模擬經(jīng)典實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)歷程

陳鋒鋒

[摘? ?要]《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》教學(xué)中，教師以植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷史為線索，精選關(guān)鍵史實(shí)，通過(guò)課件模擬經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的科學(xué)探索過(guò)程和知識(shí)形成與發(fā)展的過(guò)程，領(lǐng)悟科學(xué)家是如何在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找證據(jù)并在嚴(yán)密推理的基礎(chǔ)上做出科學(xué)判斷的，由此促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和掌握科學(xué)研究的方法。

[關(guān)鍵詞]經(jīng)典實(shí)驗(yàn);發(fā)現(xiàn)歷程;植物生長(zhǎng)素;教學(xué)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）05-0092-02

《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修3第三章第一節(jié)的內(nèi)容，是生物科學(xué)史學(xué)習(xí)的一個(gè)經(jīng)典案例?！翱ǘ涠湎蛱?yáng)”是中學(xué)生熟悉的植物向光性現(xiàn)象，但學(xué)生對(duì)此現(xiàn)象缺乏科學(xué)的解釋。而科學(xué)知識(shí)來(lái)自實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐，高二學(xué)生已初步具備實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。對(duì)此，教師在教學(xué)中可以植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷史為線索，精選關(guān)鍵史實(shí)，通過(guò)課件模擬經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，以引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的科學(xué)探索過(guò)程和科學(xué)知識(shí)形成與發(fā)展的過(guò)程，領(lǐng)悟科學(xué)家是如何在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找證據(jù)并在嚴(yán)密推理的基礎(chǔ)上做出科學(xué)判斷的，由此促進(jìn)學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和掌握科學(xué)研究的方法。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)： 概述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和作用。

2.能力目標(biāo)：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的評(píng)價(jià)，訓(xùn)練邏輯思維的嚴(yán)密性。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：體驗(yàn)生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過(guò)程中蘊(yùn)含的科學(xué)精神。

二、 教學(xué)過(guò)程

1.播放視頻，導(dǎo)入新課

首先，請(qǐng)學(xué)生欣賞大自然植物生長(zhǎng)的一段視頻，視頻中有種子的萌發(fā)、莖稈的長(zhǎng)高、花兒的開(kāi)放等動(dòng)態(tài)過(guò)程。其次，教師導(dǎo)入：“可見(jiàn)，植物的生命活動(dòng)在有序、有規(guī)律地進(jìn)行著，同樣也離不開(kāi)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。植物沒(méi)有神經(jīng)系統(tǒng)，植物的生命活動(dòng)主要是依靠植物的激素來(lái)調(diào)節(jié)的。那么，植物激素的調(diào)節(jié)是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？請(qǐng)看‘問(wèn)題探討?！?/p>

2.問(wèn)題探討，接近主題

[教師活動(dòng)]出示植物向光生長(zhǎng)的圖片，提出問(wèn)題：植物在生長(zhǎng)方向上有何特點(diǎn)？歸納向光性的定義。

[學(xué)生活動(dòng)]觀察圖片、思考回答問(wèn)題。

過(guò)渡：人們對(duì)向光性現(xiàn)象熟視無(wú)睹，而達(dá)爾文卻是個(gè)有心人，他提出了“為什么”。

3.實(shí)驗(yàn)?zāi)M，穿越歷史

[教師活動(dòng)一]達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)?zāi)M。展示實(shí)驗(yàn)示意圖，介紹背景資料，提出問(wèn)題：達(dá)爾文的研究工作對(duì)我們有什么啟示？（處處留心皆學(xué)問(wèn);科學(xué)研究需要有敏銳的觀察力;科學(xué)重視實(shí)證）

[學(xué)生活動(dòng)一]學(xué)生討論交流，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提出問(wèn)題：為什么要用錫箔遮蓋胚芽鞘的尖端或尖端下面的一段？ 采用排除法分析這些部位與向光生長(zhǎng)的相關(guān)性，并提出胚芽鞘的具體生長(zhǎng)是哪一部位。

