讓學(xué)生在經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中再發(fā)現(xiàn)再創(chuàng)造

潘 欣

摘 要:科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)秀榜樣,其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)閃耀著科學(xué)家的智慧,可以讓學(xué)生受到科學(xué)思維方法的熏陶和引導(dǎo)。本文從整合信息技術(shù),進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐的角度,通過創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生重走科學(xué)家探究之路,從科學(xué)家的研究中獲取科學(xué)探究的智慧。

關(guān)鍵詞:多媒體技術(shù) 科學(xué)史 探究 科學(xué)素養(yǎng)

在科學(xué)教學(xué)中,利用生物科學(xué)史是一個(gè)重要的教學(xué)手段,其滲透模式為:背景→思想→實(shí)驗(yàn)→歸納總結(jié)。該模式的主要特點(diǎn)是:在傳授生物科學(xué)知識時(shí),注重歷史性的探討,重視闡明科學(xué)家的科學(xué)思想和科學(xué)方法,注重科學(xué)與社會的相互聯(lián)系和相互影響,注重自然科學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系。教材中的某些基本原理、概念和規(guī)律等知識,雖然對教師是已知的,但是這些結(jié)論對學(xué)生來說是未知的,如何把這類課題設(shè)計(jì)成讓學(xué)生再創(chuàng)造和再發(fā)現(xiàn)的過程呢?

浙教版科學(xué)八年級上“神奇的激素”的知識點(diǎn)在初中科學(xué)生物部分中占相當(dāng)重要的作用,然而,在教學(xué)中,植物生長激素發(fā)現(xiàn)史中精妙絕倫的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)卻往往被認(rèn)為只是展示知識的一種形式,它的其他功能卻不被重視了。其實(shí),植物生長激素的發(fā)現(xiàn)史不僅展示了知識的發(fā)生過程,而且還能幫助學(xué)生深刻理解知識、理解科學(xué)的本質(zhì)。

這節(jié)課,可以將探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法融合其中。以問題為中心、以思維訓(xùn)練為基準(zhǔn)、以科學(xué)史實(shí)為背景、以生動(dòng)形象多媒體信息技術(shù)為手段,利用圖片、動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生重走科學(xué)家探究之路,體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、深化認(rèn)識的過程,并讓學(xué)生歸納科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路,使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的方法和過程,利用科學(xué)史的“故事性”,能有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;利用科學(xué)家實(shí)驗(yàn)的“探究性”重溫先人勇于探索的過程,能有助于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)忍不拔的科學(xué)精神。也使新課程中要求“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”和“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”的基本理念得到體現(xiàn)。

這一節(jié)課的具體實(shí)施過程:

(一)創(chuàng)設(shè)情境,強(qiáng)化學(xué)生的直觀感覺,提出問題

師:展示一段放在窗口的盆栽視頻

你看到過這種現(xiàn)象嗎?它的生長有什么特點(diǎn)?關(guān)于這個(gè)現(xiàn)象你想知道什么?從植物最基本的生命活動(dòng)現(xiàn)象——向光性角度入手,引出這節(jié)課研究的角度——向光性的研究。

有些演示實(shí)驗(yàn),我們一般只能看到其最后的結(jié)果,而形成結(jié)果的原理卻很難反映,給學(xué)生帶來了一定困難。通過展示植物向光生長的快速鏡頭視頻,整個(gè)過程都暴露在學(xué)生的視野范圍內(nèi),加深了感知程度,提高了學(xué)生動(dòng)態(tài)思維的能力。

(二)模擬向光性實(shí)驗(yàn),顯示實(shí)驗(yàn)的中間過程,探究植物為什么總彎向光源生長

師:那么,科學(xué)家是怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探索發(fā)現(xiàn)的呢?今天我們要學(xué)習(xí)、模仿科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法,爭取自己也能創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究植物向光生長的奧秘。

活動(dòng)1:動(dòng)畫模擬達(dá)爾文向光性實(shí)驗(yàn)

兩株完全相同的胚芽鞘在暗室中,然后其中一株接受單側(cè)光照射,一株接受垂直光照射,另一株沒有光照。

生:描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論一——光不影響胚芽鞘的生長,只是影響其生長的方向。

師:(引導(dǎo)討論)本實(shí)驗(yàn)的變量是什么?該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否符合科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則?設(shè)計(jì)上有什么優(yōu)點(diǎn)和不足?

