模擬經典實驗探究發現歷程

陳鋒鋒

[摘? ?要]《植物生長素的發現》教學中，教師以植物生長素的發現歷史為線索，精選關鍵史實，通過課件模擬經典實驗，引導學生體驗科學家的科學探索過程和知識形成與發展的過程，領悟科學家是如何在發現問題、尋找證據并在嚴密推理的基礎上做出科學判斷的，由此促進學生理解科學知識的本質和掌握科學研究的方法。

[關鍵詞]經典實驗;發現歷程;植物生長素;教學設計

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）05-0092-02

《植物生長素的發現》是普通高中課程標準實驗教科書生物必修3第三章第一節的內容，是生物科學史學習的一個經典案例。“葵花朵朵向太陽”是中學生熟悉的植物向光性現象，但學生對此現象缺乏科學的解釋。而科學知識來自實驗、實踐，高二學生已初步具備實驗分析和實驗設計的能力。對此，教師在教學中可以植物生長素的發現歷史為線索，精選關鍵史實，通過課件模擬經典實驗，以引導學生體驗科學家的科學探索過程和科學知識形成與發展的過程，領悟科學家是如何在發現問題、尋找證據并在嚴密推理的基礎上做出科學判斷的，由此促進學生理解科學知識的本質和掌握科學研究的方法。

一、教學目標

1.知識目標： 概述植物生長素的發現和作用。

2.能力目標：進行實驗設計和實驗結論的評價，訓練邏輯思維的嚴密性。

3.情感、態度與價值觀：體驗生長素發現過程中蘊含的科學精神。

二、 教學過程

1.播放視頻，導入新課

首先，請學生欣賞大自然植物生長的一段視頻，視頻中有種子的萌發、莖稈的長高、花兒的開放等動態過程。其次，教師導入：“可見，植物的生命活動在有序、有規律地進行著，同樣也離不開植物生命活動的調節。植物沒有神經系統，植物的生命活動主要是依靠植物的激素來調節的。那么，植物激素的調節是如何被發現的呢？請看‘問題探討?！?/p>

2.問題探討，接近主題

[教師活動]出示植物向光生長的圖片，提出問題：植物在生長方向上有何特點？歸納向光性的定義。

[學生活動]觀察圖片、思考回答問題。

過渡：人們對向光性現象熟視無睹，而達爾文卻是個有心人，他提出了“為什么”。

3.實驗模擬，穿越歷史

[教師活動一]達爾文實驗模擬。展示實驗示意圖，介紹背景資料，提出問題：達爾文的研究工作對我們有什么啟示？（處處留心皆學問;科學研究需要有敏銳的觀察力;科學重視實證）

[學生活動一]學生討論交流，說出實驗操作過程、實驗結果。提出問題：為什么要用錫箔遮蓋胚芽鞘的尖端或尖端下面的一段？ 采用排除法分析這些部位與向光生長的相關性，并提出胚芽鞘的具體生長是哪一部位。

通過討論，學生決定從胚芽鞘尖端與下面的一段畫等距線來進行研究，如圖1。通過預測一段時間后等距線之間的距離變化來推測胚芽鞘的具體生長部位。結果如圖2，得出“胚芽鞘的具體生長部位為尖端下面的一段”的實驗結果。

通過對以上實驗結果的分析，學生推論：尖端是感受單側光刺激的部位，胚芽鞘尖端受單側光刺激后，就向下面的伸長區傳遞某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長得快，因而使胚芽鞘出現向光性彎曲。

教師引導學生反思：達爾文的解釋是不是很完美？達爾文還有什么問題沒弄清楚？ “影響”是什么？后人繼續做了哪些研究？

[教師活動二]詹森實驗模擬。展示實驗示意圖，如圖3所示。

[學生活動二]說出實驗的操作方法、結果。得出結論：尖端產生的影響可以透過瓊脂片傳遞給下部。

學生提出新問題：如果將瓊脂片換成云母片，結果會怎樣？

[教師活動三]拜爾實驗模擬。展示實驗示意圖，如圖4所示。

[學生活動三]說出實驗的操作方法、結果。得出結論：胚芽鞘彎曲生長，是由于尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。

