高中生物教學中實現科學探究的功能的實踐

“生長素的生理作用”是高中生物人教版必修3·“穩態與環境”第三章“植物的激素調節”中的第二節內容。本節課的教學目標是在學習第一節“植物生長素的發現”，了解生長素的發現過程，以及生長素的產生、運輸和分布的知識的基礎上，進一步分析闡述植物生長素的生理作用，列舉生長索作用的兩重性，描述植物頂端優勢的現象、原因、解除方法及應用，并舉例說明生長素類似物在農業生產實踐中的作用，探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度。

以往的教學活動，一般是教師先分析圖示“生長素濃度與所起作用的關系”，得出生長素生理作用的兩重性；再通過閱讀資料、分析例題等形式理解生長素在農業生產中的應用；最后通過實驗，使學生直觀感受生長素促進插條生根的作用。這樣的教學方法雖然能夠順利的完成教學任務，但卻缺少學生的自主參與，學生的學習興趣較低，只是被動的在聽在記在做而已，學習效率低，學習效果差。

當今世界，科學技術迅猛發展，國際競爭日趨激烈，國家的發展和強大越來越取決于勞動者的素質，而創造性強、行動能力突出將是對高端人才的重要要求。為適應時代發展的需要，《普通高中生物課程標準》的基本理念中特別倡導探究性學習，力圖促進學生學習方式的變革，引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦，逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和處理問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養具有創新精神和實踐能力的人才。

鑒于此，筆者對這節課的教學設計思路如下：在突出生物學基本事實、核心概念的基礎上，啟發學生切身體會如何獲得信息并進行信息轉換，在實踐中進行科學探究，并養成科學精神。

1.自主繪制真實數據曲線，學會獲得信息，解讀信息，進行信息轉換

在以往教學實踐中，學生是在教師指導下通過分析教材中的圖示“生長素濃度與所起作用的關系”，了解生長素的生理作用和特性。這種形式的優點是教學過程簡單、知識獲取直接，但不能培養學生自主獲取信息并思考的能力。因此，筆者嘗試指導學生首先自主分析課前準備的一系列實驗數據，再繪制相應的曲線，從一開始就讓他們參與到教學活動中來。

課前筆者準備了兩份數據表，第一份表是“不同濃度的生長素溶液對燕麥胚根的生長情況的影響”的實驗數據（表1）。先請學生代表上臺在黑板上繪制橫坐標是生長素溶液的濃度，縱坐標是胚根的平均長度的曲線，并請其他學生在座位上畫。有了具體的數據，講臺上和座位上的學生都畫得非常認真。圖像繪制完成后，教師又引導學生評價黑板上的幾幅曲線。在評選出“優秀作品”后，學生分析“作品內涵”，即曲線反應了不同濃度的生長素溶液對燕麥胚根的影響，在一定濃度范圍內，生長素溶液的濃度與胚根的平均長度呈現正相關，超過一定濃度后，生長素溶液的濃度與胚根的平均長度呈現負相關。

之后，學生們根據第二份數據表“不同濃度的生長素溶液對燕麥胚芽的生長情況的影響”的實驗數據（表2）在之前繪制的曲線基礎上繪出不同濃度的生長素溶液對胚芽的影響（圖1）。繪制完成后，學生可以從曲線直觀分析得出結論：不同濃度的生長素溶液對胚根和胚芽的影響呈現類似的變化趨勢，但不完全相同。這樣，具體的數據信息就先轉化成了形象的圖像信息，再轉化為結論。

接著，筆者提供教材上的圖示“不同濃度的生長素溶液對根、芽和莖的相對影響”（圖2），學生將其與自己繪制的曲線進行比較，進一步分析圖像中包含的信息。通過這種形式，學生更能體會到理論來源于現實的道理，并提高學習的興趣。

從獲得實驗數據到自主繪制圖表，再通過分析討論得出結論，在此教學過程中，由于教師充分引導每個學生參與到活動中來，不但學生學習興趣提高了，而且他們獲取信息、解讀信息、進行信息轉換的能力得到了鍛煉。在不知不覺中學生感受到了科學家獲取信息、科學分析、得出結論的科學探索過程。

2.觀察身邊生物學現象，發展科學探究的能力

在校園里隨處可見呈寶塔狀的松樹、修剪呈半球狀的大葉黃楊，這些樹形的塑造都利用了生長素的生理作用。在學生了解生長素生理作用兩重性的概念基礎上，筆者以這些身邊客觀存在的實例入手，引導學生探究生長素生理作用與生產生活實踐密切相關的具體問題。

首先，筆者出示課前拍攝的校園里隨處可見的松樹及大葉黃楊的照片，引導學生觀察，松樹一般呈寶塔狀而大葉黃楊呈半球狀，學生說出松樹的樹形沒有經過修剪而大葉黃楊是經過修剪的。接著，學生取出課前實地摘取的大葉黃楊的枝條，進行分析，發現：有的大葉黃楊枝條上的頂芽保留，側枝基本沒有發育；而有的枝條，剪去頂芽，側芽發育成側枝（圖3）。

