重演植物生長素發現過程，培養學生科學探究和批判性思維

曾燕

摘? 要：以“植物向光性原因”為問題情境，通過問題串和任務，引導學生重演植物生長素的發現過程，并對生物學現象進行觀察、提高、設計實驗、結果預測與交流，發展學生的科學探究能力和批判性思維。

關鍵詞：重演;任務;植物向光性;科學探究;批判性思維

科學探究是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力。學生應在探究過程中，逐步增強對自然現象的好奇心和求知欲，掌握科學探究的基本思路和方法，提高實踐能力;在探究中，樂于并善于團隊合作，勇于創新。

評判性思維是“為決定相信什么或做什么而進行的合理的、反省的思維”，在真實的生物學情景中發現，發現“矛盾”產生思維沖突，尋找證據，做出判斷，是培養批判性思維的有效方法。

近年來，以實驗形式考查科學探究能力不論在選擇題、還是大題都占有一定的比例，科學史的經典實驗的考查更是近年高考題的特色。在傳統的課堂教學中，很多老師都忽視了科學史的經典實驗的育人價值，例如：在生長素的發現過程中，教師普遍做法是著重分析生長素發現史中幾位科學家的實驗結果，在此基礎上解釋植物向光性的原理，卻忽視了這幾個實驗中蘊含的實驗原理、方法技術及科學家的思想和精神，學生僅靠課本簡單的實驗過程和結論并不能拿高分，更不能發展其科學探究能力和批判性思維。因此，筆者認為，若要使學生牢記基礎知識的同時，提升其科學探究能力，應讓學生重演科學家的探索思路、理解科學的本質和方法，在重演過程提出自己的見解，同時學習科學家為科學的獻身精神，這對發展科學探究能力和批判性思維都有著重要的作用。

一、以植物向光性為情景，引導學生學會觀察現象、提出問題

《中國高考評價體系》和新課程標準作為新高考的命題依據，而情景則是中國評價體系的載體，它要求考生能用書本知識、概念原理等解決情景中的問題?；谝陨蟽热?，筆者認為植物生長素的發現過程可以以植物的向光性作為情景，一景貫穿全文，最后用科學家的思想與方法解釋向光性的原因，為了使文章更生動、更符合近年高考趨勢，本人以一首小詩作為情景，創設情景：應憐屐齒印蒼苔 ，小扣柴扉久不開，滿園春色關不住，一支紅杏出墻來并展示盆栽植物生長現象，設問：都體現了植物的什么現象？植物向光生長（出墻來）的原因是什么？通過以上問題導入本節的主題，科學家尋找植物向光性原因的探索歷程。

二、領悟達爾文父子科學探究思維

筆者認為，提出問題是科學探究的前提，所提出的問題對學生而言具有強烈的興趣導向。生物學家達爾文父子探索植物向光性的經典實驗蘊含的實驗原理、基本方法和技術，包含對照原則、自變量、因變量等都是需要學生掌握的，因此，筆者在授課過程中，教師創設以下問題串：①對照組和實驗組分別是？②哪些實驗組形成對照？分析自變量，因變量、結果和實驗結論？③為什么尖端會影響尖端的下面一段生長彎曲，能做出哪些推測？通過層層遞進的問題，讓學生分析實驗變量和結論的基礎上，領悟達爾文父子的科學探究思維。同時使教學順勢過渡到其他科學家的實驗。

三、結合假說—演繹法設計實驗，重演科學家思維，發展科學探究能力

作出假說是解決問題的第一步，針對生物學家達爾文父子經典實驗提出了兩個推測，筆者在授課中要求學生根據這兩個推測：①假說1：胚芽鞘尖端能產生某種影響傳遞給下部，②假說2：彎曲生長的原因是尖端下部的化學物質分布不均勻引起的。針對假說1：胚芽鞘尖端能產生某種影響傳遞給下部，教師設問：你能做出怎樣的假說？針對學生假說，引導分析變量，教師進一步設問：如何設置實驗1驗證假說？請根據教師所提供的實驗材料設計實驗過程，畫出示意圖，并預測實驗結果。提供的材料有：①長勢相同的胚芽鞘若干、②單側光源、③刀片、④云母片（物質不可通過）、⑤透水的瓊脂片（物質可通過）。小組為單位，通過討論、交流設計實驗和預測結果，學生代表分享展示。教師對學生設計的方案，從實驗變量和遵循原則上引導分析、評價，并給以肯定。

針對假說2：彎曲生長的原因是尖端下部的化學物質分布不均勻引起的，教師先布置課堂作業，課本P95“概念檢測2”，學生代表分享展示，教師點評，并創設情景：C組的結果給你們有何感悟？教師總結：尖端下部的化學物質分布不均勻胚芽鞘就會彎曲生長，教師設問：如何驗證彎曲生長的原因是尖端下部的化學物質分布不均勻引起的，根據教師所提供的實驗材料設計實驗2過程，畫出示意圖，并預測實驗結果。提供的材料有：長勢相同的胚芽鞘若干、暗箱、單側光源、刀片。小組為單位，通過討論、交流設計實驗和預測結果，學生代表分享展示。教師對學生設計的方案，從實驗變量和遵循原則上引導分析、評價，并給以肯定。

通過兩次引導學生自主設計實驗、預測實驗結果、小組合作交流，重演鮑森.詹森和拜爾科學家思維，發展學生科學探究能力。

四、回歸課本，指出科學家實驗不足，培養批判性思維

在滲透科學史的課堂上，教師應引導學生辯證地看待事物，善于質疑、善于突破定向思維。例如，在本節課中，筆者提出了以下問題：實驗設計1類似哪個科學的探究實驗？學生回答后，設問：鮑森.詹森的實驗是否科學？你們設計的實驗嚴謹還是鮑森.詹森？通過對比學生自己設計的實驗，指出科學家的不足之處，能直接增加學生的成就感和提升學生學習生物的情趣，同時培養了學生敢于質疑和批判性思維。

組織學生以探究和驗證的形式進行了主動學習是發展科學探究能力和培養批判性思維的關鍵。本節課通過引導學生探究、驗證、合作交流、思維判斷、最后解釋植物的向光性的原因。在此過程中，學生站在科學家的高度進行有效的學習，有助于學生掌握科學探究的各要素的思想方法和理解科學家的本質，提升學生的科學探究能力和批判性思維。無論是對近幾年高考?？嫉摹皩嶒炘O計思路”，還是分析“實驗結果類”的解題能力都會得到相應提升。

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