學生推測：尖端向下傳遞的“影響”可能是一種化學物質。

[教師活動四]溫特實驗模擬。展示實驗示意圖，如圖5所示。

[學生活動四]說出實驗的操作方法、結果。分析實驗過程，說出對照實驗的必要性。得出結論：造成彎曲的影響是一種化學物質。

學生體驗溫特“大膽想象”的可貴性，及知道這一化學物質被命名為生長素。

4.解釋原因，學無止境

[教師活動五]解釋向光性的成因。展示實驗示意圖，如圖6所示。

[學生活動五]學生分析，得出結論：植物的向光性是由于單側光照射導致生長素在向光側和背光側分布不均勻造成的。生長素在背光側比向光側分布多，因而引起兩側的生長不均勻，從而造成向光彎曲。

[教師活動六]列舉生長素的種類，導出植物激素的概念。引導學生歸納科學家科學研究的基本方法：假說演繹法，要求學生說說科學研究需要哪些優良品質。

[學生活動六]探究生長素促進生長的具體原因。討論可能的原因有哪些，是促進細胞分裂，還是促進生長，或者是兩者兼有。設計如圖7所示的實驗：制作臨時切片，顯微鏡觀察，結果如圖7所示。

學生討論結果：生長素促進生長的具體原因是促進細胞生長，尤其是促進細胞縱向生長。

[教師活動七]質疑：關于植物向光性原因的解釋是不是很完美了？提供教材閱讀資料：

20世紀80年代，有的學者用向日葵、蘿卜等作為實驗材料，結果發現，因單側光照射而彎曲生長時，向光側和背光側的生長素含量基本相同，而向光側的生長抑制物卻多于背光側。請上網或到圖書館查詢相關的資料，并設計實驗，探討玉米的向光生長支持哪一種觀點。

[學生活動七]了解到有關植物向光性原因的探究還在繼續。科學往往就在類似這樣的爭議中不斷發展，學無止境。

5.閱讀自學，技能訓練

[教師活動八]提供教材閱讀資料：生長素的產生、運輸和分布，巡視指導、答疑。

[學生活動八]閱讀自學。

[教師活動九]技能訓練。教師通過課件演示實驗設計步驟：生長素的極性運輸，如圖8。請學生評價并完善實驗的設計，同時評價以下結論是否嚴謹：

（1）下端瓊脂塊上的生長素來自上端的瓊脂塊。

（2）生長素在胚芽鞘內只能由形態學的上端運輸到形態學的下端。

[學生活動九]完善實驗的設計，形成批判性思維。

6.課堂小結，談學習收獲

進行課堂小結，由學生談學習收獲：通過模擬生長素發現的經典實驗，我們體驗了科學家探索的過程和科學知識形成與發展的過程，領悟了科學家是如何發現問題、尋找證據并在嚴密推理的基礎上做出科學判斷的，進一步理解科學知識的本質和科學研究的方法，逐步培養了科學精神。尤其是達爾文在晚年還在堅持實驗，生命不息，研究不止，他的這種精神給我們留下更多的感動，也值得我們學習。

四、教學反思

教學本身就是一種探究。教學不應只是一種知識的傳輸過程，而應是一種使學生產生穩定的探究心向并積極探究的過程。教師應把要學習的知識置于多種、具有一定復雜性的問題情境中，使學生形成知識的多角度理解，建構自己所堅持的判斷和信念。探究，未必一定要親自動手實驗，而重在培養學生的思維品質和探究意識，在關注學生獲取知識的同時，更要關注學生的素養培養和可持續發展。

發問是教學的一種常態。偉大的教育家陶行知說過：“發明千千萬，起點是一問。智者問得巧，愚者問得笨?！边@句話闡述了問的重要性。因此，教學中教師不僅要注重課堂提問的藝術，通過設置問題情境，激起學生的認知矛盾，還要引導學生提出問題，進行發問。發問不等同于提問，發問著眼于學生的學習活動和學習行為，喚起和組織學生產生問題、提出問題的意識 ，把學生培養成提出問題的主體，使學生主動參與教學，勇于提問，敢于探究。

教學是師生間、生生間的一種正常交往。交往需具備四個條件：一是雙方，單方不可交往;二是平等，你居高臨下，人家自不敢與你交往;三是自由，只有在比較自由寬松的氛圍中才最有利于發揮每一個人的聰明才智，沒有拘束，表達才自由;四是雙贏，交往雙方都有收獲，有利于交往的可持續進行。課堂務必要優化師生交往的條件，從而實現師生合作共贏，取得好的教學效果。

（責任編輯 黃春香）