以“開花和結果”一節為例談科學思維的培養

李志潔 （北京市第一0 一中學 北京 100095）

“科學思維”是生物學學科核心素養的重要組成部分。學生在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設等過程中可習得生物學知識，養成理性思維的習慣，并尋找解決問題的思路和方法。在培養學生學科核心素養導向下，筆者按照生物學研究的一般方法，創設問題情境，以問題啟發學生積極思考，引導學生進行分析比較，推理和判斷等，培養學生的探索精神和思維能力。

1 “開花和結果”知識內容分析及教學價值

“開花和結果”是人教版生物學7年級上冊第3 單元“生物圈中的綠色植物”第2 章“被子植物的一生”最后一節的內容，是在對生物圈中的綠色植物類群及綠色植物的生活（萌發、生長）有充分認知的基礎上，對綠色植物的繁殖進行詳細探討。課程標準要求能概述開花和結果的過程。認識這一過程需要掌握花的基本結構，理清從開花至結果的主要事件，闡明花的結構與果實的對應關系，從而形成對綠色開花植物生活史的完整而科學的認識。本節課教學內容中花與果實的關系既是本節重點，也是貫穿整節的主線。本節課中通過對花的解剖實驗、子房基本結構與果實各部分之間關系的推理，以及被子植物完整生命周期的學習，學生能更好地理解花、果實、種子的結構與功能相適應，提高邏輯推理能力、問題解決能力等，并意識到花及果實種子的重要意義，形成尊重生命、愛護綠色植物的意識。

2 學生學習“開花和結果”的已有基礎與困難

通過之前學習科學探究方法及觀察細胞的結構、觀察單細胞生物等實驗，學生已具有一定的觀察能力、推理能力和簡單的分析能力。7年級學生喜歡動手、動腦主動探究，學習積極性較高，樂于分享。學生已知精子和卵細胞結合形成受精卵，花是植物的生殖器官，植物開花后能結出果實和種子，但學生并不能將開花與結果并產生種子的過程有機統一。同時，胚珠結構位于子房內部，不容易發現和觀察，因此，種子的形成過程嚴重脫離學生的實際生活，是學生的一個知識盲點。

3 教學活動設計與實踐

3.1 教學整體思路 生物學研究是提出問題、分析問題、解決問題的過程。在這節課中，教師以核心素養為導向，從花的基本結構至傳粉和受精過程，再到形成果實和種子的過程，不斷地通過問題引發學生進行思考、推理、分析，最后歸納得出花的結構與果實的對應關系，將子房的基本結構與果實各部分結構相對應，解決問題（圖1）。

圖1 教學整體思路

3.2 主要教學環節與活動

3.2.1 創設情境，提出核心問題 教師播放白菜花開花直至結果的視頻，提問：通過視頻你觀察到什么？有什么想知道的？創設情境，引導學生提出要研究的問題：花是怎樣變成果實的。教師追問：要解決這個問題，首先要了解哪些結構？引發學生思考。

承前啟后，引出新課，通過問題情境，引導學生提出問題、分析問題，提升學生解決問題的能力。

3.2.2 實驗觀察，通過分析做出判斷

教師提問：果實和花分別包括哪些結構？白菜花哪個結構最可能發育成果實？

指導學生以小組為單位，按照一定觀察次序，解剖并觀察白菜果實和白菜花。

通過花和果實的解剖實驗，學生認識了花和果實的基本結構，了解了各結構的功能，在此基礎上，引導學生觀察花序軸上白菜花到大小不同的果實的變化過程，可見白菜花花瓣、萼片、雄蕊等結構的凋落及子房的膨大，由此，推測果實是由白菜花的子房發育的（圖2～圖5）。

圖2 白菜花的部分結構

圖3 白菜雌蕊縱切

圖4 白菜花生長過程

圖5 白菜果實和種子

此過程激發了學生的學習興趣，培養學生的觀察能力和動手實踐能力，同時，在科學觀察的基礎上進行分析，作出合理推測。

3.2.3 分析推理，進行科學推測 由前面的學習，學生清楚大多數生物發育的起點是受精卵，受精卵是精子和卵細胞融合形成的。通過觀察，學生已知卵細胞在雌蕊的胚珠內、精子在雄蕊的花藥中。此時，教師提問：精子是如何與卵細胞相遇的？根據學生已知內容，引出傳粉及自花傳粉和異花傳粉的概念。

教師繼續提問：花粉落在柱頭上以后，精子怎樣才能與卵細胞相遇結合？引發學生思考，推測可能存在某種結構，使精子沿著它到達卵細胞。教師追問：科學的推測要基于實證，要有一定的證據。如何證明你的推測合理？

引導學生觀察模擬自然生長條件培養的花粉[1],可見一些花粉逐漸萌發出管狀結構（圖6），由此，推測精子很可能沿著這個管狀結構到達胚珠，進而與卵細胞結合。教師還可補充熒光顯微鏡下花粉管的圖像或受精過程的動畫等，進一步證實花粉管的存在，加深學生對受精過程的理解。

圖6 顯微鏡下白菜花粉粒及萌發的花粉管（600x）

通過觀察思考、分析推理，認識花的傳粉、受精的過程。啟發性的問題可調動學生積極思考，培養學生理性的、嚴謹的、科學的思考問題的方式，尋找更好的解決問題的途徑。整個過程滲透科學是基于實證的，科學的推測需要一定的證據，利于學生認識科學本質。

3.2.4 歸納總結，得出結論 通過前面的觀察比較，引導學生通過解剖白菜不同發育時期的果實（圖7），觀察子房內的胚珠的變化，推測胚珠、子房壁分別發育成種子、果皮。同時，結合胚珠的顯微結構圖，聯系前面所學種子結構的知識，由外至內進行比較，進一步推測種子的種皮、胚分別是由胚珠的哪些結構發育而來（圖8）。

圖7 不同發育時期的白菜果實

圖8 子房與果實在發育上的對應關系

通過觀察、對比不同發育階段的果實，能更直觀地發現子房和果實各部分結構的對應關系，便于作出合理的推測和判斷，歸納和概括花的結構與果實的關系，解決核心問題，突破難點。同時，有助于學生意識到花及果實的重要意義，利于學生養成尊重生命、愛護綠色植物的意識，提高社會責任。

4 教學效果分析與反思

本節課用到的教學材料——白菜花及白菜的果實和種子是學生課下自己培養的。白菜花易于培養，且從開花至結果所需時間較短。學生能完整地觀察到白菜開花和結果的整個過程，該活動中學生的積極性很高，整個過程既增加了學生的興趣，提高了學生的科學探究能力，又豐富了學生的情感，認識到生命的神奇。

本節課以解剖實驗為基礎，以生物學研究的一般方法為依托，以科學思維的培養為主導，學生一直處于動腦、動手的狀態，充分調動了學生的積極性。教師只是適當的啟發、點撥和追問，學生不斷觀察和比較、進行推理和分析。通過本節課的學習，學生對花、果實和種子的基本結構、傳粉及受精的過程，以及果實和種子的形成過程有了更深的了解。

生物學是一門科學，生物學研究是觀察并提出問題、分析問題、解決問題、得出結論的過程，是一個需要科學思維和嚴密邏輯的過程[2]。生物學教學中的知識學習、實踐活動及實驗操作等，不僅會激發學生對身邊有趣的自然現象的關注，還可培養他們科學地、有邏輯地思考問題的能力。生物學教學需要教師不斷地探索，引導學生進行高層次的思考，提升學生的科學能力，培養具有核心素養的科學人才。