高中生物教学中实现科学探究的方法实践策略
高中生物教学中实现科学探究的方法实践策略 “生长素的生理作用”是高中生物人教版必修3 - “稳 态与环境”第三章“植物的激素调节”中的第二节内容。本 节课的教学目标是在学习第一节“植物生长素的发现”,了 解生长素的发现过程,以及生长素的产生、运输和分布的知 识的基础上,进一步分析阐述植物生长素的生理作用,列举 生长素作用的两重性,描述植物顶端优势的现象、原因、解 除方法及应用,并举例说明生长素类似物在农业生产实践中 的作用,探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度。 以往的教学活动,一般是教师先分析图示“生长素浓度与所 起作用的关系”,得出生长素生理作用的两重性;再通过阅 读资料、分析例题等形式理解生长素在农业生产中的应用; 最后通过实验,使学生直观感受生长素促进插条生根的作 用。这样的教学方法虽然能够顺利地完成教学任务,但却缺 少学生的自主参与,学生的学习兴趣较低,只是被动地在听 在记在做而已,学习效率低,学习效果差。 当今世界,科学技术迅猛发展,国际竞争日趋激烈,国家的发 展和强大越来越取决于劳动者的素质,而创造性强、行动能 力突出将是对高端人才的重要要求。为适应时代发展的需要, 《普通高中生物课程标准(实验)》的基本理念中特别倡导探 究性学习,力图促进学生学习方式的变革,引导学生主动参 与探究过程、勤于动手和动脑,逐步培养学生搜集和处理科 学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分 析和处理问题的能力,以及交流与合作的能力等,重在培养 具有创新精神和实践能力的人才。 鉴于此,笔者对这节课的教学设计思路如下:在突出生物学 基本事实、核心概念的基础上,启发学生切身体会如何获得 信息并进行信息转换,在实践中进行科学探究,并养成科学 精神。 一、可主绘制真实数据曲线,学会获得信息,解读信息,进行 信息转换 在以往教学实践中,学生是在教师指导下通过分析教材中的 图示“生长素浓度与所起作用的关系”,了解生长素的生理 作用和特性。这种形式的优点是教学过程简单、知识获取直 接,但不能培养学生自主获取信息并思考的能力。因此,笔者 尝试指导学生首先自主分析课前准备的一系列实验数据,再 绘制相应的曲线,从一开始就让他们参与到教学活动中来。 课前笔者准备了两份数据表,第一份表是“不同浓度的生长 素溶液对燕麦胚根的生长情况的影响”的实验数据(表1)。 先请学生代表上台在黑板上绘制横坐标是生长素溶液的浓 度,纵坐标是胚根的平均长度的曲线,并请其他学生在座位 上画。有了具体的数据,讲台上和座位上的学生都画得非常 认真。图像绘制完成后,教师又引导学生评价黑板上的几幅 曲线。在评选出“优秀作品”后,学生分析“作品内涵”,即 曲线反映了不同浓度的生长素溶液对燕麦胚根的影响,在一 定浓度范围内,生长素溶液的浓度与胚根的平均长度呈现正 相关,超过一定浓度后,生长素溶液的浓度与胚根的平均长 度呈现负相关。 之后,学生们根据第二份数据表“不同浓度的生长素溶液对 燕麦胚芽的生长情况的影响”的实验数据(表2)在之前绘制 的曲线基础上绘出不同浓度的生长素溶液对胚芽的影响(图 Do绘制完成后,学生可以从曲线直观分析得出结论:不同浓 度的生长素溶液对胚根和胚芽的影响呈现类似的变化趋势, 但不完全相同。这样,具体的数据信息就先转化成了形象的 图像信息,再转化为结论。 接着,笔者提供教材上的图示“不同浓度的生长素溶液对 根、芽和茎的相对影响”(图2),学生将其与自己绘制的曲线 进行比较,进一步分析图像中包含的信息。