在生物教學中培養學生科學素養的研究

王成龍

摘 要：植物生長素的發現，從達爾文研究向光性現象開始，到郭葛驗證生長素的化學本質，歷時五十余年，是生物科學史上一個經典的篇章。它是眾多科學家思維與智慧的結晶，所包括的一系列經典實驗，不僅記載著知識的形成過程，還蘊含著科學家創造性的思維方式?！爸参锷L素的發現”是相對獨立的一個板塊。教材編入了“達爾文、詹森、拜耳、溫特等科學家的實驗，生長素的產生、運輸和分布，實驗設計與評價”等內容。

關鍵詞：植物生長素的發現；教學目標；過程；設計

中圖分類號：G426 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）09-0077-01

一、教材分析

“植物生長素的發現”是相對獨立的一個板塊。教材編入了“達爾文、詹森、拜耳、溫特等科學家的實驗，生長素的產生、運輸和分布，實驗設計與評價”等內容。教材以科學家們曾經的探究歷程為脈絡來安排教學內容，非常符合探究性學習的特點；文本呈現圖文內容非常豐富，體現出直觀性的特點，這些特點為探究式教學提供了有力支撐。

二、教學目標

（1）知識目標：闡述植物生長素的發現過程，能準確說明植物向光生長的原因。（2）能力目標：通過分析經典實驗，初步學會科學探究實驗的設計方法，并提高科學實驗設計的嚴謹性。（3）情感目標：通過動手操作和分析科學家發現生長素的實驗過程，體驗科學實驗的辛苦和樂趣，形成熱愛科學的情感。

三、教學重點、難點

（1）教學重點：植物生長素的整個發現過程。（2）教學難點：生長素的產生部位，運輸特點和分布情況；生物科學實驗設計的嚴謹性分析。

四、教學過程

（1）故事導入。教師先給大家講一個關于科學家達爾文的故事：有一次他去科研考察，由于實驗經費短缺，他不得不在船艙中種植蔬菜。為了獲取光源，他打開船的甲板，過了一段時間他發現植物生長的一種奇怪現象……教師提問：請同學們猜一猜，這種現象可能是什么呢？學生答：植物彎向光源生長。是哪種環境刺激引發了這些植物生長方向的改變？學生答：光照。這種現象叫什么？學生答：向光性。下面我們給出向光性的概念（展示PPT），那么向光性是如何產生的呢？帶著這樣的問題，我們走進今天這節課植物生長素的發現。

（2）展開探究。1）達爾文的實驗。下面我們看一下達爾文的這四組實驗。四組實驗，達爾文均給予了單側光照射，第三組實驗用錫箔罩子罩住了胚芽鞘的尖端，第四組實驗罩住了尖端下面的一段。請同學們思考：通過四個實驗不同組之間的對照，你可以得出哪些結論？學生答：通過一組和二組的對照說明胚芽鞘彎向光源生長與尖端有關，通過一組、二組、三組之間對照說明胚芽鞘是否彎向光源生長與尖端是否感受到光刺激。2）詹森的實驗。1910年詹森設計了一個實驗，他把胚芽鞘的尖端先去掉，放上瓊脂片，再把胚芽鞘的尖端放回瓊脂片上，給予單側光照射后，發現胚芽鞘彎向光源生長，說明什么？學生答：胚芽鞘尖端產生的影響可以透過瓊脂片向下傳遞。3）拜爾的實驗。時隔4年，1914年拜爾設計了一個實驗，在黑暗條件下，他將胚芽鞘的尖端切下來，放在去掉尖端的胚芽鞘的左側，發現胚芽鞘彎向右側生長，放在胚芽鞘切面的右側，發現它彎向左側生長。 這個實驗說明了什么呢？學生答：胚芽鞘彎向光源生長是因為尖端產生的影響在下部分部不均勻造成的。教師提問：請同學們想一想，此時我們可以怎樣解釋胚芽鞘彎向光源生長的原因呢？學生答：單側光引起了這種影響在下部分布不均勻，向光側多，背光側少，造成了胚芽鞘彎向光源生長。那這種影響可能是什么呢？根據詹森拜耳的實驗啟示，你能否設計一個實驗證明你的假設。此處需要大膽啟發學生的思維，看他們在前幾位科學家實驗基礎上是否也能設計出溫特的實驗過程，并強調一定要設計對照實驗。4）溫特的實驗。將胚芽鞘尖端切下來，放在瓊脂塊上，幾個小時后移去胚芽鞘尖端，將瓊脂塊切成小塊，放在胚芽鞘上，發現它彎向對側生長。對照組用沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂快。

（3）獨具特色的總結。同學們，我們通過科學的思維過程，再現了生長素的發現過程。下面，老師請同學們當一回影視明星，分別扮演達爾文、詹森、拜爾、溫特，我們開一場科研討論會，向觀眾們匯報你們的科研結論。

五、教學設計說明

“植物生長素的發現”這一節內容在整個必修三板塊所占的內容比例并不多，但該部分內容與生產生活實際聯系非常緊密，所以是極其重要的一部分內容。特別是其中“生長素的發現過程”所體現的科學研究的方法與過程，以及設計生物學實驗時所要控制的單一變量等問題，在整個高中生物教學中處于相當重要的地位。

在本節課教學過程中，其內容大部分采用互動式教學模式，以植物生長素的發現歷程的相關實驗為主線展開教學活動，由教師提供討論題材，組織引導學生課堂討論、課堂活動，最后由教師和學生共同總結的形式進行。通過嚴密的邏輯推理、層層深入、探究問題，引導學生思考，活躍學生的思維，增強了他們對本節課的內容乃至整個生物科學的興趣，從而更好地完成了既定的教學目標。同時，通過以學生為主體的討論，開放學生的思維，能培養廣大學生的科學觀察能力、研究能力、知識的遷移能力，促進了學生的創新能力，強化了學生的科學素養。

參考文獻：

[1]張建衛.“植物生長素的發現”教學設計[J].中學生物教學，2014（04）

[2]黃廣慧.“植物生長素的發現”的教學設計[J].生物學通報，2008（05）.