利用科學史發展科學思維的教學設計

張秀梅

一、指導思想與理論依據

生長素的發現過程的教學，是以新課標“在情境中進行科學探究，科學思維獲取概念，發展生物科學素養”的基本理念為指導思想，在教學中，讓學生從常見的生活現象出發，主動發現問題，引導學生像當年科學家那樣參與到探究實驗的設計、分析過程中，主動建構知識、發展科學思維，感悟到科學家的科學態度與科學精神。

二、教學背景分析

（一）教學內容在課標中的地位與作用

課標要求“概述植物激素的發現和作用”是植物個體水平的穩態與調節，揭示了植物體維持穩態的調節方式──激素調節，與第1、2章內容并列共同組成個體水平的穩態調節知識體系。

（二）教材內容分析

本節課選自人教版必修3第3章，本章內容主要包括植物生長素的發現、生長素的生理作用、其他植物激素三個部分，“植物生長素的發現過程”是本章的開篇節。教材通過層層深入揭示了生長素的發現過程，并初步了解生長素作用──促進生長，為繼續探索生長素的生理作用及其他植物激素的學習奠定基礎。

生長素的發現史滲透著科學的思維方法和研究方法，體現了科學探究的一般過程。利用胚芽鞘作材料，讓學生參與到探究的過程中，在探究過程中體驗科學的本質、方法，并獲取知識。體會科學家嚴謹的治學態度和不斷探索的科學精神。

（三）學生情況分析

本章內容在學生學習《動物和人體生命活動的調節》之后，學生對于生物的調節作用有了一定的認識。植物向光性現象，學生在日常生活中有過接觸，具有一定的感性認識，但學生從現象揭示本質的思維方式淡薄。在學習酶的發現、光合作用的發現、遺傳定律的發現等內容時，體會了科學研究的方法，知道實驗設計的一般原則，但學生的邏輯思維及實驗設計的嚴謹性不足。因此，在教學過程中，通過精心設疑，引導學生探討，并與科學家進行比較，體會實驗的嚴謹性。

三、教學目標

（一）情感態度與價值觀目標

1、體驗生長素發現的過程和方法，認同科學是一個不斷深化的過程。

2、學習科學家嚴謹、細致、認真、求實的科學態度以及對真理不懈追求的科學精神。

（二）能力目標

1、嘗試從現實生活中提出可以探究的問題，并作出假設、構思實驗方案、預期結果并分析結果。

2、觀察、分析、推理的邏輯思維和科學探究。

（三）知識目標

1、概述生長素的發現過程

2、嘗試解釋植物具有向光生長的原因

四、教學方式

生長素的發現史滲透著科學的思維方法和研究方法，體現了科學探究的一般過程。利用胚芽鞘作材料，讓學生參與到“疑——探——論——再疑——再論”的生長素的發現的探究過程中，在探究過程中體驗科學的本質、方法（觀察-問題-假說-設計實驗-證實或證偽-繼續實驗），并獲取知識。體會科學家嚴謹的治學態度和不斷探索的科學精神。

五、教學過程

為實現本節課的教學目標，我精心設計了“疑——探——論——再疑——再論”6個環節引導學生探究植物向光生長的原因。

（一）疑——為什么向光生長

觀察課前培養在窗臺上的小麥幼苗。

問題：看到什么？想到什么？學生舉出現實的生活中植物向光性的實例，是否考慮過向光性的原因？怎么證明？

在學生發表意見以后，介紹達爾文的觀察與思考、實驗材料。

（二）探——向光生長的原因

在探究向光生長的原因時，采取任務驅動，分析實驗和設計實驗相結合，比較自己的設計和科學家設計實驗的區別，解決向光生長的外因、內因，問題設計依次為：

1、胚芽鞘彎向光源生長需要什么條件？

2、有單側光就會向光彎曲嗎？

3、感光部位在哪里？

4、生長彎曲的部位在哪里？

5、尖端如何控制尖端下部？兩者之間可能的聯系是什么？

展示達爾文的假設：單側光照射尖端產生某種刺激，傳遞到下部，引起背光面比向光面生長快，因而出現彎曲生長。

你對達爾文的假說有何觀點？如何證明？

展示詹森、拜爾的實驗，體會二者的實驗殊途同歸，異曲同工之妙。

質疑：確信若尖端產生了某種物質，怎樣證明？學生設計實驗

展示溫特實驗，引導學生得出結論，定性證明尖端確實產生了某種物質。補充定量分析的實驗介紹。

6、生長素的化學成分是什么？

7、如何證明吲哚乙酸就是生長素呢？

梳理總結生長素的科學發現過程

（三）論——嘗試解釋植物向光生長的原因

學生根據實驗探究生長素的發現過程，回扣本課第一環節的問題，解釋植物向光生長的原因，培養學生的歸納總結及語言表述能力。

（四）再疑——生長素分布不均的原因

1、胚芽鞘背光側生長素為什么會多于向光側？

2、可能的原因？能否設計實驗證明猜想的正確與否？

（五）再論——植物向光生長的原因

學生再論植物向光生長的原因？

展示最新有關植物向光生長的科學研究資料

六、教學評價

（一）過程評價

提出假設、推理、設計實驗、交流展示、評價他人、歸納總結等過程中的參與積極性及效果評價。

（二）解決問題評價

解釋植物向光生長的原因

（三）課后練習評價

七、教學特色

本節課通過觀察教室窗臺上培養的小麥幼苗，讓學生發現問題，利用胚芽鞘作材料，讓學生參與到“疑——探——論——再疑——再論”的生長素發現的探究過程中，在探究過程中體驗科學的本質、滲透科學的思維方法和研究方法（觀察-問題-假說-設計實驗-證實或證偽-繼續實驗）。

本節課在解決植物向光生長原因的探究過程中，把學生的探究與教材中提供的科學家探究的素材巧妙的結合在一起，并與科學家的研究方法與過程進行對比，尋找異同點，從而體會科學研究的實驗方法和嚴謹的邏輯思維過程，體會科學家嚴謹的科學態度和不斷探索的科學精神。

本節課與以往教學設計相比最突出的創新是根據學生的思維特點增加了“生長彎曲的部位在哪里？”的問題探究，使得“尖端控制下部”的問題繼續再探符合思維的邏輯關系。

形成的科學思維使學生獲取概念、形成生命觀念、進行科學探究和擔當社會責任的生物學素養急速提升，因此，課堂教學中引導學生高效形成科學思維的教學過程值得我們下大力氣去探討。