基于科學探究培養科學思維的教學設計

彭汀汀

摘要：通過一系列探究活動的串聯，引導學生主動獲知植物吸水和失水的奧秘。與此同時，圍繞如何開展探究活動，如何收集、分析數據資料和實驗現象，師生共同參與討論，關注動態生成，以期培養與提升學生的科學思維能力。

關鍵詞：植物吸水 植物失水 科學探究 科學思維 初中生物學

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

1教材分析與設計思路

“植物吸水和失水”是蘇教版生物教材七年級上冊第五章第三節“植物生長需要水和無機鹽”中的重要概念。教材首先安排了一個觀察實驗，引導學生通過觀察鹽水和清水中植物幼苗的狀態，從而得出外界溶液濃度影響植物吸水和失水。而后，教材呈現“根細胞吸水和失水模式圖”，圖文結合說明外界溶液濃度與植物細胞吸水和失水的關系。在教學中，筆者嘗試設計“美味涼菜館——顯微觀察間——科學解密室”三個教學環節（圖1），從構建的生活情境出發，引導學生提出問題并作出假設，通過相關探究活動的串聯，培養學生歸納與概括、演繹與推理、批判性思維等科學思維能力。

2教學目標

①通過層層探究，理解植物吸水和失水的原理;通過設計與完善實驗方案，學會開展科學探究。

②通過探究方案設計、實施過程中的組內合作、組間互評，培養比較與歸納、總結與概括及批判性思維等科學思維能力。

③通過分析生活、生產中“拌菜、燒苗、合理施肥”等實際問題，學會知識的遷移與運用，養成留心觀察、善于思考的科研態度。

3教學過程

3.1美味涼菜館

3.1.1構建情境，導入新課

教師創設情境：美味的涼拌蔬菜時常出現在家家戶戶的餐桌上，而白糖往往是涼拌菜中不可或缺的調味料。那么，拌入白糖的蔬菜會發生怎樣的變化呢？教師在蔬菜籃中提前準備好蘿卜、西紅柿、青菜和洋蔥等。各學生小組選取蔬菜籃中的蔬菜，切成合適大小放入培養皿中，拌入白糖，并觀察實驗結果。

3.1.2觀察現象，提出問題

學生通過操作，發現以下現象：①蔬菜拌入白糖，靜置一段時間后，培養皿中的液面會升高;②加入白糖的量越多，蔬菜出水的量就相對越大。教師要求學生結合發現，嘗試提出本組想要探究的問題。同時，介紹初中化學教材中有關溶液濃度與溶質關系的內容，鋪設跨學科知識橋梁以幫助學生提出問題。

3.1.3分析討論，設計探究

學生先組內討論，初步制定探究方案;而后，不同小組進行組間互評，修改完善本組的探究方案。教師巡視，引導學生思考：①不同探究角度會導致不同的實驗變量，本組的實驗變量是什么？②實驗設計中要怎樣體現單一變量？對照組和實驗組設計是否合理？③如果以“外界溶液濃度對細胞吸水或失水的影響”為探究問題，該怎樣設計探究實驗？在師生討論過程中，學生的思維被充分激活，體會到可以以“外界溶液濃度”“蔬菜切塊大小”“植物細胞結構特點”等不同的變量進行多角度開展探究活動。

設計意圖：“學習不能與其發生和存在的情境分離”，教師從生活情境出發，結合動手操作，激發了學生的學習興趣，開啟了學生的思維之旅。開放性不唯一的探究思路，還原了科學探究的真實過程，讓學生思維的發散性得以培養和提高。

3.2顯微觀察間

教師提出過渡性問題：蔬菜拌入白糖后，培養皿中的液面會升高，這些液體來自哪里？細胞是植物體的基本組成單位，拌糖前后，細胞會不會發生一些變化？該怎樣設計相關探究實驗？

教師出示“質壁分離”實驗步驟，供學生參考借鑒。各學生小組充分思考、討論后，開展探究并完成表1。

設計意圖：學生通過觀察細胞，將思維從宏觀帶入微觀，從而體會到“每一個生物科學問題的答案都必須在細胞中尋找”。“制作洋蔥鱗片葉表皮標本”是學生已有的實驗經驗，“質壁分離”是學生高中待學習的探究實驗。此處將兩個實驗融合起來，有利于學生無縫對接初高中生物學知識。

3.3科學解密室

各小組間比對實驗記錄單，思考：①細胞吸水或失水時液泡的大小如何？②外界溶液濃度與細胞液濃度的大小和細胞吸水或失水的關系如何？③細胞吸水或失水時，水分子的運動方向如何？

通過比對、分析、討論，學生逐步得出：細胞吸水時，液泡大而充盈;細胞失水時，液泡小且不飽滿。外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水;外界溶液小于細胞液濃度時，細胞吸水。水分子的運動方向有出有入，但整體來說，細胞吸水時，進入細胞的水分子數大于出細胞的;細胞失水時則相反，出細胞的水分子數大于進細胞的。

教師進一步展示農業常用肥料（尿素、磷酸二銨、硫酸鉀等）的使用濃度，引導學生分析“燒苗”現象的產生原因。

設計意圖：教師以問題串的形式幫助學生進行總結、梳理，從實驗直觀感知中抽象、概括出生物學知識。教師引入生產實踐問題，使學生在真實情境中解決問題，實現知識的遷移，體會知識對生產實踐的指導意義。

4教學反思

本節課的教學設計以解決問題為驅動，以探究活動為主線，讓學生親歷從宏觀到微觀、從設計到實施、從現象到本質、從知識到應用等生物科學發展歷程，培養了學生的科學思維和科學探究能力。在探究過程中，教師提供多種實驗材料，鼓勵學生多角度提出問題，采用自評、組評、師評、生評等多元化評價方式，力求不限制學生科學思維的發散性和創造性。同時，教師利用問題串、實驗方法借鑒等手段，引導學生的探究活動圍繞本節課的知識體系展開，保證了科學探究的方向性和有效性。