“為什么會有這樣的區別？”帶著問題，學生們繼續探究。通過閱讀教材內容，學生們知道了頂端優勢，即頂芽優先生長而側芽受到抑制的現象，如果摘除頂芽，側芽部位的生長素濃度降低，側芽所受的抑制作用就會減弱，逐漸發育為枝條。

通過科學的探究，學生們很快就體會到頂端優勢體現了生長素的生理作用的兩重性：既能促進生長，也能抑制生長，也理解了沒有經過修剪的松樹呈寶塔狀而經過修剪的大葉黃楊呈現球狀。這時，筆者啟發學生說出頂端優勢的應用實例，他們發散思維暢所欲言，說了很多例子：如在農業生產中，對果樹進行修剪，對棉花、番茄等農作物進行摘心都是通過解除頂端優勢達到增產的目的；而在林業生產中，通過維持頂端優勢可以獲得大量的材用樹木。

身邊的生物學現象隨處可見，而仔細的觀察、提出問題、帶著問題進行科學性的探究，能幫助學生理解生物科學原理，有助于學生對知識的深入理解和遷移應用。

3.通過預實驗，進而開展科學探究活動，初步養成科學方法、科學態度、科學精神

通過前面的學習，學生知道不同濃度的生長素溶液對根的影響不同，而探究促進插條生根的最適濃度在生產實踐中十分重要。教材中設計的探究活動就是以此為中心展開的，這也是本節課的重點和難點。

為了能夠提高課堂效率，體現探究活動的效果和意義，養成科學方法、態度和精神，筆得將這節課的探究活動分為兩個環節：預實驗和正式實驗。

（1）預實驗。提前兩周組織了兩組（每組4人）有興趣的開展了探究活動的預實驗。具體如下：

實驗目的：探索萘乙酸促進迎春花插條生根的適宜濃度。

提出問題：萘乙酸促進迎春花插條生根的適宜濃度是多少？

材料器具：一年生生長旺盛的生理狀況基本一致的迎春花枝條28根，枝剪，蒸餾水，0.1 mol/L的NaOH溶液，燒杯，量筒，玻璃棒，萘乙酸等。

實驗步驟：

①配制溶液：配制2、4、6、8、10、12 ppm濃度的萘乙酸溶液；

②制作插條：一年生迎春花枝條、長約10-15cm、帶芽（3個）、去成熟葉，下端剪成光滑斜面，分成7組，每組4支；

③處理插條：浸泡法，使用不同濃度的萘乙酸溶液浸泡枝條（下端），深約1.5 cm，處理24h后取出，晾干4h；

④水培觀察：將處理后的六組插條，再加一組對照組（不經處理），下端浸泡在清水中；

⑤觀察記錄：水培9d，每天固定時間觀察生根數，填寫數據表（表3）并繪制曲線；

⑥結果分析：生根數最多的為適宜濃度；

⑦表達和交流討論。

進行預實驗為正式實驗摸索了條件，也可以檢驗此實驗設計的科學性、可行性，避免設計不周，盲目開展實驗而造成的浪費。通過開展此預實驗，學生們查閱很多資料，了解到配制萘乙酸溶液可以加入NaOH助溶解，制作插條時要注意盡量避免差異，此實驗處理插條采取浸泡法，所以處理時間要長，如果采用蘸沾法，處理插條的時間要短，通過水培觀察生根數效果較好，每天在固定的時間進行觀察等。

（2）正式實驗。在開展正式實驗之前，學生先匯報了預實驗的過程及結果。結果表明：4ppm濃度的萘乙酸為促進迎春花插條生根的適宜濃度。在此基礎上，進行分組正式實驗。學生們選擇0.2ppm作為濃度梯度，利用3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0ppm濃度的萘乙酸浸泡枝條，再按照預實驗的步驟進行觀察記錄和分析，兩周后的課堂上組織小組內匯報實驗情況，并在班級內進行交流討論。

因為進行了預實驗，避免了很多探索的過程，確保順利開展正式實驗，有一些組得出4.8ppm的萘乙酸是促進迎春花插條生根的最適濃度（表4），但也有不少組得出其他不同的結論。學生也在交流時分析原因，如制作插條時有差異存在，配制的萘乙酸溶液的濃度存在問題等。

通過開展預實驗、進行正式實驗，學生們比較順利的開展了課堂探究活動，獲得了促進迎春花插條生根的最適濃度；并在此基礎上，更深刻的體會到生長素生理作用的兩重性。

在“生長素的生理作用”這節的教學過程中，教師采用多種教學手段，使學生們變被動為主動，積極的參與到各項活動中，培養了搜集和處理科學信息的能力，并在探究過程中，積極參與交流與合作，切身體會到探究的科學方法，樹立嚴謹的科學態度，養成求實、創新、團隊的科學精神。教書育人不是一節課的時間和過程，如果教師能積極采用多種教學手段相結合的教育模式，持之以恒，在進一步提高國民素質的方面，一定能有所收獲。