高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的實(shí)踐研究

劉盛宇

[摘要]以《生長(zhǎng)素的生理作用》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過(guò)呈現(xiàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)科學(xué)探究能力;通過(guò)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型，生成一般性概念，歸納總結(jié)生成核心概念，內(nèi)化核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究能力;生長(zhǎng)素的生理作用;核心素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G633.91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）14-0089-03

一、教材分析

《生長(zhǎng)素的生理作用》是人教版生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章第二節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容分為兩大部分，一是講述生長(zhǎng)素的生理作用，包括生長(zhǎng)素的生理作用及生長(zhǎng)素生理作用的特點(diǎn);二是講述生長(zhǎng)素在生產(chǎn)實(shí)踐中的運(yùn)用，包括解釋植物頂端優(yōu)勢(shì)的原因及解除頂端優(yōu)勢(shì)和保持頂端優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用，探究生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義。《生長(zhǎng)素的生理作用》是在《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》之后學(xué)習(xí)的，具體學(xué)習(xí)生長(zhǎng)素的生理作用及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。在本節(jié)中，教材設(shè)置了“探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”這一探究性實(shí)驗(yàn)，旨在訓(xùn)練學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換和利用坐標(biāo)曲線分析得出結(jié)論的能力。

二、學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已了解植物激素的概念，并對(duì)植物產(chǎn)生向光性的原因以及生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布特點(diǎn)有了相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí)，在《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》的學(xué)習(xí)中已初步了解科學(xué)探究的一般過(guò)程和方法，但僅僅停留在理論的學(xué)習(xí)上，還沒(méi)有付諸實(shí)踐，而本節(jié)課恰好給學(xué)生提供了一個(gè)學(xué)以致用的機(jī)會(huì)。高二學(xué)生思維活躍，具備一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，但對(duì)于探究的目的、過(guò)程和結(jié)論的形成缺乏系統(tǒng)性的思考。因此，在探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，細(xì)化各環(huán)節(jié)中的問(wèn)題，并做好知識(shí)的鋪墊。在教學(xué)中通過(guò)探究式教學(xué)法、概念教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生合作探究，通過(guò)圖文轉(zhuǎn)換、分析曲線、構(gòu)建模型、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)完成生長(zhǎng)素生理作用及生長(zhǎng)素在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用的學(xué)習(xí)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

（1）概述植物生長(zhǎng)素的生理作用;

（2）描述頂端優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象、原因、解除方法及應(yīng)用;

（3）舉例說(shuō)明生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.能力目標(biāo)

（l）通過(guò)識(shí)圖和圖文轉(zhuǎn)換訓(xùn)練，提高獲取、整理信息的能力;

（2）嘗試探究不同濃度的生長(zhǎng)素類似物對(duì)插條生根的影響，學(xué)會(huì)探究的一般步驟（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作、觀察記錄、分析結(jié)果、得出結(jié)論）和方法。

3.情感目標(biāo)

（1）通過(guò)聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，了解本節(jié)課的實(shí)踐價(jià)值，增強(qiáng)關(guān)心生產(chǎn)的意識(shí);

（2）認(rèn)同觀察和實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)研究的基本方法，領(lǐng)悟“分析數(shù)據(jù)”和“得真，真結(jié)論”是關(guān)鍵而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究環(huán)節(jié)。

四、教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

通過(guò)播放微視頻講解植物向光性的原因及生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸和橫向運(yùn)輸，呈現(xiàn)“植物橫放，根向地生長(zhǎng)，但莖背地生長(zhǎng)”的圖片（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生討論矛盾現(xiàn)象背后的原因，進(jìn)而引出課題——生長(zhǎng)素的生理作用。

設(shè)計(jì)意圖：引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，以解決認(rèn)知沖突為推動(dòng)力，推動(dòng)新課的學(xué)習(xí)。

2.比較分析，做出假設(shè)

通過(guò)圖2，引導(dǎo)學(xué)生做㈩關(guān)于生長(zhǎng)素的假設(shè)。

假設(shè)1：重力作用下使根、莖中生長(zhǎng)素的分布不同。

假設(shè)2：重力作用下使根、莖中生長(zhǎng)素的分布相同，由某種未知的原因?qū)е赂?、莖的生長(zhǎng)方向不同。

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，結(jié)論的得出需要以實(shí)驗(yàn)證據(jù)作為支撐。

給學(xué)生提供資料：生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)含量很少，每5000 kg植物才能提取到1μg生長(zhǎng)素，而且提取也相當(dāng)困難。由此引出生長(zhǎng)素類似物，如萘乙酸（NAA）、2，4-D等。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的理性思維及運(yùn)用知識(shí)的能力，促進(jìn)學(xué)生理解生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的意義。

3.體驗(yàn)探究，掌握方法

課前，帶領(lǐng)生物興趣小組探究“不同濃度的萘乙酸對(duì)多肉植物生根和長(zhǎng)芽的影響”。課中，播放實(shí)驗(yàn)操作微視頻，講解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟，引導(dǎo)學(xué)生分析變量（自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量），及體驗(yàn)探究的一般過(guò)程，最后呈現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（如圖3）。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生理解自變量、因變量、無(wú)關(guān)變量及對(duì)變量的控制，體會(huì)實(shí)驗(yàn)材料的處理及選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性。

