīng)的物質(zhì)還有苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸（IBA）等。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)探究欲望。通過(guò)討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，掌握“假說(shuō)—演繹法”的一般原理，培養(yǎng)科學(xué)探究能力;通過(guò)類比推理，進(jìn)一步揭示植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，同時(shí)培養(yǎng)邏輯推理能力;通過(guò)設(shè)計(jì)瓊脂塊對(duì)照實(shí)驗(yàn)，滲透科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)邏輯思維;通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)史，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、提升思維能力。

（四）歸納總結(jié)，得出結(jié)論

在單側(cè)光照下，生長(zhǎng)素在背光一側(cè)比向光一側(cè)分布多，使背光一側(cè)的細(xì)胞縱向（伸長(zhǎng)）生長(zhǎng)得快，結(jié)果使得莖朝向生長(zhǎng)慢的一側(cè)彎曲，即向光彎曲生長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)意圖：鞏固知識(shí)，培養(yǎng)歸納總結(jié)能力。

（五）深化教學(xué)，拓展探究

單側(cè)光引起生長(zhǎng)素分布不均的原因是什么？

做出假說(shuō)：①單側(cè)光照射下，向光側(cè)的生長(zhǎng)素橫向運(yùn)輸，向背光側(cè)轉(zhuǎn)移。②單側(cè)光照射下，向光側(cè)的生長(zhǎng)素被分解。

小組討論，由小組代表展示探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖并解說(shuō)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，教師評(píng)價(jià)并鼓勵(lì)。

思路一（如圖三所示）：通過(guò)四個(gè)去掉尖端的胚芽鞘的生長(zhǎng)情況判斷a、b、c、d四個(gè)瓊脂塊中生長(zhǎng)素的含量，從而驗(yàn)證兩種推測(cè)正確與否。

思路二（如圖四所示）：通過(guò)去掉尖端的胚芽鞘的生長(zhǎng)情況判斷e和f兩個(gè)瓊脂塊中生長(zhǎng)素的含量，從而驗(yàn)證兩種推測(cè)正確與否。

設(shè)計(jì)意圖：深化教學(xué)，培養(yǎng)發(fā)散思維和探究能力。

四、教學(xué)反思

在引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)展開(kāi)演繹的過(guò)程中，教師要關(guān)注學(xué)生的參與度。在本節(jié)課中，平時(shí)成績(jī)較差的學(xué)生也表現(xiàn)出了極大的學(xué)習(xí)熱情和積極性，教師要及時(shí)給予肯定和表?yè)P(yáng)，還要關(guān)注學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)程，要適時(shí)引導(dǎo)和給予提示，如進(jìn)行類比提示，但不可代為設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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