通过这种形式,学 生更能体会到理论来源于现实的道理,并提高学习的兴趣。 从获得实验数据到自主绘制图表,再通过分析讨论得出结论, 在此教学过程中,由于教师充分引导每个学生参与到活动中 来,不但学生学习兴趣提高了,而且他们获取信息、解读信 息、进行信息转换的能力得到了锻炼。在不知不觉中学生感 受到了科学家获取信息、科学分析、得出结论的科学探索过 程。 二、观察身边生物学现象,发展科学探究的能力 在校园里随处可见呈宝塔状的松树、修剪呈半球状的大叶黄 杨,这些树形的塑造都利用了生长素的生理作用。在学生了 解生长素生理作用两重性的概念基础上,笔者以这些身边客 观存在的实例入手,引导学生探究生长素生理作用与生产生 活实践密切相关的具体问题。 首先,笔者出示课前拍摄的校园里随处可见的松树及大叶黄 杨的照片,引导学生观察,松树一般呈宝塔状而大叶黄杨呈 半球状,学生说出松树的树形没有经过修剪而大叶黄杨是经 过修剪的。接着,学生取出课前实地摘取的大叶黄杨的枝条, 进行分析,发现:有的大叶黄杨枝条上的顶芽保留,侧枝基本 没有发育;而有的枝条,剪去顶芽,侧芽发育成侧枝(图3) o “为什么会有这样的区别?”带着问题,学生们继续探究。通 过阅读教材内容,学生们知道了顶端优势,即顶芽优先生长 而侧芽受到抑制的现象,如果摘除顶芽,侧芽部位的生长素 浓度降低,侧芽所受的抑制作用就会减弱,逐渐发育为枝条。 通过科学的探究,学生们很快就体会到顶端优势体现了生长 素的生理作用的两重性:既能促进生长,也能抑制生长,也理 解了没有经过修剪的松树呈宝塔状而经过修剪的大叶黄杨 呈现球状。这时,笔者启发学生说出顶端优势的应用实例,他 们发散思维畅所欲言,说了很多例子:如在农业生产中,对果 树进行修剪,对棉花、番茄等农作物进行摘心都是通过解除 顶端优势达到增产的目的;而在林业生产中,通过维持顶端 优势可以获得大量的材用树木。 身边的生物学现象随处可见,而仔细的观察、提出问题、带 着问题进行科学性的探究,能帮助学生理解生物科学原理, 有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。 三、通过预实验,进而开展科学探究活动,初步养成科学方 法、科学态度、科学精神 通过前面的学习,学生知道不同浓度的生长素溶液对根的影 响不同,而探究促进插条生根的最适浓度在生产实践中十分 重要。教材中设计的探究活动就是以此为中心展开的,这也 是本节课的重点和难点。 为了能够提高课堂效率,体现探究活动的效果和意义,养成 科学方法、态度和精神,笔者将这节课的探究活动分为两个 环节:预实验和正式实验。 (1)预实验。提前两周组织了两组(每组4人)有兴趣的同学 开展了探究活动的预实验。具体如下: 实验目的:探索幕乙酸促进迎春花插条生根的适宜浓度。 提出问题:幕乙酸促进迎春花插条生根的适宜浓度是多少? 材料器具:一年生生长旺盛的生理状况基本一致的迎春花枝 条28根,枝剪,蒸馅水,0. 1mol/L的NaOH溶液,烧杯,量筒, 玻璃棒,幕乙酸等。 实验步骤: ①配制溶液:配制2、4、6、8、10、12ppm浓度的蔡乙酸溶 液; ② 制作插条:一年生迎春花枝条、长约10^15cm.带芽(3个)、 去成熟叶,下端剪成光滑斜面,分成7组,每组4支; ③ 处理插条:浸泡法,使用不同浓度的幕乙酸溶液浸泡枝条 (下端),深约1.5cm,处理24h后取出,晾干4h; ④ 水培观察:将处理后的六组插条,再加一组对照组(不经处 理),下端浸泡在清水中; ⑤ 观察记录:水培9d,每天固定时间观察生根数,填写数据表 (表3)并绘制曲线; ⑥ 结果分析:生根数最多的为适宜浓度; ⑦ 表达