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研讨活动
新高考模式下选修科目优质教学构建研究
发布时间:2014-11-13 00:00:00  发布人:王希俭
“植物生长素的发现”教学案例研究
周晓强(江苏省苏州实验中学  215011)
摘要 “植物生长素的发现”主要通过回顾生长素的发现历程的学习,引导学生建立植物生长素导致植物向光弯曲生长的模型,培养学生探究能力,帮助学生认识科学发现的一般规律。笔者有幸以这一课题在几年间上过一次公开课、一次苏州市的比赛课、一次江苏省的比赛课,最终并获得江苏省优质课评比一等奖。笔者每一次在备这个课题时都会遇到新的问题,随之产生新的思考、感悟、体验和超越。这本身也是一次“发现之旅”
关键词 案例研究 探究问题突破  反思总结
新课程强调“面向全体学生,提高生物科学素养,倡导探究性学习。”探究性学习是学生在好奇心的驱使下,以问题为导向,通过类似于科学家探究性活动的方式获取科学常识,并在此过程中掌握科学的方法和技能,逐步形成科学的思维方式,确立科学思想与科学精神的一种学习活动。“植物生长素的发现”是体现新课程理念的绝佳课题,但如如何体现?笔者有幸以这一课题在几年间上过一次公开课、一次苏州市的比赛课、一次江苏省的比赛课,最终并获得江苏省优质课评比一等奖。笔者每一次在备这个课题时都会遇到新的问题,随之产生新的思考、感悟、体验和超越。这本身也是一次“发现之旅”
1  教材分析与提问
“植物生长素的发现”是人教版高中生物”稳态与环境”模块第三章”植物的激素调节”的第一节内容。本节主要通过回顾生长素的发现历程的学习,引导学生建立植物生长素导致植物向光弯曲生长的模型,培养学生探究能力,帮助学生认识科学发现的一般规律。生长素对于植物生命活动的调节是本章核心,也是区别动、植物生命活动调节方式的关键。”植物生长素的发现”是以实验为主体的探究课,整个内容以问题解决为驱动,以科学设计实验为导向,在实验基础上形成科学事实,以事实来构建模型,形成概念。所以本节内容中,实验思想、实验方法及技术手段的合理运用显得相当重要。教学中,我首先从学生的学情来分析本课的教学。本课之前,学生刚刚学习了动物的神经、体液、免疫调节,初步了解了动物生命活动调节的特点及机理,这为学习植物生命活动调节奠定了基础。但学生可能会用动物如何调节生命活动的思维方式惯性的思考植物的生命活动,所以在教学中注意引导和区别。因此,在本节课的教学设计过程中,我着重思考以下几个问题串:
1.1“植物生长素的发现”是一节以时间先后为序,叙述生长素被发现的过程的。授课虽然也要以时间为序来展开讲解,但更重要的是要以内在的逻辑为驱动,即在达尔文假说之后詹森为何要做那样的实验,他要解决什么问题?拜尔在詹森之后又是出于怎样的思考设计了实验?温特实验的巧妙之处是什么?所以,如何挖掘生长素发现历程中,各个科学家所进行实验的内在逻辑关系,合理安排教学顺序,体现科学探究的逻辑美和整体性?
1.2如何循着科学家的足迹,不断将探究实验深入延伸,最终建立生长素分布与植物向光生长的关系模型?
苏霍姆林斯基曾说过:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,这就是希翼感到自己是一个发现者,研究者,探索者。”“探究”是人与生俱来的天性,同时,对于教学来说又是一种极难得的宝贵的教育资源,只有让新知成为学生“探究”的所得,“创造”的所得,这样的教学才是生动的,鲜活的。
本节课的重点是生长素的发现,难点是“掌握科学研究的一般过程、初步学会设计对照实验的方法”。因此,我在前期教学时,尝试根据教材安排的顺序进行教学:首先分析“达尔文、詹森、拜尔及温特实验”,回顾“科学家发现生长素的一般历程”的结论,然后通过图片、文字等资料的分析,总结出“生长素的合成与作用部位、运输机理与特点”,最后“联系生活、学以致用”。一节课下来,发现学生尽管听得很认真,但并没有真正领悟科学家实验中蕴含的巧妙思想,更缺乏主动探究的欲望。特别是关于“生长素的发现历程部分的实验”,仅凭对教材上所给的图形进行分析,学生没有亲自体验探究的过程,因此很难理解,教学效果也不好。这促使了我对以下问题有了更深的思考:
1.2.1如何设计问题来引导学生探究,让学生在体验中感悟科学、形成常识?
1.2.2如何让学生掌握实验探究的一般方法与特定实验的操作技能?教学中如何让学生逐步感悟科学精神、形成科学态度?
1.2.3如何将实验探究与概念教学有机结合起来,让学生发现科学、超越事实、形成概念?
2 课堂探究与探索
2.1巧妙创设情境,引导学生探究
良好的开头是成功的一半。一堂课的导入是否成功非常重要,如果成功可以一下子将所有学生的注意力和兴趣集中到老师这里,从而开始一堂课的教学。
“植物生长素的发现”的导入在历次备课上课中也经历几个不同版本,记录如下:
版本1:开门见山式。内容如下:植物的生长具有向光性,而植物的向光生长与生长素有关,你知道生长素是怎么被发现的吗?今天大家一起沿着科学家的足迹去发现生长素。
版本2:承上启下式。内容如下:大家已经知道动物可以通过神经—体液—免疫来调节自身的生命活动,那植物也像动物一样有神经系统吗?如果没有,植物又靠什么来调节生命活动的呢?今天大家就一起探讨植物如何进行生命活动调节的。
版本3:吸引眼球式。内容如下:(首先通过PPT呈现四幅图片)
 