生:討論得出——本實(shí)驗(yàn)的變量是單側(cè)光照,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,應(yīng)遵循了控制單一變量、設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)等原則。

過渡:那么,你認(rèn)為胚芽的這種向光彎曲生長可能與胚芽的哪一部分有關(guān)呢?

活動(dòng)2:小組討論后寫下你的猜測,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

過渡:我們是這樣猜想的,那么達(dá)爾文是怎么想的?他的向光性實(shí)驗(yàn)又是怎樣做的呢?

活動(dòng)3:動(dòng)畫模擬向光性實(shí)驗(yàn)

生:觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論二——感光部位:胚芽鞘尖端;生長部位:尖端下面部位。

過渡:那么,胚芽感受光刺激的部位又在胚芽的哪一部分呢?(學(xué)生猜想)為此,達(dá)爾文又進(jìn)行了再次的實(shí)驗(yàn)研究。

活動(dòng)4:動(dòng)畫模擬向光性實(shí)驗(yàn)

兩組實(shí)驗(yàn)分別用錫箔小帽罩住胚芽的尖端和胚芽基部的情況下,都在單側(cè)光照射下進(jìn)行。

觀察與思考:你觀察到什么現(xiàn)象?他又能得出什么結(jié)論?

師:根據(jù)達(dá)爾文實(shí)驗(yàn),你能得出什么猜想嗎?

生推想:胚芽的尖端可能會產(chǎn)生某種物質(zhì),這種物質(zhì)在單側(cè)光的照射下,對胚芽下面的部分會產(chǎn)生某種影響。

師:問題探討到這一步,如果再往下探究,你還想知道什么?

生:為什么尖端的存在與尖端下面部分的生長有關(guān)?

師:請同學(xué)們大膽作出假設(shè)。

生:大膽作出各種假設(shè)。

過渡:植物的尖端是否會產(chǎn)生一種與生長有關(guān)的物質(zhì)呢?

(試著設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))在達(dá)爾文之后,1928年荷蘭的科學(xué)家溫特對此做了大膽的假設(shè),他認(rèn)為胚芽尖端可能會產(chǎn)生一種對胚芽生長產(chǎn)生影響的物質(zhì)。

(三)模擬溫特的瓊脂實(shí)驗(yàn),探究植物的尖端是否會產(chǎn)生某種物質(zhì)

活動(dòng)5:動(dòng)畫模擬溫特的瓊脂實(shí)驗(yàn)

引導(dǎo)討論:1.該實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)變量?(特別引導(dǎo)學(xué)生知道在對照組中應(yīng)放上一個(gè)未接觸尖端的瓊脂塊,排除瓊脂塊本身就會促進(jìn)生長的可能性)

2.該實(shí)驗(yàn)中有沒有必要設(shè)計(jì)單側(cè)光?

3.請同學(xué)們預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:若尖端真的產(chǎn)生某種物質(zhì),則實(shí)驗(yàn)組會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?如瓊脂塊放在一側(cè)將出現(xiàn)什么現(xiàn)象?

生討論分析:得出結(jié)論四——胚芽鞘尖端能產(chǎn)生某種物質(zhì)促進(jìn)下面部分的生長。

過渡:那么它究竟是什么物質(zhì)呢?我們能將它分離出來嗎?

