探究性學習在高中生物教學中的應用

摘" 要：新課改提出課堂應以學生為主體，教師為主導。文章以“植物生長素的發現”教學為例，通過探究性學習，學生自主設計實驗，進一步提高學生對植物生理學的興趣。并把假說演繹法貫穿整堂課以探究科學家的經典實驗，讓學生感悟科學家具有的科學思維和科學方式，發散學生的思維，有助于促進學生深度學習，提高應用知識的能力。

關鍵詞：探究性學習；教學設計；科學思維能力

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）提出高中生物學學科核心素養，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。高中生物作為探究生命現象及規律且靈活性很強的科目，只采用灌輸等傳統的教學手段難以讓學生將所學知識應用于實際生活[ 1 ]。新課標強調學生學習的過程是主動參與的過程，通過探究性學習活動加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力。所以課堂上需要教師引導學生進行深入的探究性學習，鼓勵學生探索實踐，積極參與生物實驗活動，達到真正讓學生學懂知識[ 2 ]。探究性學習是指將學生作為教學主體，選擇學科當中的某個問題作為一個突破口，讓學生自行探究鉆研，促使學生學習能力得到有效提升。因此教師在課堂中應該積極培養學生的科研探究意識和求知欲，讓學生的科學思維達到一個質的提高[ 3 ]。本節課基于核心素養，通過探究性學習，讓學生了解植物生長素的發現過程以及科學家探究之路的不易。

1" 教學分析

“植物生長素的發現”選自高中生物人教版選擇性必修一《穩態與調節》中第五章第一節，前四章學生已經學習了有關人體生命活動的調節，了解到了生物體內的調控機制非常復雜，不是孤立的起作用，而是共同調節，生命活動才能高效有序地進行。第五章則對植物生命活動的調節進行探討。本節內容在教材上起著承前啟后的作用。一方面，可以使學生了解植物激素的發現史并明確植物激素可調節植物的生命活動；另一方面為后續學習植物生長調節劑奠定了基礎。新課標要求學生應具有個體的結構與功能相適應的觀念，并能運用這些觀念分析和解釋簡單情境中的生命現象，為此教師應該在教學中潛移默化地運用結構與功能相適應的觀念，使學生能夠將結構與功能相對應。

高二學生前幾章已經學習了高等生物體通過一定的調節機制完成其復雜的生命活動。從而對植物是如何完成其生命活動產生好奇心。因此教師可以把來自于日常生活的現象融入課堂，由淺入深，讓學生體會生物和生活的聯系，進一步提高學生對植物生理學的興趣。其次，高二學生具備了一定的認知能力和邏輯推理能力，但還不夠完善，所以需要教師進行適當的啟發與引導。

2" 教學目標

教學目標是教學活動實施的方向和預期達成結果，教學目標是一切教學活動的出發點和落腳點。基于新課改理念的指導和核心素養的要求，本節課學生能理解發現生長素的過程和方法，初步具備結構與功能相適應的觀念。通過探究實驗過程，學會分析實驗現象，掌握科學探究的基本思路和方法，培養學生運用生物學知識來解決現實生活問題的能力。并能夠運用科學思維認識事物，體會生物和生活的聯系，探討生命現象及規律，提升學習生物的興趣。

3" 教學設計

3.1" 引入課題

教師使用多媒體展示向日葵向光生長的圖片和詩句“更無柳絮因風起，惟有葵花向日傾”，并解釋詩句的意思和詩人表達的情感，追問：同學們知道為什么葵花會一直向著陽光嗎？

設計意圖：通過日常生活中的例子引發學生思考，培養學生善于觀察，善于思考的好習慣。此外，通過詩句與語文學科進行跨學科聯系，培養學生擁有葵花向陽光生長絕不動搖的堅強毅力。

3.2" 建立植物向光性的概念

教師播放植物的生長方向隨光源方向的改變而發生改變的視頻，提出問題：視頻中植物的生長方向有怎樣的特點？可能是哪種環境因素引發植物形態改變呢？

設計意圖：通過對視頻中植物生長方向的分析，給學生建立植物向光性的概念，并說明葵花向陽光生長也是由于向光性。

3.3" 探究性學習——達爾文的實驗

自學：教師指導學生閱讀教材相關內容并找出達爾文選擇的實驗材料是什么？教師介紹實驗材料的結構并展示達爾文的實驗示意圖。并提問：？譹？訛圖1中A、B組的實驗現象分別是什么？？譺？訛胚芽鞘彎曲生長與什么有關？教師引導學生通過現象得出實驗結論。

實驗探究1" 實驗材料：胚芽鞘、錫箔紙（不透光）、光源。教師利用PPT展示問題：如何設計實驗來證明胚芽鞘感光部位在哪里？小組討論并分享實驗設計思路，教師引導學生改進完善實驗來證明假設。并舉例如果圖2中C組用錫箔紙（不透光）遮住胚芽鞘上端，D組用錫箔紙（不透光）遮住胚芽鞘下端，這樣設計實驗是否正確？后用圖1中A組和圖2中C、D組分別對照后得出結論：感光部位在尖端。