 
 
 
 
 
 
 
大家先来欣赏一组植物图片:一位漂亮的植物舞者;肉食植物正准备它的美餐;红通通的苹果成熟了;美丽的盆景树。植物的世界同样精彩。(此时再呈现4幅图片)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
大家再来欣赏一组图片:这是黄山上的迎客松在迎接远方的游客;这是向日葵在向太阳微笑;这是一株放在窗台上盆景在努力地争取阳光;这是长在居民楼南侧的白玉兰。这四张图片体现了一个共同的特征,那就是植物的向光性。植物的向光性其实是个非常普遍的现象,已经普遍到大家对此没有问“为什么”的冲动。可是科学家问了,也许这就是大家与科学家存在差距的开始吧。今天我就和大家一起随着科学家的疑问去探索植物向光性的原因,从而开始揭开植物生命活动调节的奥妙。
在最后江苏省参加优质课比赛时,选择了第三个版本,而弃用前两个版本的原因主要还是出于吸引学生注意力方面的考虑。再者图片的直观效果可以很好的告诉学生植物的生命活动同样精彩,激发学生的学习兴趣。
2.2回顾科学历程,体验探究
人类的许多发现,都是经过一代又一代人的探索,才一步一步地接近事实的真相。每位科学家取得的进展可能只是一小步,而且是建立在前人的基础上,但众多的一小步终将汇合成科学前进的一大步。生长素发现也是如此。达尔文、詹森、拜尔、温特他们都在生长素发现上作出了非常重要的贡献,他们都是不同年代的科学家,他们在前人的基础上出于什么样的思考去设计他们的实验,又要去解决什么问题?这些科学家的实验内在的逻辑关系又是什么?挖掘这种逻辑关系,对于这堂课上到什么层次就显得很重要了。
其实一开始在备课上课时,我忽略了这种内在的逻辑关系。在达尔文实验讲完之后推出达尔文猜想,这时就直接讲解詹森的实验及其结论,然后直接讲解拜尔实验及其结论,最后讲温特的实验及其结论。这种授课方法就是将这些科学家及其实验彼此孤立,不能很好的再现科学家发现生长素的思维过程,在学生思维能力培养方面也有所欠缺。
后来在多次磨课、上课之后,在与同事交流和专家点拨之后,知道要更多地思考科学家实验之间的逻辑关系,思考也有了一定的方向和灵感。所以在最后江苏省优质课比赛时,我在讲解达尔文实验及其假说之后,是这样引导的:达尔文所说的“刺激”是什么?这种“刺激”是怎样传递到胚芽鞘的下部去的?是像动物一样利用神经系统传递信息吗?所以科学家詹森这样设计他的实验(见下图)。目的可能就是为了否定植物像动物那样利用神经系统传递。虽然实验没有很好的回答“刺激”是如何传递到胚芽鞘的下部,但至少可以明确“刺激”是可以透过琼脂块的。把达尔文所说的“刺激”向着是某种物质的方向推进了一小步。但詹森没有很好的说明胚芽鞘弯曲的问题,那么弯曲又到底是怎么回事呢?如何探究呢?所以拜尔做了如下图的实验。

拜尔的实验示意图
詹森的实验示意图
 

 
 
 
 

