基于科學(xué)探究培養(yǎng)科學(xué)思維的教學(xué)設(shè)計(jì)

彭汀汀

摘要：通過(guò)一系列探究活動(dòng)的串聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)獲知植物吸水和失水的奧秘。與此同時(shí)，圍繞如何開(kāi)展探究活動(dòng)，如何收集、分析數(shù)據(jù)資料和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，師生共同參與討論，關(guān)注動(dòng)態(tài)生成，以期培養(yǎng)與提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞：植物吸水 植物失水 科學(xué)探究 科學(xué)思維 初中生物學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1教材分析與設(shè)計(jì)思路

“植物吸水和失水”是蘇教版生物教材七年級(jí)上冊(cè)第五章第三節(jié)“植物生長(zhǎng)需要水和無(wú)機(jī)鹽”中的重要概念。教材首先安排了一個(gè)觀察實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察鹽水和清水中植物幼苗的狀態(tài)，從而得出外界溶液濃度影響植物吸水和失水。而后，教材呈現(xiàn)“根細(xì)胞吸水和失水模式圖”，圖文結(jié)合說(shuō)明外界溶液濃度與植物細(xì)胞吸水和失水的關(guān)系。在教學(xué)中，筆者嘗試設(shè)計(jì)“美味涼菜館——顯微觀察間——科學(xué)解密室”三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)（圖1），從構(gòu)建的生活情境出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題并作出假設(shè)，通過(guò)相關(guān)探究活動(dòng)的串聯(lián)，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理、批判性思維等科學(xué)思維能力。

2教學(xué)目標(biāo)

①通過(guò)層層探究，理解植物吸水和失水的原理;通過(guò)設(shè)計(jì)與完善實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)會(huì)開(kāi)展科學(xué)探究。

②通過(guò)探究方案設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程中的組內(nèi)合作、組間互評(píng)，培養(yǎng)比較與歸納、總結(jié)與概括及批判性思維等科學(xué)思維能力。

③通過(guò)分析生活、生產(chǎn)中“拌菜、燒苗、合理施肥”等實(shí)際問(wèn)題，學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移與運(yùn)用，養(yǎng)成留心觀察、善于思考的科研態(tài)度。

3教學(xué)過(guò)程

3.1美味涼菜館

3.1.1構(gòu)建情境，導(dǎo)入新課

教師創(chuàng)設(shè)情境：美味的涼拌蔬菜時(shí)常出現(xiàn)在家家戶戶的餐桌上，而白糖往往是涼拌菜中不可或缺的調(diào)味料。那么，拌入白糖的蔬菜會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？教師在蔬菜籃中提前準(zhǔn)備好蘿卜、西紅柿、青菜和洋蔥等。各學(xué)生小組選取蔬菜籃中的蔬菜，切成合適大小放入培養(yǎng)皿中，拌入白糖，并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.1.2觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題

學(xué)生通過(guò)操作，發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象：①蔬菜拌入白糖，靜置一段時(shí)間后，培養(yǎng)皿中的液面會(huì)升高;②加入白糖的量越多，蔬菜出水的量就相對(duì)越大。教師要求學(xué)生結(jié)合發(fā)現(xiàn)，嘗試提出本組想要探究的問(wèn)題。同時(shí)，介紹初中化學(xué)教材中有關(guān)溶液濃度與溶質(zhì)關(guān)系的內(nèi)容，鋪設(shè)跨學(xué)科知識(shí)橋梁以幫助學(xué)生提出問(wèn)題。

