基于論證式教學的“其他植物激素”教學設計

吳佐建+謝惠燕+蔡寶惜

摘 要 以論證式教學為主要教學策略，進行“其他植物激素”一節(jié)的教學設計，培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 論證式教學 植物激素 植物生長調(diào)節(jié)劑

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 教學分析和設計思路

1.1 教材分析

“其他植物激素”是人民教育出版社2011年版《必修3·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章“植物的激素調(diào)節(jié)”第三節(jié)的內(nèi)容。本章前兩節(jié)已經(jīng)介紹了生長素的發(fā)現(xiàn)歷程和生理作用。本節(jié)內(nèi)容主要包括“其他植物激素的種類和作用”和“植物生長調(diào)節(jié)劑的應用”兩個方面的內(nèi)容。

1.2 學情分析

學生已經(jīng)學習了“生長素的發(fā)現(xiàn)”和“生長素的生理作用”，對植物激素的研究方法和作用機制有一定的認知。因此，從科學史的角度切入，歸納植物激素的種類和作用，有利于學生學習的延續(xù)性。學生對應用植物生長調(diào)節(jié)劑的案例已有所耳聞。教師還可要求學生進一步查找有關(guān)的資料，在論證活動中做到“有話可說”。

1.3 設計思路

本節(jié)課嘗試以論證式教學培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)，主要包括兩個論證活動：① 將重點內(nèi)容“其他植物激素的種類和作用”融入科學史資料中，引導學生以論證的方式對其他植物激素的發(fā)現(xiàn)歷程進行探討，培養(yǎng)學生生命觀念、理性思維和科學探究等方面的素養(yǎng)；② 論證植物生長調(diào)節(jié)劑應用的合理性和規(guī)范性，培養(yǎng)學生理性思維和社會責任等方面的素養(yǎng)。

2 教學目標

2.1 生命觀念

以細胞分裂素為例，討論激素結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

2.2 理性思維

基于科學史，論證植物激素的種類和作用。

2.3 科學探究

以乙烯的三重反應為例，進行科學實驗結(jié)果的分析。

2.4 社會責任

論證植物生長調(diào)節(jié)劑應用的合理性和規(guī)范性。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣

教師以教材中的“問題探討”欄目中“紅柿摘下未熟，每籃用木瓜三枚放入，得氣即發(fā)，并無澀味（宋·蘇軾《格物粗談·果品》）”創(chuàng)設情境，提出問題：“乙烯在植物體內(nèi)能發(fā)揮什么作用？你聽說過用乙烯利催熟香蕉等水果的做法嗎？你同意這種做法嗎？”教師以此引導學生關(guān)注本節(jié)課的兩大內(nèi)容：植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑。

3.2 科學論證，探索新知

3.2.1 赤霉素的發(fā)現(xiàn)

教師提供資料：1926年，科學家發(fā)現(xiàn)水稻感染了赤霉菌后，會出現(xiàn)惡苗病。科學家將赤霉菌培養(yǎng)基的濾液噴施到健康水稻幼苗上，發(fā)現(xiàn)這些幼苗雖然沒有感染赤霉菌，卻出現(xiàn)了惡苗病的癥狀。

教師要求學生對惡苗病產(chǎn)生的原因進行推論：惡苗病是由赤霉菌分泌的某種化學物質(zhì)誘導所致。教師要求學生思考進一步證明推論的方法，引導學生提出通過提純證明這種化學物質(zhì)的存在。

教師提供資料：1938年，藪田和住木從赤霉菌培養(yǎng)基的過濾液中分離獲得了非純結(jié)晶的赤霉素。1954年，英國科學家獲得了化學純產(chǎn)品，并闡明了其結(jié)構(gòu)。

教師提出問題：這能證明赤霉素是一種新的植物激素嗎？教師以此問題引導學生質(zhì)疑，研究所得的結(jié)果只能證明赤霉素是赤霉菌產(chǎn)生的，不能證明植物也能產(chǎn)生赤霉素。

教師及時補充證據(jù)：1958年，從高等植物紅花菜豆的種子中鑒定到了赤霉素。

3.2.2 細胞分裂素的發(fā)現(xiàn)

教師提供資料：1948年，斯庫格和崔澂等發(fā)現(xiàn)在一定條件下腺嘌呤能刺激煙草髓培養(yǎng)組織發(fā)生細胞分裂。教師引導學生得出推論：能促進細胞分裂的植物激素可能與腺嘌呤的化學結(jié)構(gòu)相似。

教師進一步補充證據(jù)：1955年，米勒和斯庫格等發(fā)現(xiàn)經(jīng)高壓滅菌處理的鯡魚精細胞DNA能誘導煙草髓組織的細胞分裂。他們分離出了這種活性物質(zhì)，并命名為激動素（圖1）。教師引導學生從結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系角度對圖1進行分析，并引導學生質(zhì)疑：研究所得的結(jié)果仍不能證明發(fā)現(xiàn)一種新的植物激素。

教師進步一補充證據(jù)：1973年，萊撒姆從未成熟的玉米子粒中分離出了一種類似于激動素的細胞分裂促進物質(zhì)，命名為玉米素（圖2）。1965年，斯庫格等提議將來源于植物的、其生理活性類似于激動素的化合物統(tǒng)稱為細胞分裂素。教師進一步引導學生通過圖2理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

3.2.3 脫落酸的發(fā)現(xiàn)

