2024年09期
“植物生长素的发现”的教学设计
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：本文介绍了“植物生长素”一节的教学策略，采用问题串和探究式的教学模式，组训学生的认知规律。通过创设情境激发学生积极主动参与探究的问题情境、设置有思考价值的一系列问题以及通过指导学生设计探究实验等进行教与学，让学生对生长素发现过程中实验设计思路的理解更深刻，使学生分析和解决问题的能力和实验。通过对技能训练中实验的质疑、思考和改进，培养学生创新、模仿探究实验的能力。
关键词：植物生长素；科学史；问题串；探究实验
1 、教材及学情分析
“植物生长素的发现”是人教版必修3第3章第1节内容，是在前面学习了有关动物和人生命活动的调节基础上学习的。本节包括植物生长素的 发现以及生长素的产生、分布和运输两部分内容，其中隐含着科学研究的方法与过程，以及设计实验时所要遵循的“单一变量原则”、“对照原则”，是培养学生探究能力的好材料，在整个必修课本中处于相当重要的地位，对学生实验设计能力、提出问题、分析问题、解决问题等能力的培养是一个很好的素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，应用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中领悟科学家创造性的思维方式，学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。
2 、教学目标
基于课程标准的内容和要求，围绕培养学生核心素养的要求，制定如下教学目标：
（1）形成生命观念的物质观——植物生长发育的物质基础是生长素等植物激素；
（2）养成科学思维的习惯：判断与概括、演绎与推理、模型与建构、评判性思维、创造性思维、阐明生命现象和规律；
（3）进行科学探究：发现问题、观察、提问、实验设计、方案实施、结果交流与讨论，最终构建生长素发现史的概念模型，掌握极性运输的方向；
（4）承担社会责任：基于植物生长发育是生长素等植物激素调节结果这一生物学的认识，参与个人与社会事务讨论，做出理性解释与判断；关注生物学社会议题，辨别迷信与伪科学；宣传健康生活、关爱生命、保护环境等。
3 、 教学过程
3.1 展示“植物向光性”情境，促使学生提出问题
学生以高等动物激素的发现和调节特点为前认知，必然疑惑于植物激素在哪产生、如何运输和怎么调节植物生命活动。展示“向光源生长植物”的向光性，引导学生尝试推断对这个熟视无睹的向光性现象的原因，结合图片现象和教师引导，设置以下问题：①图中植株的生长方向有什么特点？②可能是哪种环境刺激引发了这株植物生长方向的改变？这种改变有什么适应意义？③这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？ 前两个问题可以锻炼学生的观察能力和语言组织表单能力，学生也能够做出肯定的回答；第三个问题会出现幼嫩部分和成熟部分两种不同的答案，通过学生之间不同答案的矛盾冲突，进而引发学生探索事物本质的兴趣
3.2 设计问题理顺“生长素的发现”科学史逻辑体系
本部分采用总-分-总的形式对生长素的发现的科学史展开教学，在开展每一个科学实验教学时，采用学生梳理总结实验过程和现象，教师采用问题串模式设置一系列的问题强化巩固，让学生形成“现象-原因-特征和规律-物质”的逻辑体系。从而加深对科学史发展过程的本质理解，树立合理质疑、独立思考、合作解决问题、严谨思维的典型。提问是驱动教学和让学生参与教学的良好载体，设置问题可以让学生明确本部分的知识内容，解决问题可以培养学生思考和合作的能力，回答问题课进一步提升语言组织和表达能力。
问题1可以让学生对本部分内容建立整体认知，明确所需要掌握的内容，形成生命科学史的构建；问题2、3和4明确胚芽鞘尖端产生了某种引起胚芽鞘生长的“影响”，且单侧光使这种“影响”在其尖端下的伸长区分布不均匀从而造成胚芽鞘弯曲生长；问题5可以培养学生的批判性思维，对相应的现象提出疑问，并且讨论总结得出相应的改进措施，进而提升学生的实验设计能力；问题6和7明确这种“影响”是一种物质，并且解释向光弯曲生长的原因；问题8对本部分内容进行总结，并进一步梳理科学史，形成概念模型。
3.3 科学探究论证生长素的运输
