高中生物教學(xué)中實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的功能的實(shí)踐

“生長(zhǎng)素的生理作用”是高中生物人教版必修3·“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”第三章“植物的激素調(diào)節(jié)”中的第二節(jié)內(nèi)容。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是在學(xué)習(xí)第一節(jié)“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”，了解生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程，以及生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布的知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析闡述植物生長(zhǎng)素的生理作用，列舉生長(zhǎng)索作用的兩重性，描述植物頂端優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象、原因、解除方法及應(yīng)用，并舉例說明生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的作用，探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度。

以往的教學(xué)活動(dòng)，一般是教師先分析圖示“生長(zhǎng)素濃度與所起作用的關(guān)系”，得出生長(zhǎng)素生理作用的兩重性；再通過閱讀資料、分析例題等形式理解生長(zhǎng)素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；最后通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀感受生長(zhǎng)素促進(jìn)插條生根的作用。這樣的教學(xué)方法雖然能夠順利的完成教學(xué)任務(wù)，但卻缺少學(xué)生的自主參與，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣較低，只是被動(dòng)的在聽在記在做而已，學(xué)習(xí)效率低，學(xué)習(xí)效果差。

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，國際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，國家的發(fā)展和強(qiáng)大越來越取決于勞動(dòng)者的素質(zhì)，而創(chuàng)造性強(qiáng)、行動(dòng)能力突出將是對(duì)高端人才的重要要求。為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的基本理念中特別倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與探究過程、勤于動(dòng)手和動(dòng)腦，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、批判性思維的能力、分析和處理問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才。

鑒于此，筆者對(duì)這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)思路如下：在突出生物學(xué)基本事實(shí)、核心概念的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生切身體會(huì)如何獲得信息并進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換，在實(shí)踐中進(jìn)行科學(xué)探究，并養(yǎng)成科學(xué)精神。

1.自主繪制真實(shí)數(shù)據(jù)曲線，學(xué)會(huì)獲得信息，解讀信息，進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換

在以往教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生是在教師指導(dǎo)下通過分析教材中的圖示“生長(zhǎng)素濃度與所起作用的關(guān)系”，了解生長(zhǎng)素的生理作用和特性。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是教學(xué)過程簡(jiǎn)單、知識(shí)獲取直接，但不能培養(yǎng)學(xué)生自主獲取信息并思考的能力。因此，筆者嘗試指導(dǎo)學(xué)生首先自主分析課前準(zhǔn)備的一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再繪制相應(yīng)的曲線，從一開始就讓他們參與到教學(xué)活動(dòng)中來。

課前筆者準(zhǔn)備了兩份數(shù)據(jù)表，第一份表是“不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)燕麥胚根的生長(zhǎng)情況的影響”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表1）。先請(qǐng)學(xué)生代表上臺(tái)在黑板上繪制橫坐標(biāo)是生長(zhǎng)素溶液的濃度，縱坐標(biāo)是胚根的平均長(zhǎng)度的曲線，并請(qǐng)其他學(xué)生在座位上畫。有了具體的數(shù)據(jù)，講臺(tái)上和座位上的學(xué)生都畫得非常認(rèn)真。圖像繪制完成后，教師又引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)黑板上的幾幅曲線。在評(píng)選出“優(yōu)秀作品”后，學(xué)生分析“作品內(nèi)涵”，即曲線反應(yīng)了不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)燕麥胚根的影響，在一定濃度范圍內(nèi)，生長(zhǎng)素溶液的濃度與胚根的平均長(zhǎng)度呈現(xiàn)正相關(guān)，超過一定濃度后，生長(zhǎng)素溶液的濃度與胚根的平均長(zhǎng)度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

之后，學(xué)生們根據(jù)第二份數(shù)據(jù)表“不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)燕麥胚芽的生長(zhǎng)情況的影響”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2）在之前繪制的曲線基礎(chǔ)上繪出不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)胚芽的影響（圖1）。繪制完成后，學(xué)生可以從曲線直觀分析得出結(jié)論：不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)胚根和胚芽的影響呈現(xiàn)類似的變化趨勢(shì)，但不完全相同。這樣，具體的數(shù)據(jù)信息就先轉(zhuǎn)化成了形象的圖像信息，再轉(zhuǎn)化為結(jié)論。