3.1.3分析討論，設(shè)計(jì)探究

學(xué)生先組內(nèi)討論，初步制定探究方案;而后，不同小組進(jìn)行組間互評(píng)，修改完善本組的探究方案。教師巡視，引導(dǎo)學(xué)生思考：①不同探究角度會(huì)導(dǎo)致不同的實(shí)驗(yàn)變量，本組的實(shí)驗(yàn)變量是什么？②實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要怎樣體現(xiàn)單一變量？對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組設(shè)計(jì)是否合理？③如果以“外界溶液濃度對(duì)細(xì)胞吸水或失水的影響”為探究問(wèn)題，該怎樣設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)？在師生討論過(guò)程中，學(xué)生的思維被充分激活，體會(huì)到可以以“外界溶液濃度”“蔬菜切塊大小”“植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”等不同的變量進(jìn)行多角度開(kāi)展探究活動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：“學(xué)習(xí)不能與其發(fā)生和存在的情境分離”，教師從生活情境出發(fā)，結(jié)合動(dòng)手操作，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)啟了學(xué)生的思維之旅。開(kāi)放性不唯一的探究思路，還原了科學(xué)探究的真實(shí)過(guò)程，讓學(xué)生思維的發(fā)散性得以培養(yǎng)和提高。

3.2顯微觀察間

教師提出過(guò)渡性問(wèn)題：蔬菜拌入白糖后，培養(yǎng)皿中的液面會(huì)升高，這些液體來(lái)自哪里？細(xì)胞是植物體的基本組成單位，拌糖前后，細(xì)胞會(huì)不會(huì)發(fā)生一些變化？該怎樣設(shè)計(jì)相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)？

教師出示“質(zhì)壁分離”實(shí)驗(yàn)步驟，供學(xué)生參考借鑒。各學(xué)生小組充分思考、討論后，開(kāi)展探究并完成表1。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)觀察細(xì)胞，將思維從宏觀帶入微觀，從而體會(huì)到“每一個(gè)生物科學(xué)問(wèn)題的答案都必須在細(xì)胞中尋找”?！爸谱餮笫[鱗片葉表皮標(biāo)本”是學(xué)生已有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，“質(zhì)壁分離”是學(xué)生高中待學(xué)習(xí)的探究實(shí)驗(yàn)。此處將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)融合起來(lái)，有利于學(xué)生無(wú)縫對(duì)接初高中生物學(xué)知識(shí)。

3.3科學(xué)解密室

各小組間比對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄單，思考：①細(xì)胞吸水或失水時(shí)液泡的大小如何？②外界溶液濃度與細(xì)胞液濃度的大小和細(xì)胞吸水或失水的關(guān)系如何？③細(xì)胞吸水或失水時(shí)，水分子的運(yùn)動(dòng)方向如何？

通過(guò)比對(duì)、分析、討論，學(xué)生逐步得出：細(xì)胞吸水時(shí)，液泡大而充盈;細(xì)胞失水時(shí)，液泡小且不飽滿。外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水;外界溶液小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水。水分子的運(yùn)動(dòng)方向有出有入，但整體來(lái)說(shuō)，細(xì)胞吸水時(shí)，進(jìn)入細(xì)胞的水分子數(shù)大于出細(xì)胞的;細(xì)胞失水時(shí)則相反，出細(xì)胞的水分子數(shù)大于進(jìn)細(xì)胞的。

教師進(jìn)一步展示農(nóng)業(yè)常用肥料（尿素、磷酸二銨、硫酸鉀等）的使用濃度，引導(dǎo)學(xué)生分析“燒苗”現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

設(shè)計(jì)意圖：教師以問(wèn)題串的形式幫助學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、梳理，從實(shí)驗(yàn)直觀感知中抽象、概括出生物學(xué)知識(shí)。教師引入生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題，使學(xué)生在真實(shí)情境中解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，體會(huì)知識(shí)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義。

4教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以解決問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，以探究活動(dòng)為主線，讓學(xué)生親歷從宏觀到微觀、從設(shè)計(jì)到實(shí)施、從現(xiàn)象到本質(zhì)、從知識(shí)到應(yīng)用等生物科學(xué)發(fā)展歷程，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。在探究過(guò)程中，教師提供多種實(shí)驗(yàn)材料，鼓勵(lì)學(xué)生多角度提出問(wèn)題，采用自評(píng)、組評(píng)、師評(píng)、生評(píng)等多元化評(píng)價(jià)方式，力求不限制學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性。同時(shí)，教師利用問(wèn)題串、實(shí)驗(yàn)方法借鑒等手段，引導(dǎo)學(xué)生的探究活動(dòng)圍繞本節(jié)課的知識(shí)體系展開(kāi)，保證了科學(xué)探究的方向性和有效性。