體驗重歷，讓探究融入科學(xué)史課堂

沈玲 王紅梅

摘要以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”課堂教學(xué)實踐為例，提出較好達成教學(xué)目標(biāo)的方式——體驗重歷式教學(xué)，即引導(dǎo)學(xué)生利用假說演繹法，在真實的實驗情境下開展主動探究與知識建構(gòu)，做到真正意義上的重走科學(xué)家的探索之路，使其逐步形成高中生物學(xué)科中倡導(dǎo)的關(guān)注個人終身發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格。

關(guān)鍵詞科學(xué)史教學(xué) 體驗重歷 假說演繹法 生物與教學(xué)

中圖分類號G633.91 文獻標(biāo)志碼B

科學(xué)史教學(xué)是生物教學(xué)體系中必不可少的一環(huán)。要想增加學(xué)生的成就體驗，培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)，就必須加強在科學(xué)史教學(xué)中的探究式教學(xué)，創(chuàng)設(shè)貼近真實生活的教學(xué)情境，將“走馬觀花”的被動重歷轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧砼R其境”的主動探究。鑒于此，筆者嘗試通過體驗式重歷教學(xué)方式，以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”課堂教學(xué)實踐為例，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)探究的基本方法——假說演繹法，就研究問題自主設(shè)計實驗進行探究，進而主動構(gòu)建知識，重走科學(xué)家的探索之路。

1課前實驗準(zhǔn)備

美國教育學(xué)家布朗認(rèn)為“學(xué)習(xí)的環(huán)境應(yīng)該放到真實問題的背景中，使它對學(xué)生有意義”。所以在設(shè)計這節(jié)課的教學(xué)之初，筆者就考慮摒棄教材圖片的簡單呈現(xiàn)，選擇親手做實驗來營造一個真實的探究情境。然而當(dāng)真正著手開始操作實驗，實施過程中會暴露出很多的實際問題。

1.1實驗材料的選擇

實驗材料的選擇直接影響到實驗的成敗。在生長素發(fā)現(xiàn)的實驗中，達爾文父子選擇了具有胚芽鞘的禾本科植物的幼苗。筆者在嘗試時，分別種植了小麥種子、綠豆種子和玉米種子，使其在相同室溫條件下（20～25℃）培養(yǎng)。小麥種子由于未進行“春化”處理，5d后才開始萌發(fā)，相對萌出速度較慢，且莖稈細弱，很難進行實驗的相關(guān)操作。綠豆萌發(fā)速度最快，泡水后隔天就能萌出，但其為雙子葉植物，不具有典型的胚芽鞘結(jié)構(gòu)，也不適合作為本實驗的材料。

綜合萌發(fā)狀況，玉米是較為適宜的實驗材料，萌發(fā)速度較快（2或3d），且幼苗較為粗壯，便于進行相關(guān)處理。

1.2實驗實施過程中暴露出的相關(guān)問題

向光性探究涉及的相關(guān)實驗看似簡單，但具體實施時會暴露出很多的問題，以下是實驗過程中遇到的一些問題及相應(yīng)的處理方法。首先，為了便于觀察種子的萌發(fā)狀況，水培相較于土培更直觀、清晰;其次，在研究幼苗的感光部位時需制作不透光小帽遮住尖端，幼苗本身較小，制作起來有一定的難度，取與胚芽鞘粗細相近的牙簽，用錫紙包裹在牙簽上，高出一部分，然后向下反折，這樣可以制作出大小適宜的小帽;另外，由于幼苗本身較小，在放置瓊脂塊的時候操作起來很有難度，所以在制作瓊脂塊的時候盡可能增大其濃度，冷卻后硬度較大，容易切割出較小的瓊脂塊，便于插入尖端和放置于去頂幼苗。

2課堂教學(xué)過程

2.1“接地氣”的情境導(dǎo)入

教師展示一盆向光性極其明顯的盆栽，并提問：近來，這盆植物越長越“非主流”，“脖子”都歪了，有同學(xué)可以幫忙分析下原因嗎？

通過直觀的視覺沖擊，學(xué)生對于植物的向光性有了感性的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上自然而然地展開對向光性形成原因的理性探究。

2.2“階梯式”的思維探究

生物學(xué)教學(xué)的根本任務(wù)之一就是教會學(xué)生自主探究自主解決問題。然而有不少學(xué)生是思而不得其解的，這就需要教師及時地加以引導(dǎo)，合理地搭建能讓學(xué)生拾級而上的平臺，從而把未知的問題一直延伸到己掌握的技能。

2.2.1探究一：探究單側(cè)光對植物生長的作用

教師引導(dǎo)學(xué)生對生活中眾多向光性的實例進行分析，從中發(fā)現(xiàn)“共性”——這些植物都長時間接受單側(cè)光的照射，提出疑問：單側(cè)光對于植物的生長有何作用？

教師引導(dǎo)學(xué)生運用導(dǎo)學(xué)案上所給出的實驗器材（生長發(fā)育狀況相似的幼苗若干、紙箱、剪刀、臺燈）進行實驗設(shè)計，并預(yù)測實驗結(jié)果及結(jié)論。

直觀教學(xué)是課程與教學(xué)論的第一原則，教學(xué)應(yīng)盡可能借助形象直觀的感性材料，展示教師課前進行準(zhǔn)備實驗的實物，而非單純的教材配圖，以此為學(xué)生營造出真實的探究情境。學(xué)生在鮮活的幼苗前進行充分觀察，通過形象思維轉(zhuǎn)化為抽象思維，降低思維難度，而且預(yù)測結(jié)果與真實實驗結(jié)果“不謀而合”，可以極大增強學(xué)習(xí)信心與探究欲望。本探究環(huán)節(jié)的設(shè)計更多的是教師演示假說演繹法的探究程序，這為接下來的學(xué)生自主探究提供范本。

