基于POE教學模式的“生長素的生理作用”一節的教學設計

林曉晨 付 鑫

(北京市十一學校 100039)

1 教材分析

“生長素的生理作用”是人教版高中生物學教材《穩態與環境》模塊第三章“植物的激素調節”第二節的教學內容。生長素是人類首次發現的植物激素，在生活實踐中發揮著巨大的作用。基于學生在日常生活中能夠接觸到植物頂端優勢、植物向性運動等有關植物生長素的生物學現象，通過本節的實驗體會，可讓學生糾正錯誤概念，構建知識網絡，指導日后的生物學學習。在本節教學中，由于學生對生長素生理作用的兩重性認知較為抽象，教師應當結合實例進行講解，其中教學難點是：設計科學性與可行性并存的實驗方案；貫徹“學以致用”的教學思想，引發學生對生長素指導農業生產實踐應用的相關思考。

2 教學目標

2.1 知識目標 概述與解釋生長素生理作用的兩重性并描述頂端優勢的形成原因、進化意義及在生活生產實踐中的應用。

2.2 能力目標 設計“探究不同濃度的生長素類似物2,4-D對小麥生根的影響”的實驗方案并根據實驗目標和實驗條件，嘗試完善具有可操作性和誤差小的實驗方案。

2.3 情感態度與價值觀目標 確立理論聯系實際及學以致用的觀念；通過分析生長素在植物向性運動中的作用，建立生物與環境共同進化的思想。

3 教學過程

課前準備：教師收集“不同濃度的2,4-D對小麥種子萌發”相關資料，確定并配置梯濃度變化的2,4-D溶液；在課前進行多次預實驗，明確小麥種子的萌發天數和生長狀況。

在教師的指導下，學生將在40℃水浴中浸泡1h的小麥種子鋪在含不同濃度2,4-D溶液的紗布上。之后將種子置于適宜的相同條件下進行培養，交于實驗老師(學生未知各實驗組別種子的生長情況)。

3.1 預測 “預測”(predict)旨在充分暴露學生的前科學概念。學生對本次實驗結果的預測大致來源于在以前學習中了解的植物向光生長與生長素的關系，以及生活經驗對“植物生長調節劑”的主觀認識等。

教師引導學生小組討論不同實驗組種子的生長情況，讓學生用簡略的語言對本組成員實驗結果預測并進行解釋。學生的課堂反饋如表1。

教師通過表格分析學生已有的前科學概念，了解學生前科學概念產生的原因，依此進行內容設計，為后續教學階段引導學生自主完成科學概念構建提供機會。

3.2 觀察 設計以下兩個活動讓學生進行觀察(observe)：

3.2.1 活動1：“不同濃度的2,4-D對小麥生根的影響”實驗結果的統計分析 師生簡單回顧探究實驗的相關內容，展示學生實驗成果的圖片，引導學生思考實驗中的困難和解決方法，從而創設學習情境，激發學生的探究興趣。

學生實驗小組通過相互比較，得到其中既能反映小麥真實的生根狀況且具有可行性的指標。此教學設計以問題為觸發點，引發學生對同一問題不同理解的思想碰撞，并且理解理論和實際的差距，學會權衡和比較。

表1 學生小組預測實驗結果的討論記錄

之后，學生通過小組合作，完成數據的采集和處理。同時根據實驗結果，用科學、嚴謹、完整的語言推理出實驗結論。教師匯總全班的數據在iPad中生成不同濃度的2,4-D與小麥生根情況的關系曲線(表2、圖1)，并對學生得出的實驗結論進行點評和修正。

表2 小麥生根實驗結果的記錄

圖1 小麥生根實驗的結果

3.2.2 活動2：實物展示——植物地下部分和地上部分的頂端優勢 教師向學生展示植物真實的根，讓學生觀察其主根發達、須根生長受抑制的“頂端優勢”現象，引導學生利用生長素的兩重性加以解釋。再以清香木為實物，讓學生討論其地上部分“頂端優勢”的形成原因，夯實“兩重性”的特點認識。同時，引導學生橫向比較根與莖的頂端優勢明顯程度，討論同一植物的不同器官對生長素敏感情況的比較。最后，引發學生對生長素兩重性進化意義的思考，學生便會聯想兩重性可能與陽光及礦質營養的更多獲取有關。由此激發學生的學習興趣與探究欲望。

3.3 解釋 在解釋(explain)環節，教師整合了植物生理學的相關知識，向學生提供學習資料：在乙烯生物合成研究中，科研人員在1979年發現ACC(1-氨基環丙烷-1-羧酸)是從蛋氨酸到乙烯合成過程的中間產物，即ACC的合成是乙烯生物合成途徑的限速步驟；而ACC的合成必須在ACC合成酶的催化作用下才可完成。其中生長素可以增加ACC合成酶基因的轉錄水平，促進ACC的生成，從而加快乙烯的生物合成。乙烯會抑制根部和莖部細胞的縱向生長，從而抑制了根和莖的伸長。

引導學生閱讀資料，以流程圖的方式厘清其中的邏輯關系，明確高濃度的生長素抑制植物生長是由于其促進了乙烯的合成，表明植物的生理活動是多種植物激素共同調節的結果。

為檢驗學生科學概念的構建是否完善，教師向學生展示橫臥的植物，引發學生對莖的背地性和根的向地性的思考。學生分組討論，利用生長素兩重性的相關知識進行解釋。

4 教學反思

本節教學基于POE模式，通過設計各式各類的實驗探究和自主學習活動，充分展示了學生的前科學概念，有利于教師進行觀察與糾正，進而組織后續教學安排，幫助學生構建科學概念。在POE教學模式設計中，“預測”是起始步驟，教師可向學生提供文獻資料或進行演示實驗，讓學生根據自己的知識體系預測實驗結果。在預測環節中，學生會充分暴露出他們的前科學概念，教師可據此調整教學方案，對于已知概念提煉強化，而對于錯誤概念重點糾正和強調。“觀察”是教學的核心，該教學環節通常由學生自行設計實驗方案，進行實驗操作，總結實驗結論。此時，教師引導學生將實際實驗結果與預測實驗結果進行對比，創造認識沖突，轉變概念。

在以實驗為主體的教學中，“解釋”顯得尤為重要，需在“知其然”的基礎上進一步升華到“知其所以然”，并經過學生逐層遞進的分析和討論，使新構建的概念整合到學生的認知結構中。

采用POE教學模式，通過預測充分暴露學生的前科學概念；經由觀察階段對其進行糾正與完善，構建正確的科學概念；經過解釋環節加深學生對知識的理解與應用，同時也進一步強化鞏固了科學概念，實現了較為有效的學習效果。