生长素从植物体的产生部位运送到作用部位，其运输方式分为非极性运输和极性运输，学生对于极性运输的理解和方向判断有一定的难度，在对其进行教授时，教师先通过教材进行概念的植入，让学生分析出概念中难以理解的部分，在此基础之上，教师进行完整的植物体图片展示，让学生结合生活经验判断根、芽、茎等植物器官的形态学上端和形态学下端；再将图片判断结果和概念相结合，进一步明确生长素极性运输的方向。关于生长素极性运输的方向的论证，教材上通过技能训练板块给出一个物质检测实验，该实验不仅没有设置对照组，且不易实施。所以教学中可以利用此实验进一步提升学生的实验设计能力，明确设计实验时应遵循的实验原则，并可以要求学生模仿生长素发现过程中的各位科学家的实验设计（如图1），在该设计基础之上，引导学生进一步模仿温特的实验进行创新实验，即将琼脂块（接受块）置于去除尖端的胚芽鞘的某一侧。
图1 证明胚芽鞘生长素极性运输方向的实验
通过对实验的改进，学生可以更加明白胚芽鞘向光生长的原因是生长素在背光一侧的浓度高于向光一侧，使得背光一侧生长比向光一侧更快。老师可对此设疑：生长素的浓度和胚芽鞘的生长速度是否成正比？为下一课时的生长素的生理作用及其特点埋下伏笔。
4 、教学反思
与新教材相比较，老教材中本节内容还未与“生长素的生理作用”进行整合，相较而言，在内容上显得知识完整性和连续性略微欠缺。本节课依据课程标准，挖掘了教学内容中的科学探究内涵，充分利用它让学生感受、理解知识的产生和 发展过程，掌握科学探究的基本方法。达尔文、温特的实验既包含了科学家持之以恒的宝贵品质，又反映了科学家在研究过程中的创造性思维过程 （如胚芽鞘进 行各种处理 ），在潜移默化中培养了学生的探究精神和创造性思维品质。在分析设计实验过程中，要求学生描述实验现象，回答实验中提出的问题，对他们的各项能力都是很好的训练，尤其是语言表达能力。整堂课学生不是被动地接受知识，而是走进科学家的探究历程，在观察和思考中愉快地学习，处于主体地位。这样在课堂教学过程中通过师生互动、生生互动，让课堂充满了活力，实现了由“接受式学习”向“探究式学习”的转变，课改理念得到了落实。
参考文献：
[1]官修行，陈秋来.“植物生长素的发现”一节基于问题体验式的教学策略[J].生物学教学，2016，41（06）：11-14.[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物教学标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[3]李慧敏.“植物生长素的发现”的教学设计[J].生物学教学，2010，35（06）：31-32.
关键词：植物生长素；科学史；问题串；探究实验
1 、教材及学情分析
“植物生长素的发现”是人教版必修3第3章第1节内容，是在前面学习了有关动物和人生命活动的调节基础上学习的。本节包括植物生长素的 发现以及生长素的产生、分布和运输两部分内容，其中隐含着科学研究的方法与过程，以及设计实验时所要遵循的“单一变量原则”、“对照原则”，是培养学生探究能力的好材料，在整个必修课本中处于相当重要的地位，对学生实验设计能力、提出问题、分析问题、解决问题等能力的培养是一个很好的素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，应用科学史实例，把知识的传授过程优化成一个科学的探究过程，让学生在探究中领悟科学家创造性的思维方式，学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。
2 、教学目标
基于课程标准的内容和要求，围绕培养学生核心素养的要求，制定如下教学目标：
（1）形成生命观念的物质观——植物生长发育的物质基础是生长素等植物激素；
（2）养成科学思维的习惯：判断与概括、演绎与推理、模型与建构、评判性思维、创造性思维、阐明生命现象和规律；
（3）进行科学探究：发现问题、观察、提问、实验设计、方案实施、结果交流与讨论，最终构建生长素发现史的概念模型，掌握极性运输的方向；
（4）承担社会责任：基于植物生长发育是生长素等植物激素调节结果这一生物学的认识，参与个人与社会事务讨论，做出理性解释与判断；关注生物学社会议题，辨别迷信与伪科学；宣传健康生活、关爱生命、保护环境等。
3 、 教学过程
3.1 展示“植物向光性”情境，促使学生提出问题