通過(guò)討論，學(xué)生決定從胚芽鞘尖端與下面的一段畫(huà)等距線來(lái)進(jìn)行研究，如圖1。通過(guò)預(yù)測(cè)一段時(shí)間后等距線之間的距離變化來(lái)推測(cè)胚芽鞘的具體生長(zhǎng)部位。結(jié)果如圖2，得出“胚芽鞘的具體生長(zhǎng)部位為尖端下面的一段”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過(guò)對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，學(xué)生推論：尖端是感受單側(cè)光刺激的部位，胚芽鞘尖端受單側(cè)光刺激后，就向下面的伸長(zhǎng)區(qū)傳遞某種“影響”，造成伸長(zhǎng)區(qū)背光面比向光面生長(zhǎng)得快，因而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。

教師引導(dǎo)學(xué)生反思：達(dá)爾文的解釋是不是很完美？達(dá)爾文還有什么問(wèn)題沒(méi)弄清楚？ “影響”是什么？后人繼續(xù)做了哪些研究？

[教師活動(dòng)二]詹森實(shí)驗(yàn)?zāi)M。展示實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖3所示。

[學(xué)生活動(dòng)二]說(shuō)出實(shí)驗(yàn)的操作方法、結(jié)果。得出結(jié)論：尖端產(chǎn)生的影響可以透過(guò)瓊脂片傳遞給下部。

學(xué)生提出新問(wèn)題：如果將瓊脂片換成云母片，結(jié)果會(huì)怎樣？

[教師活動(dòng)三]拜爾實(shí)驗(yàn)?zāi)M。展示實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖4所示。

[學(xué)生活動(dòng)三]說(shuō)出實(shí)驗(yàn)的操作方法、結(jié)果。得出結(jié)論：胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)，是由于尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的。

學(xué)生推測(cè)：尖端向下傳遞的“影響”可能是一種化學(xué)物質(zhì)。

[教師活動(dòng)四]溫特實(shí)驗(yàn)?zāi)M。展示實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖5所示。

[學(xué)生活動(dòng)四]說(shuō)出實(shí)驗(yàn)的操作方法、結(jié)果。分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，說(shuō)出對(duì)照實(shí)驗(yàn)的必要性。得出結(jié)論：造成彎曲的影響是一種化學(xué)物質(zhì)。

學(xué)生體驗(yàn)溫特“大膽想象”的可貴性，及知道這一化學(xué)物質(zhì)被命名為生長(zhǎng)素。

4.解釋原因，學(xué)無(wú)止境

[教師活動(dòng)五]解釋向光性的成因。展示實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖6所示。

[學(xué)生活動(dòng)五]學(xué)生分析，得出結(jié)論：植物的向光性是由于單側(cè)光照射導(dǎo)致生長(zhǎng)素在向光側(cè)和背光側(cè)分布不均勻造成的。生長(zhǎng)素在背光側(cè)比向光側(cè)分布多，因而引起兩側(cè)的生長(zhǎng)不均勻，從而造成向光彎曲。

[教師活動(dòng)六]列舉生長(zhǎng)素的種類，導(dǎo)出植物激素的概念。引導(dǎo)學(xué)生歸納科學(xué)家科學(xué)研究的基本方法：假說(shuō)演繹法，要求學(xué)生說(shuō)說(shuō)科學(xué)研究需要哪些優(yōu)良品質(zhì)。

[學(xué)生活動(dòng)六]探究生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)的具體原因。討論可能的原因有哪些，是促進(jìn)細(xì)胞分裂，還是促進(jìn)生長(zhǎng)，或者是兩者兼有。設(shè)計(jì)如圖7所示的實(shí)驗(yàn)：制作臨時(shí)切片，顯微鏡觀察，結(jié)果如圖7所示。

學(xué)生討論結(jié)果：生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)的具體原因是促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，尤其是促進(jìn)細(xì)胞縱向生長(zhǎng)。

[教師活動(dòng)七]質(zhì)疑：關(guān)于植物向光性原因的解釋是不是很完美了？提供教材閱讀資料：

20世紀(jì)80年代，有的學(xué)者用向日葵、蘿卜等作為實(shí)驗(yàn)材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因單側(cè)光照射而彎曲生長(zhǎng)時(shí)，向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)素含量基本相同，而向光側(cè)的生長(zhǎng)抑制物卻多于背光側(cè)。請(qǐng)上網(wǎng)或到圖書(shū)館查詢相關(guān)的資料，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探討玉米的向光生長(zhǎng)支持哪一種觀點(diǎn)。

