讓學生在經典實驗中再發現再創造

潘 欣

摘 要:科學家的經典實驗是學生設計實驗方案的優秀榜樣,其實驗設計閃耀著科學家的智慧,可以讓學生受到科學思維方法的熏陶和引導。本文從整合信息技術,進行教學實踐的角度,通過創設情景讓學生重走科學家探究之路,從科學家的研究中獲取科學探究的智慧。

關鍵詞:多媒體技術 科學史 探究 科學素養

在科學教學中,利用生物科學史是一個重要的教學手段,其滲透模式為:背景→思想→實驗→歸納總結。該模式的主要特點是:在傳授生物科學知識時,注重歷史性的探討,重視闡明科學家的科學思想和科學方法,注重科學與社會的相互聯系和相互影響,注重自然科學與其他學科的聯系。教材中的某些基本原理、概念和規律等知識,雖然對教師是已知的,但是這些結論對學生來說是未知的,如何把這類課題設計成讓學生再創造和再發現的過程呢?

浙教版科學八年級上“神奇的激素”的知識點在初中科學生物部分中占相當重要的作用,然而,在教學中,植物生長激素發現史中精妙絕倫的經典實驗卻往往被認為只是展示知識的一種形式,它的其他功能卻不被重視了。其實,植物生長激素的發現史不僅展示了知識的發生過程,而且還能幫助學生深刻理解知識、理解科學的本質。

這節課,可以將探究性學習的教學方法融合其中。以問題為中心、以思維訓練為基準、以科學史實為背景、以生動形象多媒體信息技術為手段,利用圖片、動畫模擬實驗現象,創設情景讓學生重走科學家探究之路,體驗科學家發現問題、解決問題、深化認識的過程,并讓學生歸納科學實驗設計的基本思路,使學生初步掌握科學研究的方法和過程,利用科學史的“故事性”,能有效地提高學生的學習興趣;利用科學家實驗的“探究性”重溫先人勇于探索的過程,能有助于培養學生實事求是的科學態度和堅忍不拔的科學精神。也使新課程中要求“倡導探究性學習”和“提高生物科學素養”的基本理念得到體現。

這一節課的具體實施過程:

(一)創設情境,強化學生的直觀感覺,提出問題

師:展示一段放在窗口的盆栽視頻

你看到過這種現象嗎?它的生長有什么特點?關于這個現象你想知道什么?從植物最基本的生命活動現象——向光性角度入手,引出這節課研究的角度——向光性的研究。

有些演示實驗,我們一般只能看到其最后的結果,而形成結果的原理卻很難反映,給學生帶來了一定困難。通過展示植物向光生長的快速鏡頭視頻,整個過程都暴露在學生的視野范圍內,加深了感知程度,提高了學生動態思維的能力。

(二)模擬向光性實驗,顯示實驗的中間過程,探究植物為什么總彎向光源生長

師:那么,科學家是怎樣設計實驗來探索發現的呢?今天我們要學習、模仿科學家設計實驗的方法,爭取自己也能創造性地設計實驗,探究植物向光生長的奧秘。

活動1:動畫模擬達爾文向光性實驗

兩株完全相同的胚芽鞘在暗室中,然后其中一株接受單側光照射,一株接受垂直光照射,另一株沒有光照。

生:描述實驗現象,得出結論一——光不影響胚芽鞘的生長,只是影響其生長的方向。

師:(引導討論)本實驗的變量是什么?該實驗設計是否符合科學實驗的設計原則?設計上有什么優點和不足?

生:討論得出——本實驗的變量是單側光照,在實驗設計中,應遵循了控制單一變量、設計對照實驗等原則。

過渡:那么,你認為胚芽的這種向光彎曲生長可能與胚芽的哪一部分有關呢?

活動2:小組討論后寫下你的猜測,并設計實驗方案。

過渡:我們是這樣猜想的,那么達爾文是怎么想的?他的向光性實驗又是怎樣做的呢?

活動3:動畫模擬向光性實驗

生:觀察實驗現象,得出結論二——感光部位:胚芽鞘尖端;生長部位:尖端下面部位。

過渡:那么,胚芽感受光刺激的部位又在胚芽的哪一部分呢?(學生猜想)為此,達爾文又進行了再次的實驗研究。

活動4:動畫模擬向光性實驗

兩組實驗分別用錫箔小帽罩住胚芽的尖端和胚芽基部的情況下,都在單側光照射下進行。

觀察與思考:你觀察到什么現象?他又能得出什么結論?

師:根據達爾文實驗,你能得出什么猜想嗎?

生推想:胚芽的尖端可能會產生某種物質,這種物質在單側光的照射下,對胚芽下面的部分會產生某種影響。

師:問題探討到這一步,如果再往下探究,你還想知道什么?