学生以高等动物激素的发现和调节特点为前认知，必然疑惑于植物激素在哪产生、如何运输和怎么调节植物生命活动。展示“向光源生长植物”的向光性，引导学生尝试推断对这个熟视无睹的向光性现象的原因，结合图片现象和教师引导，设置以下问题：①图中植株的生长方向有什么特点？②可能是哪种环境刺激引发了这株植物生长方向的改变？这种改变有什么适应意义？③这种生长方向的改变，是发生在植物的幼嫩部分还是成熟部分？ 前两个问题可以锻炼学生的观察能力和语言组织表单能力，学生也能够做出肯定的回答；第三个问题会出现幼嫩部分和成熟部分两种不同的答案，通过学生之间不同答案的矛盾冲突，进而引发学生探索事物本质的兴趣
3.2 设计问题理顺“生长素的发现”科学史逻辑体系
本部分采用总-分-总的形式对生长素的发现的科学史展开教学，在开展每一个科学实验教学时，采用学生梳理总结实验过程和现象，教师采用问题串模式设置一系列的问题强化巩固，让学生形成“现象-原因-特征和规律-物质”的逻辑体系。从而加深对科学史发展过程的本质理解，树立合理质疑、独立思考、合作解决问题、严谨思维的典型。提问是驱动教学和让学生参与教学的良好载体，设置问题可以让学生明确本部分的知识内容，解决问题可以培养学生思考和合作的能力，回答问题课进一步提升语言组织和表达能力。
问题1可以让学生对本部分内容建立整体认知，明确所需要掌握的内容，形成生命科学史的构建；问题2、3和4明确胚芽鞘尖端产生了某种引起胚芽鞘生长的“影响”，且单侧光使这种“影响”在其尖端下的伸长区分布不均匀从而造成胚芽鞘弯曲生长；问题5可以培养学生的批判性思维，对相应的现象提出疑问，并且讨论总结得出相应的改进措施，进而提升学生的实验设计能力；问题6和7明确这种“影响”是一种物质，并且解释向光弯曲生长的原因；问题8对本部分内容进行总结，并进一步梳理科学史，形成概念模型。
3.3 科学探究论证生长素的运输
生长素从植物体的产生部位运送到作用部位，其运输方式分为非极性运输和极性运输，学生对于极性运输的理解和方向判断有一定的难度，在对其进行教授时，教师先通过教材进行概念的植入，让学生分析出概念中难以理解的部分，在此基础之上，教师进行完整的植物体图片展示，让学生结合生活经验判断根、芽、茎等植物器官的形态学上端和形态学下端；再将图片判断结果和概念相结合，进一步明确生长素极性运输的方向。关于生长素极性运输的方向的论证，教材上通过技能训练板块给出一个物质检测实验，该实验不仅没有设置对照组，且不易实施。所以教学中可以利用此实验进一步提升学生的实验设计能力，明确设计实验时应遵循的实验原则，并可以要求学生模仿生长素发现过程中的各位科学家的实验设计（如图1），在该设计基础之上，引导学生进一步模仿温特的实验进行创新实验，即将琼脂块（接受块）置于去除尖端的胚芽鞘的某一侧。
图1 证明胚芽鞘生长素极性运输方向的实验
通过对实验的改进，学生可以更加明白胚芽鞘向光生长的原因是生长素在背光一侧的浓度高于向光一侧，使得背光一侧生长比向光一侧更快。老师可对此设疑：生长素的浓度和胚芽鞘的生长速度是否成正比？为下一课时的生长素的生理作用及其特点埋下伏笔。
4 、教学反思
与新教材相比较，老教材中本节内容还未与“生长素的生理作用”进行整合，相较而言，在内容上显得知识完整性和连续性略微欠缺。本节课依据课程标准，挖掘了教学内容中的科学探究内涵，充分利用它让学生感受、理解知识的产生和 发展过程，掌握科学探究的基本方法。达尔文、温特的实验既包含了科学家持之以恒的宝贵品质，又反映了科学家在研究过程中的创造性思维过程 （如胚芽鞘进 行各种处理 ），在潜移默化中培养了学生的探究精神和创造性思维品质。在分析设计实验过程中，要求学生描述实验现象，回答实验中提出的问题，对他们的各项能力都是很好的训练，尤其是语言表达能力。整堂课学生不是被动地接受知识，而是走进科学家的探究历程，在观察和思考中愉快地学习，处于主体地位。这样在课堂教学过程中通过师生互动、生生互动，让课堂充满了活力，实现了由“接受式学习”向“探究式学习”的转变，课改理念得到了落实。
参考文献：
[1]官修行，陈秋来.“植物生长素的发现”一节基于问题体验式的教学策略[J].生物学教学，2016，41（06）：11-14.[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物教学标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.
[3]李慧敏.“植物生长素的发现”的教学设计[J].生物学教学，2010，35（06）：31-32.
- 【发布时间】2022/1/10 16:17:41
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