[學(xué)生活動(dòng)七]了解到有關(guān)植物向光性原因的探究還在繼續(xù)?？茖W(xué)往往就在類似這樣的爭(zhēng)議中不斷發(fā)展，學(xué)無(wú)止境。

5.閱讀自學(xué)，技能訓(xùn)練

[教師活動(dòng)八]提供教材閱讀資料：生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布，巡視指導(dǎo)、答疑。

[學(xué)生活動(dòng)八]閱讀自學(xué)。

[教師活動(dòng)九]技能訓(xùn)練。教師通過(guò)課件演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟：生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸，如圖8。請(qǐng)學(xué)生評(píng)價(jià)并完善實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，同時(shí)評(píng)價(jià)以下結(jié)論是否嚴(yán)謹(jǐn)：

（1）下端瓊脂塊上的生長(zhǎng)素來(lái)自上端的瓊脂塊。

（2）生長(zhǎng)素在胚芽鞘內(nèi)只能由形態(tài)學(xué)的上端運(yùn)輸?shù)叫螒B(tài)學(xué)的下端。

[學(xué)生活動(dòng)九]完善實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，形成批判性思維。

6.課堂小結(jié)，談學(xué)習(xí)收獲

進(jìn)行課堂小結(jié)，由學(xué)生談學(xué)習(xí)收獲：通過(guò)模擬生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，我們體驗(yàn)了科學(xué)家探索的過(guò)程和科學(xué)知識(shí)形成與發(fā)展的過(guò)程，領(lǐng)悟了科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找證據(jù)并在嚴(yán)密推理的基礎(chǔ)上做出科學(xué)判斷的，進(jìn)一步理解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，逐步培養(yǎng)了科學(xué)精神。尤其是達(dá)爾文在晚年還在堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)，生命不息，研究不止，他的這種精神給我們留下更多的感動(dòng)，也值得我們學(xué)習(xí)。

四、教學(xué)反思

教學(xué)本身就是一種探究。教學(xué)不應(yīng)只是一種知識(shí)的傳輸過(guò)程，而應(yīng)是一種使學(xué)生產(chǎn)生穩(wěn)定的探究心向并積極探究的過(guò)程。教師應(yīng)把要學(xué)習(xí)的知識(shí)置于多種、具有一定復(fù)雜性的問(wèn)題情境中，使學(xué)生形成知識(shí)的多角度理解，建構(gòu)自己所堅(jiān)持的判斷和信念。探究，未必一定要親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，而重在培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)和探究意識(shí)，在關(guān)注學(xué)生獲取知識(shí)的同時(shí)，更要關(guān)注學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)和可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)問(wèn)是教學(xué)的一種常態(tài)。偉大的教育家陶行知說(shuō)過(guò)：“發(fā)明千千萬(wàn)，起點(diǎn)是一問(wèn)。智者問(wèn)得巧，愚者問(wèn)得笨。”這句話闡述了問(wèn)的重要性。因此，教學(xué)中教師不僅要注重課堂提問(wèn)的藝術(shù)，通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境，激起學(xué)生的認(rèn)知矛盾，還要引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，進(jìn)行發(fā)問(wèn)。發(fā)問(wèn)不等同于提問(wèn)，發(fā)問(wèn)著眼于學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)行為，喚起和組織學(xué)生產(chǎn)生問(wèn)題、提出問(wèn)題的意識(shí) ，把學(xué)生培養(yǎng)成提出問(wèn)題的主體，使學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)，勇于提問(wèn)，敢于探究。

教學(xué)是師生間、生生間的一種正常交往。交往需具備四個(gè)條件：一是雙方，單方不可交往;二是平等，你居高臨下，人家自不敢與你交往;三是自由，只有在比較自由寬松的氛圍中才最有利于發(fā)揮每一個(gè)人的聰明才智，沒(méi)有拘束，表達(dá)才自由;四是雙贏，交往雙方都有收獲，有利于交往的可持續(xù)進(jìn)行。課堂務(wù)必要優(yōu)化師生交往的條件，從而實(shí)現(xiàn)師生合作共贏，取得好的教學(xué)效果。

（責(zé)任編輯 黃春香）