2.2.2探究二：探究幼苗尖端的作用

通過觀察，學(xué)生不難得出植物真正彎曲和生長部位應(yīng)是尖端下部，進而很自然地生發(fā)出第二個探究活動——幼苗的尖端有什么作用。

各學(xué)生小組討論得出探究方案，按照假說演繹法的步驟依次解說設(shè)計思路。事實上，該環(huán)節(jié)是學(xué)生對假說演繹法的嘗試運用，基于探究一中教師拋出的范例，學(xué)生自主演練，初步形成科學(xué)探究的基本模式，促進掌握科學(xué)探究的基本方法。

2.2.3探究三：探究幼苗的感光部位

在探究二基礎(chǔ)上，教師提出疑問：幼苗的彎曲生長與尖端有關(guān)，單側(cè)光影響植物彎曲生長的前提是植物要能感受到光刺激，那么單側(cè)光引起幼苗彎曲生長，具體作用于哪一部位？

經(jīng)過前兩個探究活動的鋪墊，學(xué)生對于假說演繹法的應(yīng)用已經(jīng)較為得心應(yīng)手，這個探究活動可以很好地考查學(xué)生對實驗自變量的確定以及分組實驗的理解。如果以遮光部位為自變量，則需要設(shè)置兩個實驗組——遮住尖端與遮住尖端下部;如果以研究部位是否遮光為自變量，則需設(shè)置四組——尖端遮光與不遮光，尖端下部遮光與不遮光。這些細節(jié)問題的處理恰是實驗思維和科學(xué)方法培養(yǎng)的突破口，教師應(yīng)以此為契機，強調(diào)實驗設(shè)計和得出結(jié)論時邏輯上的嚴(yán)密性。

在探究一。三的基礎(chǔ)上，教師肯定學(xué)生設(shè)計的實驗方案，并總結(jié)出實驗結(jié)論：單側(cè)光引起幼苗向光彎曲生長;幼苗向光彎曲與尖端有關(guān)：幼苗感受單側(cè)光刺激的部位是尖端;生長和向光彎曲部位是尖端下面。

2.2.4探究四：探究幼苗尖端是否能產(chǎn)生“某種物質(zhì)”作用于尖端下部

在梳理上述探究結(jié)論的時候，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：單側(cè)光下，尖端感受光刺激，為什么會引起尖端下部彎曲和生長呢？學(xué)生在思考討論后，提出推測：單側(cè)光照射時，有某種化學(xué)物質(zhì)從苗尖端傳遞到了下面。隨后學(xué)生在學(xué)案所給實驗器材（生長發(fā)育狀況相似的幼苗若干、瓊脂、云母、燈）的基礎(chǔ)上進行實驗設(shè)計。

這個實驗的設(shè)計對于學(xué)生來說難度較大，通過向?qū)W生介紹云母與瓊脂兩種不同透性的材料特性，給出思路提示，該實驗的設(shè)計就會迎刃而解。本實驗操作過程中將教材中波森·詹森實驗所用的明膠改為更易獲取的瓊脂，不僅不影響實驗效果，也為接下來溫特實驗的模擬奠定了基礎(chǔ)。

2.2.5探究五：探究用瓊脂收集到的尖端產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)究有何效應(yīng)

基于探究四中介紹過了瓊脂的特性，學(xué)生不難想到用瓊脂的特性來轉(zhuǎn)移“某種成分”，進而設(shè)計實驗探究該成分的作用。

通過實驗的設(shè)計，學(xué)生能直觀地理解“某種物質(zhì)”具有促進植物生長的效應(yīng)，進而得出“某種物質(zhì)”在植物體內(nèi)的分布不均衡分布是造成植物彎曲生長的內(nèi)因，自此向光性的奧秘基本得以揭示。

從知識鏈的角度看，以上5個探究活動中，每個探究活動的結(jié)論都是下個探究活動開展的基礎(chǔ)，從這個意義上說本課知識的建構(gòu)是呈現(xiàn)出階梯式的。從探究方法的角度看，本課旨在推廣科學(xué)探究的基本方法——假說演繹法。但是這種方法的運用不是一蹴而就的，所以從探究一的給出范例，到探究二的嘗試模仿，到探究三的完整運用，再到探究四、五的難度提升，思維強度的要求也是階梯式上升的。

2.3“升華式”的課堂小結(jié)

教師將科學(xué)家們半個多世紀(jì)的研究歷程濃縮為一系列科學(xué)探究的“頭腦風(fēng)暴”，讓學(xué)生體會到自身探究成功的喜悅，拉近與科學(xué)家的距離，從而消除對科學(xué)探究的神秘感，養(yǎng)成樂于探究習(xí)慣。

3體驗式重歷對教學(xué)的啟發(fā)

浙科版教材中有大量的科學(xué)史素材，有些科學(xué)史涉及的實驗并不復(fù)雜，那么教師可以盡可能地開展這些實驗，做到最大意義上的“體驗式重歷”。但是還有些實驗一般教學(xué)環(huán)境下很難真實開展，那么，教師可以依托多媒體技術(shù)模擬出逼真的實驗效果。對于那些無法保證全程還原的科學(xué)史實驗，那么可以提供關(guān)鍵環(huán)節(jié)的體驗，制造認(rèn)知沖突，進而揭示科學(xué)家的研究成果。

科學(xué)史素材對于科學(xué)方法和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要的意義，所以教師在進行科學(xué)史素材的教學(xué)時，真正利用、開發(fā)好這些素材，讓學(xué)生多一點“體驗”，少一點記憶，不失為一個新的思路。