接著，筆者提供教材上的圖示“不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)根、芽和莖的相對(duì)影響”（圖2），學(xué)生將其與自己繪制的曲線進(jìn)行比較，進(jìn)一步分析圖像中包含的信息。通過這種形式，學(xué)生更能體會(huì)到理論來源于現(xiàn)實(shí)的道理，并提高學(xué)習(xí)的興趣。

從獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到自主繪制圖表，再通過分析討論得出結(jié)論，在此教學(xué)過程中，由于教師充分引導(dǎo)每個(gè)學(xué)生參與到活動(dòng)中來，不但學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高了，而且他們獲取信息、解讀信息、進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換的能力得到了鍛煉。在不知不覺中學(xué)生感受到了科學(xué)家獲取信息、科學(xué)分析、得出結(jié)論的科學(xué)探索過程。

2.觀察身邊生物學(xué)現(xiàn)象，發(fā)展科學(xué)探究的能力

在校園里隨處可見呈寶塔狀的松樹、修剪呈半球狀的大葉黃楊，這些樹形的塑造都利用了生長(zhǎng)素的生理作用。在學(xué)生了解生長(zhǎng)素生理作用兩重性的概念基礎(chǔ)上，筆者以這些身邊客觀存在的實(shí)例入手，引導(dǎo)學(xué)生探究生長(zhǎng)素生理作用與生產(chǎn)生活實(shí)踐密切相關(guān)的具體問題。

首先，筆者出示課前拍攝的校園里隨處可見的松樹及大葉黃楊的照片，引導(dǎo)學(xué)生觀察，松樹一般呈寶塔狀而大葉黃楊呈半球狀，學(xué)生說出松樹的樹形沒有經(jīng)過修剪而大葉黃楊是經(jīng)過修剪的。接著，學(xué)生取出課前實(shí)地摘取的大葉黃楊的枝條，進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：有的大葉黃楊枝條上的頂芽保留，側(cè)枝基本沒有發(fā)育；而有的枝條，剪去頂芽，側(cè)芽發(fā)育成側(cè)枝（圖3）。

“為什么會(huì)有這樣的區(qū)別？”帶著問題，學(xué)生們繼續(xù)探究。通過閱讀教材內(nèi)容，學(xué)生們知道了頂端優(yōu)勢(shì)，即頂芽?jī)?yōu)先生長(zhǎng)而側(cè)芽受到抑制的現(xiàn)象，如果摘除頂芽，側(cè)芽部位的生長(zhǎng)素濃度降低，側(cè)芽所受的抑制作用就會(huì)減弱，逐漸發(fā)育為枝條。

通過科學(xué)的探究，學(xué)生們很快就體會(huì)到頂端優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)了生長(zhǎng)素的生理作用的兩重性：既能促進(jìn)生長(zhǎng)，也能抑制生長(zhǎng)，也理解了沒有經(jīng)過修剪的松樹呈寶塔狀而經(jīng)過修剪的大葉黃楊呈現(xiàn)球狀。這時(shí)，筆者啟發(fā)學(xué)生說出頂端優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用實(shí)例，他們發(fā)散思維暢所欲言，說了很多例子：如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)果樹進(jìn)行修剪，對(duì)棉花、番茄等農(nóng)作物進(jìn)行摘心都是通過解除頂端優(yōu)勢(shì)達(dá)到增產(chǎn)的目的；而在林業(yè)生產(chǎn)中，通過維持頂端優(yōu)勢(shì)可以獲得大量的材用樹木。

身邊的生物學(xué)現(xiàn)象隨處可見，而仔細(xì)的觀察、提出問題、帶著問題進(jìn)行科學(xué)性的探究，能幫助學(xué)生理解生物科學(xué)原理，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用。

3.通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而開展科學(xué)探究活動(dòng)，初步養(yǎng)成科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道不同濃度的生長(zhǎng)素溶液對(duì)根的影響不同，而探究促進(jìn)插條生根的最適濃度在生產(chǎn)實(shí)踐中十分重要。教材中設(shè)計(jì)的探究活動(dòng)就是以此為中心展開的，這也是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

為了能夠提高課堂效率，體現(xiàn)探究活動(dòng)的效果和意義，養(yǎng)成科學(xué)方法、態(tài)度和精神，筆得將這節(jié)課的探究活動(dòng)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：預(yù)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)。

