神奇的植物

李佩寧

植物朝著有陽光的方向生長，看起來是一個很簡單的事實，但其所蘊含的科學道理卻不能用一句簡單的“植物就是要向著有陽光的方向生長”向學生解釋。因為這樣做會使學生僅僅死記硬背了這個事實，卻錯失了理解更重要的科學規律：科學是通過觀察事實，從事實中抽象出規律，再回到事實中進行證明的過程。

一、課程重點

本節課旨在讓學生自己設計實驗方案、設置對照組、記錄實驗數據并嘗試證明植物具有趨光性這一現象，體會如何完成一個科學實驗，并對為何植物具有趨光性做出猜想和推斷。通過本節課，學生不但可以學習到植物的向性運動，更重要的是建立科學實驗的思維和批判性思維，從而在今后面臨復雜的現實問題時，能夠抓住問題的關鍵點，提出解決方案并迅速整理思路和做法，提高解決實際問題的能力。

【涉及領域】生物、科學、工程

【建議年級】小學中年級

【建議時間】110分鐘（除植物生長時間）

【材料】紙板、剪刀、種子（蘿卜、黃豆或小麥種子）、鞋盒、膠帶、花盆和土壤（或者培養皿和棉花）、光源（LED臺燈）

二、課程任務

將學生們分為幾個小組，讓學生嘗試設計一組能夠證明植物趨光性的實驗。本節課中，學生應當運用嚴謹的科學實驗流程設計實驗，嘗試從多種影響因素里面分離出需要研究的因素——光照，通過合理的實驗設計過程、設立對照組等手段，來更好地證明植物具有趨光性。

三、課程步驟

1.導入（10分鐘）

教師可以給學生播放一段影片，或者預先制作一個植物暗盒（見圖1）。

如圖1所示，暗盒里的植物生長過一段時間以后，會明顯地向著光源的方向彎曲。教師請學生進行觀察，并用以下問題進行引導式提問。

（1）猜測一下為什么盒子里的植物會向著有光的方向生長？

（2）是否因為其他因素，造成了盒子里的植物向著一個方向生長，而非光照？

（3）如果將盒子換一個方向進行擺放，實驗結果是否會不一樣？

（4）如果驅光生長的假設是正確的，那么怎么解釋一些植物（如爬山虎）沿著墻壁生長的特性？

（5）如何解釋室外的植物向上生長的特性？

（6）總結一下，植物都有哪些生長的特性？

（7）為什么植物體現出了以上特性？

2.宣布任務及評價量規（5分鐘）

【宣布任務】小組合作，設計實驗證明植物具有趨光性。宣布任務后，呈現評價量規（見表1）。

3.提出假設（10分鐘）

教師整理前面學生對問題的解答，并組織各小組討論：植物體現出了哪幾種特性？為什么體現出了這幾種特性？教師可以將提出的所有猜想記錄在黑板上。影響因素包括但不限于光、重力、新鮮空氣、觸摸、濕度大的空氣、溫度、風、聲音、震動、顏色、細菌、氣壓、土壤，等等。

經過小組的討論，教師應當再次宣布本課程的主要任務是驗證一個假設：植物會向著有光的方向生長，而不是受到其他因素的影響。教師要告知學生：在考慮如何設計實驗方案的時候，應當首先考慮怎樣證明植物朝某個方向生長，并且只是受到了光而不是其他因素的影響。

4.“對照組”和“實驗組”解惑（10分鐘）

教師向學生出示一組雙胞胎圖片（見圖2），對學生進行提問：她們生下來的時候長相相同，是什么原因造成了她們現在有這么大的差異？

學生會做出各種各樣的預測。各種預測都是有可能性的，教師可以告知學生：左邊的是一位“老煙民”，右邊這位不吸煙，吸煙這個因素，造成了最大的差異。請學生思考：怎么能夠證明是因為吸煙這個因素造成了雙胞胎的差異？在人身上做實驗比較困難，時間會很漫長，可以用植物實驗來進行進一步的思考。