生:為什么尖端的存在與尖端下面部分的生長有關?

師:請同學們大膽作出假設。

生:大膽作出各種假設。

過渡:植物的尖端是否會產生一種與生長有關的物質呢?

(試著設計實驗)在達爾文之后,1928年荷蘭的科學家溫特對此做了大膽的假設,他認為胚芽尖端可能會產生一種對胚芽生長產生影響的物質。

(三)模擬溫特的瓊脂實驗,探究植物的尖端是否會產生某種物質

活動5:動畫模擬溫特的瓊脂實驗

引導討論:1.該實驗有幾個變量?(特別引導學生知道在對照組中應放上一個未接觸尖端的瓊脂塊,排除瓊脂塊本身就會促進生長的可能性)

2.該實驗中有沒有必要設計單側光?

3.請同學們預測實驗現象:若尖端真的產生某種物質,則實驗組會出現什么現象?如瓊脂塊放在一側將出現什么現象?

生討論分析:得出結論四——胚芽鞘尖端能產生某種物質促進下面部分的生長。

過渡:那么它究竟是什么物質呢?我們能將它分離出來嗎?

(四)呈現郭葛等人的實驗,探究它究竟是一種什么物質

活動6:材料討論,1934年,荷蘭科學家郭葛等人經過大量的實驗,從一些植物中分離出了這種物質。經鑒定,它是吲哚乙酸,一種激素。

師:說一說,根據你的認識,請你給這種物質命名,并說出你的理由。

生1:由于這種物質是郭葛等人經過大量的實驗從植物中分離的,我取名為“郭葛素”。

生2:我取名為“溫特素”。因為在生長素發現過程中,溫特也作出巨大的貢獻。

生3:我覺得更應該叫“達爾文素”,因為溫特與郭葛等人都是在達爾文的研究基礎之上。

生4:因為他與植物向光性有密切關系,所以應叫“向光素”。

生5:我從書上知道,這種物質取名為“生長素”,因為它具有促進胚芽的生長的作用。

小結:科學上給某一種物質命名通常有兩種方法。一種是為紀念科學家作出的巨大貢獻,以科學家的名字來命名;另一種是根據某物質的作用、性質來命名。

猜一猜:這種激素與胚芽的生長有怎樣的關系?

(五)動畫模擬植物向光性彎曲原理圖,建立物理模型,反映過程本質

活動7:動畫模擬植物向光性彎曲原理

師:生長素的合成需要光照嗎?單側光對它有什么影響?植物為什么彎向光源生長?

學生討論分析:由于受單側光照射植物,植物背光一面的生長素分布的多,生長就快,于是植物就彎向光源生長。

(六)創設問題情境,領悟科學精神

活動8:我們花了一節課時間探究的結果,實際多位科學家們花了六十年左右研究出來的,請你談一談對科學發現的認識?

生1:通過學習,我認識到科學發現也并不那么神秘!

生2:科學的研究最重要的是提出問題!

生3:科學的發現是一個艱辛的過程,往往是幾代人共同努力的結果!

本節課就是利用多媒體信息技術提供材料展開科學探究,突破了傳統枯燥無味的教學方法,整個課堂氣氛活躍,內容豐富,學生的思維是開放的,探究過程是主動的,但又是在教師的指導下來完成的。每個教師都觀摩過一些探究性課堂教學,但往往我們只看到熱鬧的場面,卻很難看到思維和內容得到深入。所以在本節課中,雖然沒有熱鬧的場面和大量的學生實驗,但達到了探究的目的,課堂上不僅創設條件讓學生探究,同時更注重對隱含在問題中的基本原理和結論進行提煉和概括,從而得出植物向光性的真正原因以及通過這節課學到了什么,從而使本節課的內容得到了升化。

整合多媒體信息技術進行探究性教學的方式除了上述介紹的科學史資料的探究性教學,還有基于實驗、調查、資料查找、模型構建、游戲等方式。但不論采用哪種探究方式,其教學設計要具有啟發性和可行性,教學語言要具有科學性、趣味性,要善于用“興趣”“懸念”“任務”等途徑引導學生進入情境、充分思考,這樣才能激發學生的智慧潛能,使學生深刻領會和掌握探究學習結果,創造性思維也得到了培養,學生的科學素養得到了提升。

參考文獻:

1.陜西師范大學.《中學生物教學》.2008.1

2.朱慕菊.《走進新課程》.北京師范大學出版社,2004

3.吳加澍.關于CAI的若干思考.世紀之交的物理教育研究[M].上?？茖W技術出版社,2000

作者單位:溫州市甌海梧田一中