構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)生根影響的數(shù)學(xué)模型：展示“不同濃度萘乙酸對(duì)福娘生根的影響”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖片、數(shù)據(jù)），如圖4-1、圖4-2和圖4-3所示。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖（如圖4-4）。

構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)長(zhǎng)芽影響的數(shù)學(xué)模型：展示“不同濃度萘乙酸對(duì)福娘長(zhǎng)芽的影響”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖片、數(shù)據(jù)），讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖（如圖5）。

設(shè)計(jì)意圖：構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)生根、長(zhǎng)芽影響的數(shù)學(xué)模型，使學(xué)生從模型中更加直觀、真切地感受到生長(zhǎng)素的生理作用及作用特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換的能力，提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.分析結(jié)果，得出結(jié)論

展示教材“問(wèn)題探討”中生長(zhǎng)素濃度與所起作用的關(guān)系圖（如圖6），提出問(wèn)題讓學(xué)生討論：（1）對(duì)不同植物器官來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)素的最適濃度分別是什么？它們對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性如何？（2）10^-6mol·L^-1的濃度對(duì)植物根、芽、莖的影響分別是什么？

構(gòu)建概念模型：通過(guò)實(shí)驗(yàn)證據(jù)得出了“生長(zhǎng)素既能促進(jìn)生長(zhǎng)，也能抑制生長(zhǎng);既能促進(jìn)長(zhǎng)芽，也能抑制長(zhǎng)芽;既能防止落花落果，也能疏花疏果”的事實(shí);得出了“生長(zhǎng)素對(duì)植物器官的生長(zhǎng)既有促進(jìn)作用也有抑制作用”的一般概念，最后總結(jié)得出生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)，即“生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性”這一核心概念。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，得出一般概念，最后總結(jié)升華得出核心概念。讓知識(shí)在學(xué)生的大腦中逐漸生成，讓學(xué)生擺脫死記硬背。

在學(xué)生形成了“生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性”這一核心概念后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)前面提出的假設(shè)做出相應(yīng)的判斷，進(jìn)一步讓學(xué)生解釋植物莖背地生長(zhǎng)和根向地生長(zhǎng)的原因，并追問(wèn)學(xué)生莖背地生長(zhǎng)和根向地生長(zhǎng)是否體現(xiàn)了生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)——“兩重性”。

設(shè)計(jì)意圖：既對(duì)前面的知識(shí)做出回應(yīng)，又讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)成功的喜悅。

5.應(yīng)用知識(shí)，鞏固提升

（l）知識(shí)應(yīng)用

呈現(xiàn)植物頂端優(yōu)勢(shì)圖片，引導(dǎo)學(xué)生解釋植物頂端優(yōu)勢(shì)的原因，及思考是否體現(xiàn)了生長(zhǎng)素生理作用的兩重性，說(shuō)出解除頂端優(yōu)勢(shì)和保持頂端優(yōu)勢(shì)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。

（2）方法應(yīng)用

引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究萘乙酸促進(jìn)福娘生根的最適濃度。提出問(wèn)題：本實(shí)驗(yàn)的目的是找到促進(jìn)福娘生根的最適濃度，應(yīng)如何設(shè)置自變量？

教師展示生物興趣小組探究不同濃度萘乙酸對(duì)福娘生根影響的圖像構(gòu)建過(guò)程（如圖7），引出預(yù)實(shí)驗(yàn)。

出示南瓜，引導(dǎo)學(xué)生思考：南瓜的形狀怎么樣？是什么原因讓南瓜長(zhǎng)成這樣？剖開(kāi)南瓜讓學(xué)生觀察。

學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)，最后教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生將探究延伸到課外生活中。

課堂小結(jié)：從生長(zhǎng)素的生理作用到生長(zhǎng)素生理作用的特點(diǎn)，從生命的現(xiàn)象到生命的本質(zhì)，只有理解了生命的本質(zhì)才能體會(huì)到生命之美。

五、教學(xué)反思

（l）在本節(jié)課的教學(xué)中，通過(guò)事實(shí)先形成一般概念，再建立核心概念，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。

（2）以知識(shí)為載體，傳授科學(xué)探究的方法和技能，注重能力的培養(yǎng)和方法的指導(dǎo)，落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課程理念。

（3）尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，結(jié)合學(xué)生已有知識(shí)及生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生探究，貫徹了“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”和“注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系”的課程理念。

（4）各環(huán)節(jié)的過(guò)渡處理自然得當(dāng)。從生長(zhǎng)素的含量特點(diǎn)自然引出生長(zhǎng)素類似物的概念，從生長(zhǎng)素生理作用的知識(shí)小結(jié)自然過(guò)渡到知識(shí)的應(yīng)用，從生長(zhǎng)素生理作用的兩重性特點(diǎn)過(guò)渡到尋找最適濃度的意義。

（5）通過(guò)不斷呈現(xiàn)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析圖表、曲線生成知識(shí);呈現(xiàn)不同濃度的萘乙酸對(duì)福娘生根、長(zhǎng)芽的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖片和數(shù)據(jù)），讓學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，從而理解與掌握“生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)——兩重性”這一核心概念。

（責(zé)任編輯 黃春香）

[基金項(xiàng)目]本文系廣東省教育科研“十三五”規(guī)劃2016年度研究教育科研一般項(xiàng)目“基于核心素養(yǎng)理念的初中生物微課體系建構(gòu)研究”（課題編號(hào)：2016YQJK144）的研究成果。