比如，教師出示圖3所示的植物圖片，請學生猜測為什么這盆植物枯萎了。學生會做出各種各樣的猜測，教師需要引導學生結合雙胞胎的案例進行思考。有的學生會提出，在沒有得到進一步信息之前，可能性有很多。

教師接下來展示下一張圖片：兩盆植物放在同樣的位置上，唯一的不同是一盆沒有澆水（見圖4）。向學生提問：為什么右邊的植物枯萎了？進一步追問：為什么不是因為其他的因素造成了植物的枯萎？

學生們會很快理解到，在一個實驗中，如果要判斷一個因素起到了決定性的作用，最好的辦法就是在其他條件都沒有改變的情況下，僅僅改變需要觀測的那個因素。用做參考的那一組就叫做“對照組”，參加實驗的那一組叫做“實驗組”。

5.思考實驗（10分鐘）

教師向學生提問：在上面列舉出的諸多影響因素里面，怎樣設計不同的實驗方案來進行判斷？

水：一盆不澆水，一盆放在附近正常生長；

風：一盆放在電風扇旁邊不斷地吹，另一盆正常；

溫度：一盆使用電暖氣進行不間斷加溫，另一盆正常；

……

請學生們提出實驗方案，由教師進行補充，或是教師提出實驗方案，由學生進行評估，并預測會有什么現象發生。

6.設計實驗方案（25分鐘）

科學的實驗方案應當遵循一定的流程。在一個設計良好的實驗中，所有會影響到實驗結果的因素都應該保持相同，而只變化需要驗證假設中的那個因素。一種很好的辦法是設置對照組。這樣如果實驗組和對照組實驗的現象產生了差異，那么就可以歸結為兩組實驗中發生改變的那個因素產生了影響。

將學生們分組，各小組仔細考慮如何設計實驗過程才能夠分離“光照”這一因素，證明或者證偽這一假設。各小組應當進行討論，然后畫出設計圖紙，交給教師進行檢查。種子的發芽和生長一般需要幾周的時間，可以請學生們查詢種子的發芽和生長時間，然后安排好每天澆水和觀察的時間，并設計好實驗報告（見表2）。

除了書面的實驗記錄，如果有條件，還可以安排學生對實驗箱進行照相記錄，最后可以附在實驗總結報告中。

7.分析數據（15分鐘）

實驗數據包括觀察數據和測量數據。在實驗告一段落時，應該對實驗數據進行分析，看一看數據有什么規律，或者整理成為圖表，這樣常常可以更清晰地表現數據的規律。

在所有的數據收集完成以后，教師可用以下問題來引導學生進行深入思考。

（1）你收集的數據有什么規律？

（2）實驗組和對照組的因素有什么異同？這樣的異同是怎樣反映在實驗數據當中的？

（3）實驗的結果能不能證明預先提出的假設？

（4）是否避免了其他所有因素的影響，而單單證明了光照對植物的影響？

（5）如果實驗數據不能夠支持假設，那么實驗還存在哪些缺陷？如何改進？

通常，學生們會清楚地發現，對照組的設立會有效地排除其他影響因素，而清晰地體現出植物的趨光性。如果實驗沒有成功，教師要幫助學生分析是哪一個步驟出現了問題，并引導學生尋求改進的方法以修正這些問題。而對于植物為什么具有趨光性，教師也應當要求各小組提出假設，并設想實驗方案來驗證假設。

數據分析完成以后，給各小組一段時間將實驗的整個過程和數據分析整理為實驗報告，用于展示和存檔。

8.總結和展示（25分鐘）

教師應給每個小組至少五分鐘的時間，讓其在講臺上進行展示。展示內容應當包括實驗設計思路、分工情況、整個實驗過程和展示實驗記錄，以及最后的實驗數據分析。教師和其他學生可以向臺上展示的學生提出問題和建議，臺上的學生應當對問題進行解答和分析。

（責任編輯 張慧籽）endprint