基于学科核心素养导向的“生长素的发现过程”教学实践

基于学科核心素养导向的“生长素的发现过程”教学实践

周华建1, 郭宇坤2, 陈振娜

濮阳市第一高级中学  河南濮阳  457000

摘  要本文以人教版高中生物学选择性必修一“生长素的发现过程”一节教学为例，从教学设计理念、教学资源、教学实施过程等3个方面，探讨如何在课堂教学中落实科学思维、科学探究等学科核心素养。

关键词  生长素  科学思维  科学探究  探究式教学

1 教材分析

1.1内容分析 

本节课是人教版高中生物学选择性必修一《稳态与调节》第五章第一节第一课时的内容。本节课的重点内容是生长素的发现历程，以“植物为什么会有向光性”这一问题为探究主线，教材从植物的向光性这一生物学现象开始讲述，附以科学家对植物向光性缘由的探索历程，进而还原知识的形成过程、反映科学的本质，阐明植物生长素的化学本质，最终顺理成章的讲述植物生长素的合成、运输、分布和生理作用。该教学内容环环相扣，知识框架完整。此外，与此相关的科学史也可以为学生后续学习生长素的生理作用及其他植物激素植物激素这些知识打下基础。

1.2 教学重点、难点

（1）重点：生长素的发现过程。

（2）难点：生长素的发现相关实验设计。

2 学情分析

高中二年级学生在以往学生生物学知识的基础上已初步具备一定实验分析能力，但是仍需提高。如何在激发学生学习兴趣的前提下，让学生在学习有关生长素的发现过程科学史的同时让学生潜移默化的形成求真思维、辩证思维等科学思维是本节课教学设计的难点。

3 教学目标

（1）通过“问题驱动式”及情境重现等教学策略启发学生深入思考生长素发现过程中科学家设计实验的思路、方法及原因，使学生掌握探索相关研究问题的实验方法。

（2）利用生长素的发现过程对学生进行科学史的教育，培养学生探究自然科学的兴趣与意识，培养学生探究自然奥秘的好奇心与求知欲。

4 教学过程

4.1 激情导入  引入新课

     教师手指放在教室窗台上久未移动的花盆里的植物（内有提前培养的出现向光弯曲生长的植物），进而问“同学们，请看花盆里的植物是怎样生长的呢？为什么会这样生长？你们知道吗。

学生齐答“向光弯曲！”

“对！”植物在单侧光的照射下，朝向光源方向生长的现象叫作植物的向光性。植物向光生长的原因是什么呢？怎样证明？

“许多人对这种现象熟视无睹，但是这种现象却引起了伟大的科学家达尔文的注意。

达尔文在1831—1836年间，以博物学家的身份参加英国军舰“贝格尔号”的环球科学考察旅途中，他养了几只鸟，又在船舱中种植了一些喂鸟用的金丝雀虉草。但他所居住的船舱很暗，仅通过舷窗透进阳光。此时，达尔文忽然发现植物幼苗偏向于舷窗方向弯曲生长，这引起了达尔文的注意。为了弄清引起这一科学现象，在完成了生物进化研究之后，达尔文与其儿子设计实验开启了对植物向光性的研究，而他们所选择的实验材料就是当时引起其发现这一科学现象的植株幼苗--金丝雀虉草胚芽鞘。事实证明，这一实验是达尔文晚年重大科学发现之一。让我们一起共同化身科学家来重温这段科学探索之旅吧！”

4.2  科学探究  获取新知

4.2.1  探究植物向光性的原因

结合教材内容，以小组为单位，设计生物学实验探究植物向光生长的原因是什么？

问题1：实验材料胚芽鞘弯曲生长的是哪一部分？

问题2：实验材料中能够感受光照刺激的是胚芽鞘的哪一部分？

问题3：为什么要分别遮住胚芽鞘尖端和其下面一段？                                                           

请各小组讨论并设计相关实验，并写出具体的实验步骤。

各小组根据教材内容设计了相关实验，并对实验的合理性进行了讨论分析。得出了感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端，向光弯曲生长的部位在胚芽鞘尖端下部。向光生长与尖端有关。

达尔文通过研究提出了植物向光生长的原因：胚芽鞘尖端接受单侧光照刺激后，就向下面的伸长区传递某种“影响”，进而使得伸长区背光面比向光面长得快，因而使幼苗向光性生长。

4.2.2  探究“影响”能不能传递

胚芽鞘尖端产生的这种“影响”能不能传递？是某种类似于反射弧的结构还是类似于动物激素的化学物质？从促胰液素的发现历程启发学生可以通过破坏其结构观察对其功能的影响提示。小组讨论并设计实验进行分析。各小组利用琼脂片设计出了对照实验，得出影响能通过琼脂片进行传递。

4.2.3  探究“影响”是否均匀分布

胚芽鞘尖端产生的影响能传递至下部，那是什么缘故导致其伸长区的两侧生长不均匀？小组讨论并设计实验。

4.2.4  探究“影响”是否化学物质

胚芽鞘尖端产生的“影响”是不是化学物质？小组讨论并设计实验。

温特设计了巧妙的实验并得出胚芽鞘尖端产生的“影响”是一种化学物质，并把它命名为生长素。

直到1946年，人们才从高等植物体中分离出了生长素，最终确认其就是吲哚乙酸（IAA），除IAA之外，植物体还能产生苯乙酸（PAA）、吲哚丁酸(IBA)等与生长素具有相同生理作用的化学物质，他们都属于生长素。

4.2.5  归纳总结植物向光性生长的原因。

总结向光性的原因：

外因——单侧光照射

内因——单侧光引起生长素的分布不均匀。

4.3  知识梳理  巩固提升

让学生归纳总结生长素的发现过程，构建本节课的知识网络。

5 教学设计流程图

本节课围绕“植物为什么向光弯曲生长”这一问题为主线，设计思路如下，重在各环节的衔接及科学家实验的模拟重现与分析。

6  结语

本节课以探究式教学贯穿整个教学过程，让学生在发现中学习，在实验中交流，在探究过程中合作，在体验中共享。坚持学生是学习的主体，教师是促进学生主动学习探究的推动者，将课堂还给学生。最终通过本节课的学习，使学生在科学思维的养成和科学现象的探索过程中提高其生物学核心素养。

参考文献：

[1].普通高中生物学课程标准［M］.人民教育出版社，中华人民共和国教育部，2018.

[2].陈兆娣.应用科学史进行“植物生长素的发现”一节的教学设计[J].生物学教学,2016,41(06):34-36.

[3].龚荣瑶,郭又来.科学史的教学处理应突出科学本质——例析“生长素的发现过程”[J].生物学通报,2012,47(11):29-31.

[4].张友民.渐进探究式教学再现生长素的发现[J].生物学通报,2003(04):37-39.

一、教后反思

  本节课我查阅了大量科学家实验的背景资料，结合新课程标准提出的目标要求，巧妙利用科学史将教学过程设计的充满情境性和真实性。通过带领学生培养蒜来模拟科学家的实验，让学生切身参与到科学家的实验情境中，使学生清楚实验材料的选择依据，特别是达尔文的实验为什么选择金丝雀虉草的胚芽鞘是有一定背景原因的，明白科学家基于什么样的想法来设计实验的及实验方法的选择，实验过程遵循对照原则、单因子变量原则。在分析学习科学史过程中借助教师的启发式教学，学生之间的交流合作等多种手段培养学生的科学思维、科学精神。