（1）預(yù)實(shí)驗(yàn)。提前兩周組織了兩組（每組4人）有興趣的開展了探究活動(dòng)的預(yù)實(shí)驗(yàn)。具體如下：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鬏烈宜岽龠M(jìn)迎春花插條生根的適宜濃度。

提出問題：萘乙酸促進(jìn)迎春花插條生根的適宜濃度是多少？

材料器具：一年生生長(zhǎng)旺盛的生理狀況基本一致的迎春花枝條28根，枝剪，蒸餾水，0.1 mol/L的NaOH溶液，燒杯，量筒，玻璃棒，萘乙酸等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①配制溶液：配制2、4、6、8、10、12 ppm濃度的萘乙酸溶液；

②制作插條：一年生迎春花枝條、長(zhǎng)約10-15cm、帶芽（3個(gè)）、去成熟葉，下端剪成光滑斜面，分成7組，每組4支；

③處理插條：浸泡法，使用不同濃度的萘乙酸溶液浸泡枝條（下端），深約1.5 cm，處理24h后取出，晾干4h；

④水培觀察：將處理后的六組插條，再加一組對(duì)照組（不經(jīng)處理），下端浸泡在清水中；

⑤觀察記錄：水培9d，每天固定時(shí)間觀察生根數(shù)，填寫數(shù)據(jù)表（表3）并繪制曲線；

⑥結(jié)果分析：生根數(shù)最多的為適宜濃度；

⑦表達(dá)和交流討論。

進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)為正式實(shí)驗(yàn)摸索了條件，也可以檢驗(yàn)此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可行性，避免設(shè)計(jì)不周，盲目開展實(shí)驗(yàn)而造成的浪費(fèi)。通過開展此預(yù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們查閱很多資料，了解到配制萘乙酸溶液可以加入NaOH助溶解，制作插條時(shí)要注意盡量避免差異，此實(shí)驗(yàn)處理插條采取浸泡法，所以處理時(shí)間要長(zhǎng)，如果采用蘸沾法，處理插條的時(shí)間要短，通過水培觀察生根數(shù)效果較好，每天在固定的時(shí)間進(jìn)行觀察等。

（2）正式實(shí)驗(yàn)。在開展正式實(shí)驗(yàn)之前，學(xué)生先匯報(bào)了預(yù)實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)果。結(jié)果表明：4ppm濃度的萘乙酸為促進(jìn)迎春花插條生根的適宜濃度。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行分組正式實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們選擇0.2ppm作為濃度梯度，利用3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0ppm濃度的萘乙酸浸泡枝條，再按照預(yù)實(shí)驗(yàn)的步驟進(jìn)行觀察記錄和分析，兩周后的課堂上組織小組內(nèi)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況，并在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行交流討論。

因?yàn)檫M(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)，避免了很多探索的過程，確保順利開展正式實(shí)驗(yàn)，有一些組得出4.8ppm的萘乙酸是促進(jìn)迎春花插條生根的最適濃度（表4），但也有不少組得出其他不同的結(jié)論。學(xué)生也在交流時(shí)分析原因，如制作插條時(shí)有差異存在，配制的萘乙酸溶液的濃度存在問題等。

通過開展預(yù)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們比較順利的開展了課堂探究活動(dòng)，獲得了促進(jìn)迎春花插條生根的最適濃度；并在此基礎(chǔ)上，更深刻的體會(huì)到生長(zhǎng)素生理作用的兩重性。

在“生長(zhǎng)素的生理作用”這節(jié)的教學(xué)過程中，教師采用多種教學(xué)手段，使學(xué)生們變被動(dòng)為主動(dòng)，積極的參與到各項(xiàng)活動(dòng)中，培養(yǎng)了搜集和處理科學(xué)信息的能力，并在探究過程中，積極參與交流與合作，切身體會(huì)到探究的科學(xué)方法，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成求實(shí)、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)的科學(xué)精神。教書育人不是一節(jié)課的時(shí)間和過程，如果教師能積極采用多種教學(xué)手段相結(jié)合的教育模式，持之以恒，在進(jìn)一步提高國民素質(zhì)的方面，一定能有所收獲。