教師提供資料：1963年，Addicott提純、結(jié)晶出一種促進棉花果實脫落的物質(zhì)，稱為脫落素Ⅱ。大約在同一時間，WareIng用樺樹作材料發(fā)現(xiàn)一種促進芽休眠的物質(zhì)，稱為休眠素。教師提問：脫落素Ⅱ、休眠素可能是同一種物質(zhì)，應該如何證明呢？

在學生討論的基礎(chǔ)上，教師進一步展示科學家的研究：1965年，Cornforth等從干槭樹葉中得到了休眠素純結(jié)晶，通過與脫落素Ⅱ的相對分子質(zhì)量、紅外光譜和熔點等的比較鑒定，確定休眠素和脫落素Ⅱ是同一物質(zhì)。1967年，這種生長調(diào)節(jié)物質(zhì)正式被命名為脫落酸。

3.2.4 乙烯的發(fā)現(xiàn)

教師提供資料：早在1864年就有關(guān)于燃氣街燈漏氣會促進附近的樹落葉的報道。

教師提問：這種落葉的現(xiàn)象是脫落酸引起的嗎？以此引導學生分析：脫落酸是一種結(jié)晶而非氣體，可能是其他物質(zhì)引起這種現(xiàn)象。

教師補充證據(jù)：1901年Neljubow才首先證實是照明氣中的乙烯在起作用。

教師提供資料：1959年，氣相色譜的應用推動了乙烯研究的發(fā)展。Burg等測出了未成熟果實中有極少量的乙烯產(chǎn)生，并且隨著果實的成熟，產(chǎn)生的乙烯量不斷增加。

教師引導學生得出結(jié)論：乙烯具有促進果實成熟的作用。

3.2.5 植物激素之間的作用

教師提供資料：Neljubow還發(fā)現(xiàn)乙烯能引起黃化豌豆幼苗的三重反應（圖3）。教師引導學生通過觀察圖3分析實驗結(jié)果，培養(yǎng)學生分析實驗結(jié)果的探究能力。endprint

教師根據(jù)教材中的材料，進一步向?qū)W生指出：乙烯的產(chǎn)生與生長素有關(guān)。在植物的生長發(fā)育和適應環(huán)境變化的過程中，各種植物激素并不是孤立地起作用，而是多種激素相互作用共同調(diào)節(jié)。

3.3 關(guān)注社會，回歸理性

教師引導學生關(guān)注植物生長調(diào)節(jié)劑的應用問題：近年來，與植物生長調(diào)節(jié)劑有關(guān)的“避孕黃瓜”“爆炸西瓜”“洗澡獼猴桃”等事件成為社會關(guān)注的焦點。與此同時，一些不法分子道聽途說，甚至有意散布謠言，讓廣大消費者疑慮重重。你支持植物生長調(diào)節(jié)劑的應用嗎？舉出所學知識及查找的資料論證你的觀點。

教師引導學生將觀點集中在自己密切關(guān)注的社會問題上，觀點預設見表1。

教師根據(jù)學生進行論證活動的情況，進行歸納小結(jié)：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，施用生長調(diào)節(jié)劑時，要綜合考慮施用目的、藥物效果、藥物毒性、藥物殘留、價格和施用是否方便等因素。在施用時，還要考慮施用時間、處理部位、施用方式、適宜的濃度和施用次數(shù)等問題。只有規(guī)范、合理使用植物生長調(diào)節(jié)劑才能保障其安全性。

4 教學反思

4.1 用概念培養(yǎng)生命觀念

生命觀念的形成是建立在對生命現(xiàn)象及規(guī)律的認識上的。本節(jié)內(nèi)容通過對細胞分裂素的結(jié)構(gòu)通式的分析，幫助學生建立“結(jié)構(gòu)與功能相適應”這一生命觀念。在植物生長調(diào)節(jié)劑的相關(guān)論證活動中，學生需要運用這一觀念分析植物激素對動物不起作用的原因，通過應用體現(xiàn)了生命觀念的價值。

4.2 用論證開發(fā)理性思維

理性思維的基礎(chǔ)是尊重事實和證據(jù)。論證必須從事實和證據(jù)出發(fā)，追求的是合理范圍內(nèi)的結(jié)論和認知。在論證過程中，學生需要基于生物學事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，逐步發(fā)展理性思維。

4.3 用活動進行科學探究

科學探究包括多個維度的能力，在實際教學中，往往將能力分解到每一節(jié)課之中。本節(jié)課的重心是培養(yǎng)學生進行探究結(jié)果的交流與討論的能力。許多的科學史素材蘊含了科學研究的方法，應加以開發(fā)，使學生像科學家一樣思考。

4.4 用討論滲透社會責任

社會責任是生物學核心素養(yǎng)的重要組成部分，往往對學生今后的生活產(chǎn)生影響。本節(jié)課以觀點和理由切入，引導學生對自己的看法進行辯護、辯駁及反思，目標指向?qū)W生運用所學生物學知識，參與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷。

綜上所述，論證教學可以幫助學生認識科學、理解科學，用思維過程加強學生的學習體驗，從而培養(yǎng)學生的獨立思考的科學精神。學生能慢慢從體驗科學精神到踐行科學精神，最終將論證的思維、用事實說話的思維，貫徹落實到今后的工作生活之中，真正獲得終生受益的生物學核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 潘瑞熾，王小菁，李娘輝.植物生理學[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2] 吳佐建，李靜媛，鄧真真.高中生物論證式教學與培養(yǎng)學生科學精神的相關(guān)性探究——基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的思考[J].學苑教育，2016（11）：90-91.

[3] 魏瑋，沈浩寧.論證式教學在高中生物教學中的應用——以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)為例[J].中學生物學，2016，32（3）：11-12.endprint