在生物教学中培养学生科学素养的研究

摘 要：植物生长素的发现，从达尔文研究向光性现象开始，到郭葛验证生长素的化学本质，历时五十余年，是生物科学史上一个经典的篇章。它是众多科学家思维与智慧的结晶，所包括的一系列经典实验，不仅记载着知识的形成过程，还蕴含着科学家创造性的思维方式。“植物生长素的发现”是相对独立的一个板块。教材编入了“达尔文、詹森、拜耳、温特等科学家的实验，生长素的产生、运输和分布，实验设计与评价”等内容。

关键词：植物生长素的发现；教学目标；过程；设计

中图分类号：G426 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2015）09-0077-01

一、教材分析

“植物生长素的发现”是相对独立的一个板块。教材编入了“达尔文、詹森、拜耳、温特等科学家的实验，生长素的产生、运输和分布，实验设计与评价”等内容。教材以科学家们曾经的探究历程为脉络来安排教学内容，非常符合探究性学习的特点；文本呈现图文内容非常丰富，体现出直观性的特点，这些特点为探究式教学提供了有力支撑。

二、教学目标

（1）知识目标：阐述植物生长素的发现过程，能准确说明植物向光生长的原因。（2）能力目标：通过分析经典实验，初步学会科学探究实验的设计方法，并提高科学实验设计的严谨性。（3）情感目标：通过动手操作和分析科学家发现生长素的实验过程，体验科学实验的辛苦和乐趣，形成热爱科学的情感。

三、教学重点、难点

（1）教学重点：植物生长素的整个发现过程。（2）教学难点：生长素的产生部位，运输特点和分布情况；生物科学实验设计的严谨性分析。

四、教学过程

（1）故事导入。教师先给大家讲一个关于科学家达尔文的故事：有一次他去科研考察，由于实验经费短缺，他不得不在船舱中种植蔬菜。为了获取光源，他打开船的甲板，过了一段时间他发现植物生长的一种奇怪现象……教师提问：请同学们猜一猜，这种现象可能是什么呢？学生答：植物弯向光源生长。是哪种环境刺激引发了这些植物生长方向的改变？学生答：光照。这种现象叫什么？学生答：向光性。下面我们给出向光性的概念（展示PPT），那么向光性是如何产生的呢？带着这样的问题，我们走进今天这节课植物生长素的发现。

（2）展开探究。1）达尔文的实验。下面我们看一下达尔文的这四组实验。四组实验，达尔文均给予了单侧光照射，第三组实验用锡箔罩子罩住了胚芽鞘的尖端，第四组实验罩住了尖端下面的一段。请同学们思考：通过四个实验不同组之间的对照，你可以得出哪些结论？学生答：通过一组和二组的对照说明胚芽鞘弯向光源生长与尖端有关，通过一组、二组、三组之间对照说明胚芽鞘是否弯向光源生长与尖端是否感受到光刺激。2）詹森的实验。1910年詹森设计了一个实验，他把胚芽鞘的尖端先去掉，放上琼脂片，再把胚芽鞘的尖端放回琼脂片上，给予单侧光照射后，发现胚芽鞘弯向光源生长，说明什么？学生答：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片向下传递。3）拜尔的实验。时隔4年，1914年拜尔设计了一个实验，在黑暗条件下，他将胚芽鞘的尖端切下来，放在去掉尖端的胚芽鞘的左侧，发现胚芽鞘弯向右侧生长，放在胚芽鞘切面的右侧，发现它弯向左侧生长。 这个实验说明了什么呢？学生答：胚芽鞘弯向光源生长是因为尖端产生的影响在下部分部不均匀造成的。教师提问：请同学们想一想，此时我们可以怎样解释胚芽鞘弯向光源生长的原因呢？学生答：单侧光引起了这种影响在下部分布不均匀，向光侧多，背光侧少，造成了胚芽鞘弯向光源生长。那这种影响可能是什么呢？根据詹森拜耳的实验启示，你能否设计一个实验证明你的假设。此处需要大胆启发学生的思维，看他们在前几位科学家实验基础上是否也能设计出温特的实验过程，并强调一定要设计对照实验。4）温特的实验。将胚芽鞘尖端切下来，放在琼脂块上，几个小时后移去胚芽鞘尖端，将琼脂块切成小块，放在胚芽鞘上，发现它弯向对侧生长。对照组用没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂快。

（3）独具特色的总结。同学们，我们通过科学的思维过程，再现了生长素的发现过程。下面，老师请同学们当一回影视明星，分别扮演达尔文、詹森、拜尔、温特，我们开一场科研讨论会，向观众们汇报你们的科研结论。

五、教学设计说明

“植物生长素的发现”这一节内容在整个必修三板块所占的内容比例并不多，但该部分内容与生产生活实际联系非常紧密，所以是极其重要的一部分内容。特别是其中“生长素的发现过程”所体现的科学研究的方法与过程，以及设计生物学实验时所要控制的单一变量等问题，在整个高中生物教学中处于相当重要的地位。

在本节课教学过程中，其内容大部分采用互动式教学模式，以植物生长素的发现历程的相关实验为主线展开教学活动，由教师提供讨论题材，组织引导学生课堂讨论、课堂活动，最后由教师和学生共同总结的形式进行。通过严密的逻辑推理、层层深入、探究问题，引导学生思考，活跃学生的思维，增强了他们对本节课的内容乃至整个生物科学的兴趣，从而更好地完成了既定的教学目标。同时，通过以学生为主体的讨论，开放学生的思维，能培养广大学生的科学观察能力、研究能力、知识的迁移能力，促进了学生的创新能力，强化了学生的科学素养。

参考文献：

[1]张建卫.“植物生长素的发现”教学设计[J].中学生物教学，2014（04）

[2]黄广慧.“植物生长素的发现”的教学设计[J].生物学通报，2008（05）.