教師解釋總結如何得出實驗結論。首先通過圖1中A組和圖2中C組進行對照，當用錫箔紙遮住尖端時，胚芽鞘會直立生長，所以感光部位有可能只在尖端，也有可能是尖端和尖端下部共同組成感光部位。共同組成的意思是只遮住尖端或者只遮住尖端下部并給予單側光照射時，胚芽鞘都會直立生長，而只有同時暴露尖端和尖端下部并給予單側光照射時胚芽鞘才會彎曲生長；再通過圖1中A組和圖2中D組進行對照，只用錫箔紙遮住尖端下部并給予單側光照射時，胚芽鞘會彎曲生長，所以通過上述分析，得出感光部位在尖端。

實驗探究2" 小組討論探究如何利用尺子和筆，設計實驗證明胚芽鞘彎曲生長的部位在哪？小組分享實驗設計思路，教師用教具展示實驗測量方法，通過觀察畫線間距是否發生變化來確定彎曲生長的部位在尖端下部，化抽象為具體，開闊學生的思維能力，強化學生實驗設計的嚴謹性。師生共同總結得出達爾文的實驗推論：胚芽鞘的尖端受單側光刺激后，向下面的伸長區傳遞了某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現向光彎曲。

設計意圖：通過自學考查學生的觀察能力和獲取信息的能力。后讓學生自行設計實驗，開拓學生思維，引導學生在設計實驗中要遵循單一變量原則，使學生初步掌握科學探究的基本思路和方法。并使用教具輔助教學，化抽象為具體，引導學生得出實驗結論。通過小組討論交流提高學生的合作溝通能力，培養學生分析問題的能力。

3.4" 探究性學習——鮑森詹森的實驗

實驗探究3" 實驗材料：光源、燕麥胚芽鞘、刀片、云母片、瓊脂片。教師利用PPT展示問題：如何證明胚芽鞘尖端產生的“影響”是種化學物質？小組討論并分享實驗設計思路和預期結果。教師展示鮑森詹森的實驗，提問：該實驗的實驗現象是什么？能得出什么推論？學生通過觀察得出：實驗現象是在單側光照射下，發現胚芽鞘生長且向光彎曲。推論：胚芽鞘尖端產生的物質可以通過瓊脂片傳遞給胚芽鞘下部。

小組討論：胚芽鞘尖端產生的物質為什么能引起胚芽鞘的彎曲生長？

教師舉例進行類比：比如有兩盆花，一盆花施1 g的肥料，另一盆花施5 g的肥料，假設環境條件一樣，不考慮其他干擾因素，提問：相同時間后這兩盆花哪一盆長得快呢？根據達爾文的推論得出彎曲生長是由于背光側長的比向光側快，根據養花施肥的例子討論一下胚芽鞘尖端產生的物質為什么能引起胚芽鞘的彎曲生長呢？學生討論后提出猜想：可能因為尖端傳遞的這種影響在背光側積累的比向光側多才導致胚芽鞘彎曲生長。

設計意圖：讓學生自行設計實驗，開拓學生思維，使學生逐步掌握科學探究的基本思路和方法。通過類比施肥量與花的生長，提出胚芽鞘尖端產生的物質在背光側積累的比向光側多，從而引起胚芽鞘彎曲生長。

3.5" 探究性學習——拜爾的實驗

實驗探究4" 實驗材料：胚芽鞘、刀片。根據同學們提出的猜想，該如何設計實驗來證明呢？小組討論并分享實驗設計思路和預期結果。教師展示拜爾的實驗過程。得出推論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。

設計意圖：讓學生自行設計實驗，開拓學生思維，使學生基本掌握科學探究的基本思路和方法。

3.6" 探究性學習——溫特的實驗

教師引導學生觀察溫特更完善的實驗并提出問題：溫特用沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊的目的是什么？學生思考后回答：設置對照組，排除瓊脂對實驗的干擾，以確保實驗中只有一個單一變量。于是溫特確定這種物質的存在并把它命名為生長素。

設計意圖：讓學生更加深刻地明白設計實驗中遵循單一變量原則的重要性，并掌握科學探究的基本思路和方法。

3.7" 課外延伸

課堂最后介紹最新科學前沿，給學生建立科研思維。2022年4月，天津大學成功研制仿生向日葵智能材料，能夠實現類似植物向光性的形態變化。這種智能新材料為各種領域的科學研究奠定了基礎[ 4 ]。

設計意圖：通過科學前沿給學生建立科研思維，潛移默化地培養學生對科研的興趣，提高應用知識的能力。

4" 總結

本堂課最主要就是以學生自主探究實驗為主，在整個教學過程中，教師沒有直接給學生灌輸知識，而是通過日常生活中常見的實例引導分析，然后通過學生自主探究、合作學習，得出實驗結論。在這個過程中教師適時引導學生根據實驗做出分析，能夠培養學生的科學思維能力，掌握科學探究的基本思路和方法，提高科學實驗思維的嚴謹性。最后教師適時地給學生拓展關于最新的科學前沿，聯系實際，潛移默化地給學生培養科研精神，提高應用知識的能力，也進一步激發學生對植物生理學的興趣。

參考文獻：

［1］ 石志祥.探究性學習在高中生物學教學中的應用[J].學園，2024，17（14）：46-48.

［2］ 尹慧，陳潔.探究性學習在高中生物教學中的運用分析[J].高考，2024（4）：67-69.

［3］ 李磊.“雙減”背景下高中生物探究性學習策略研究[J].安徽教育科研，2024（（11）：30-32.

［4］ 陳曦，焦德芳.像向日葵一樣“追光”的智能新材料問世[N].科技日報，2022-04-21.