这个实验很好地说明了弯曲与“刺激”的分布不均有一定的关系,而且又把“刺激”向着是某种物质的方向推进了一步。那么这种刺激到底是不是某种物质呢?如果是,应该可以分离出来。其分布不均真的可以导致胚芽鞘弯曲吗?于是就有了温特的实验(如下图)。
 

温特的实验示意图
 

 
 
 
 

2.3尝试实验设计,感悟探究
“植物生长素的发现”是一堂非常注重通过设计实验来解决问题的课,所以是一堂非常抽象的课,如何变抽象为具体,让学生容易接受是摆在我面前的又一个问题,在经过几次的修改变动之后,这个问题解决得越来越令我满意。比如从开始我讲解实验到后来让学生在纸上设计实验,到最后让学生亲自动手做相关实验,每一次的改动都是使抽象更接近具体。
实验设计的方法及其严谨性是贯穿这堂课的一个主要常识系,可以说本堂课的常识点都是基于实验的基础上来推进讲解的。开始阶段,涉及到实验我全部凭着我三寸不烂之舌在黑板上讲解。我这里讲得是眉飞色舞、吐沫四溅,下面仍然是静得可怕。因为本身这节课的常识就有点抽象,加上这些纸上实验就更加抽象了。所以学生就没有兴趣去听了。怎么办?我采取了三种措施来解决这个问题:
① 巧妙设计情境,让学生小组合作设计实验验证某个结论,比如:
探究:胚芽鞘的弯曲部位在哪里?(在尖端还是尖端下方)。
材料:长势相同小麦的胚芽鞘若干、单侧光源、记号笔(笔心细,不影响胚芽鞘的生长)等。
实验设计:在下面方框中用图形表示你的设计

实验设计:
最可能结果预测:
 

 
 

实验结论:                                             

学生实验成果照片
② 课前布置家庭实验,让学生回家实践,上课带来展示。如验证胚芽鞘的感光部位在尖端而不是尖端下方,如下图

 
 
 
 
 
③动画视频展示实验室不能做的实验,如拜尔、温特的实验。
2.4建立植物向光性模型,超越探究
在植物生长素发现之后,我必须归纳总结单侧光引起胚芽鞘向光生长的原因。在开始阶段,我是非常笼统地讲解:胚芽鞘尖端产生的生长素在单侧光照射后,会发生横向运输,导致背光侧多于向光侧,因而引起背光侧的生长快于向光侧,造成向光弯曲现象。但后来发现这样讲以后学生答题的错误率较高。后来上课时,我把单侧光引起胚芽鞘向光生长的过程细化建立模型,明确几个部位,这样学生就更容易操作了。如下:
胚芽鞘感光部位
尖端
生长素产生部位
尖端
生长素横向运输部位
尖端
胚芽鞘弯曲部位
尖端下方

生长素引起胚芽鞘向光弯曲的模型

 
 
 
 
 
这样讲解之后再来做这样的题目,正确率大幅度提高。如:
如下图所示,用燕麦胚芽鞘进行实验,图中箭头代表光照,一段时间后,各自的生长弯曲状况如何?
 
 
 
(参考答案:①向右弯曲;②直立生长;③直立生长;④向右弯曲;⑤不生长,不弯曲。)
3 教学内容与时间
“植物生长素的发现”的内容包括生长素的发现过程,生长素引起植物向光生长的机理,生长素的产生、运输和分布。内容较多,在不是给学生分组设计探究实验,或课前做探究实验的情况下,把这些内容全部讲掉,时间是勉强够的。但在让学生分组设计实验,课前做实验,课上展示讨论之后,再加上注重科学家实验之间的逻辑关系的分析,四十五分钟是远远不够的。怎么办?删!怎么删?围绕这堂课的目标删,所以后来我果断地删掉了生长素的产生、运输和分布,就围绕生长素是怎样发现,去培养学生的设计实验的能力,评价实验的能力;去建立生长素引起植物向光弯曲生长的模型;去揭示科学发现的一般规律。
4 课后总结与反思
“植物生长素的发现”一堂非常抽象的课,也是一堂思维逻辑较强的课,而这种课除了要变抽象为具体、注意思维逻辑的严谨性以外,我认为首要的任务是吸引学生的注意力,激发学生的兴趣。否则,你讲得再科学严谨也没有学生愿意听。每一次备课、上课都有与上一次不一样的过程,每一次都有新的收获。只要不断探索,就能不断超越。另外这一堂课可以作为科学发现一类课型的模板,即以时间为序,以内在的逻辑为驱动,讲解历史上科学实验及结论,然后总结升华。如”光合作用的发现”。


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