(四)呈現(xiàn)郭葛等人的實(shí)驗(yàn),探究它究竟是一種什么物質(zhì)

活動(dòng)6:材料討論,1934年,荷蘭科學(xué)家郭葛等人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn),從一些植物中分離出了這種物質(zhì)。經(jīng)鑒定,它是吲哚乙酸,一種激素。

師:說一說,根據(jù)你的認(rèn)識,請你給這種物質(zhì)命名,并說出你的理由。

生1:由于這種物質(zhì)是郭葛等人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)從植物中分離的,我取名為“郭葛素”。

生2:我取名為“溫特素”。因?yàn)樵谏L素發(fā)現(xiàn)過程中,溫特也作出巨大的貢獻(xiàn)。

生3:我覺得更應(yīng)該叫“達(dá)爾文素”,因?yàn)闇靥嘏c郭葛等人都是在達(dá)爾文的研究基礎(chǔ)之上。

生4:因?yàn)樗c植物向光性有密切關(guān)系,所以應(yīng)叫“向光素”。

生5:我從書上知道,這種物質(zhì)取名為“生長素”,因?yàn)樗哂写龠M(jìn)胚芽的生長的作用。

小結(jié):科學(xué)上給某一種物質(zhì)命名通常有兩種方法。一種是為紀(jì)念科學(xué)家作出的巨大貢獻(xiàn),以科學(xué)家的名字來命名;另一種是根據(jù)某物質(zhì)的作用、性質(zhì)來命名。

猜一猜:這種激素與胚芽的生長有怎樣的關(guān)系?

(五)動(dòng)畫模擬植物向光性彎曲原理圖,建立物理模型,反映過程本質(zhì)

活動(dòng)7:動(dòng)畫模擬植物向光性彎曲原理

師:生長素的合成需要光照嗎?單側(cè)光對它有什么影響?植物為什么彎向光源生長?

學(xué)生討論分析:由于受單側(cè)光照射植物,植物背光一面的生長素分布的多,生長就快,于是植物就彎向光源生長。

(六)創(chuàng)設(shè)問題情境,領(lǐng)悟科學(xué)精神

活動(dòng)8:我們花了一節(jié)課時(shí)間探究的結(jié)果,實(shí)際多位科學(xué)家們花了六十年左右研究出來的,請你談一談對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的認(rèn)識?

生1:通過學(xué)習(xí),我認(rèn)識到科學(xué)發(fā)現(xiàn)也并不那么神秘!

生2:科學(xué)的研究最重要的是提出問題!

生3:科學(xué)的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)艱辛的過程,往往是幾代人共同努力的結(jié)果!

本節(jié)課就是利用多媒體信息技術(shù)提供材料展開科學(xué)探究,突破了傳統(tǒng)枯燥無味的教學(xué)方法,整個(gè)課堂氣氛活躍,內(nèi)容豐富,學(xué)生的思維是開放的,探究過程是主動(dòng)的,但又是在教師的指導(dǎo)下來完成的。每個(gè)教師都觀摩過一些探究性課堂教學(xué),但往往我們只看到熱鬧的場面,卻很難看到思維和內(nèi)容得到深入。所以在本節(jié)課中,雖然沒有熱鬧的場面和大量的學(xué)生實(shí)驗(yàn),但達(dá)到了探究的目的,課堂上不僅創(chuàng)設(shè)條件讓學(xué)生探究,同時(shí)更注重對隱含在問題中的基本原理和結(jié)論進(jìn)行提煉和概括,從而得出植物向光性的真正原因以及通過這節(jié)課學(xué)到了什么,從而使本節(jié)課的內(nèi)容得到了升化。

整合多媒體信息技術(shù)進(jìn)行探究性教學(xué)的方式除了上述介紹的科學(xué)史資料的探究性教學(xué),還有基于實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、資料查找、模型構(gòu)建、游戲等方式。但不論采用哪種探究方式,其教學(xué)設(shè)計(jì)要具有啟發(fā)性和可行性,教學(xué)語言要具有科學(xué)性、趣味性,要善于用“興趣”“懸念”“任務(wù)”等途徑引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入情境、充分思考,這樣才能激發(fā)學(xué)生的智慧潛能,使學(xué)生深刻領(lǐng)會和掌握探究學(xué)習(xí)結(jié)果,創(chuàng)造性思維也得到了培養(yǎng),學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到了提升。

參考文獻(xiàn):

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2.朱慕菊.《走進(jìn)新課程》.北京師范大學(xué)出版社,2004

3.吳加澍.關(guān)于CAI的若干思考.世紀(jì)之交的物理教育研究[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社,2000

作者單位:溫州市甌海梧田一中