培養學生科學思維的探究式教學設計

李玥 黎云祥

摘 要：本文以時間軸為主線敘述植物生長素的發現過程，同時創設問題情境，設計問題梯度，引導學生自主學習、合作探究，主動構建知識結構體系，從而培養學生的科學思維和科學探究的能力。

關鍵詞：科學思維；科學探究；批判性思維；教學設計

一、 教材分析

本節內容選自人教版生物必修3《穩態與環境》第3章第1節。這部分內容既可以對第1、2章動物體的穩態與調節進行總結和延伸，又為繼續探索生長素的生理過程和其他植物激素進行引導和鋪墊，起到了承上啟下的作用。通過學習這部分內容，學生能夠掌握科學研究的方法，體驗科學探究的過程，培養科學設計實驗的能力，因此，為了讓學生更好地掌握，筆者把本節內容分為生長素的發現過程和生長素的產生、運輸和分布兩個課時。

二、 教學目標

為更好地貫徹落實新課程標準，培養學生的生物學學科素養，筆者制訂了以下教學目標：

（一） 科學思維

1. 歸納與概括：基于植物生長素的探究歷程，概括出生長素的產生部位、作用部位、植物激素的概念等內容。

2. 批判性思維和創造性思維：指出科學家實驗中存在的不足之處并設計改正方案。

（二） 科學探究

通過分析植物生長素的發現歷程，強化對照實驗原理和單一變量原則，體驗科學探究過程，培養科學探究能力，鍛煉實驗設計思路，訓練邏輯思維的嚴密性和嚴謹性。

（三） 社會責任

結合本地資源，把植物向光性原理應用到生產生活中。

三、 教學重難點

教學重點：植物生長素的發現過程。

教學難點：科學家探究實驗中存在的不足之處及改正措施；探究式實驗的設計。

四、 教學過程

教師活動學生活動設計意圖

（一） 情境設疑，導入新課

教師展示一株直立生長的盆栽，請學生思考，自然條件下盆栽怎樣才能夠彎曲生長？并說明原因。

學生傾聽思考以日常生活現象導入新課，讓學生在真實的情景中運用生物學知識，激發學習興趣。

（二） 合作探究，進入主題

1. 19世紀末 達爾文

達爾文最先注意到植物向光性的現象，并設計以下實驗進行探索（見圖1）。

提問：（1）觀察圖片，分別描述實驗現象。（2）構成對照實驗的原則是什么？（3）上述哪些實驗可以形成對照實驗？指出其自變量，說出每組對照實驗分別可以得出什么結論。

教師給予學生適當的時間進行小組討論。

圖1 達爾文的實驗示意圖

小組討論后，派代表表述討論結果，組間相互修正，最后聽老師總結，得出結論。

通過分析實驗現象，強化對照實驗原理和單一變量原則，引導學生自主探究、合作學習，充分發揮學習的主動性。

2. 1910年 鮑森·詹森

達爾文雖未驗證自己提出的假設，但卻指引著年輕一代進行探索，其中包括鮑森·詹森（見圖2）和拜爾（見圖3）。

教師提問：（1）觀察圖片，分別描述現象。（2）以上實驗是否構成對照實驗？請說明原因。（3）該實驗是否存在不足之處？如果有，請改正。

圖2 鮑森·詹森實驗示意圖

學生分析實驗后，討論、交流，得出結論，派代表闡述結果。引導學生在觀察實驗的基礎上提出新的問題，發展學生的批判性思維和創新性思維；進一步強化對照實驗原理和單一變量原則。

3. 1914年 拜爾

教師提問：（1）觀察圖片，描述現象。（2）該實驗為什么要在黑暗條件下進行？（3）以上實驗是否構成對照實驗？請說明原因。

圖3 拜爾的實驗示意圖

分析實驗現象，回答相應問題。鼓勵學生由宏觀到微觀、由現象到結論，培養學生圖文信息轉化的能力。

4. 1928年 溫特

溫特的實驗（見圖4）進一步證明了上述三個科學家實驗結論的正確性。

教師提問：（1）觀察以上圖片，描述現象。（2）該實驗是否完善以及如何改進？

圖4 溫特的實驗示意圖

認真思考討論并回答問題，質疑實驗并提出改正意見。引導學生領會介質轉移實驗的方法，發展學生的科學探究能力，訓練學生形成嚴密的科學思維。

5. 其他科學家的探索歷程

課件展示以下內容：

1931年，郭葛從 中提取出 ；1946年，科學家從 中分離出生長素，并確定其化學本質是 ；之后研究發現，植物體具有生長素效應的物質還有 和 等。

閱讀教材P47到P48相應內容，填空。培養學生的自主學習能力。

五、 教學反思

整個教學過程，由傳統的直觀教學轉變為啟發式教學，形成以“學生為主體，教師為主導”的新型教學模式。通過設計環環相扣的問題梯度，鼓勵學生在合作與交流中主動建構知識結構體系，培養學生的主人翁意識，最終實現有意義學習。同時，在分析探究性實驗的基礎上提出新的問題，訓練學生的批判性思維，發展學生的創新性思維，最終培養學生的科學思維。

（通訊作者：黎云祥）

作者簡介：

李玥，黎云祥，四川省南充市，西華師范大學生命科學學院。