吳志強(qiáng)　郭蘭蘭

摘 要 敘述了“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)涉及科學(xué)史中多個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，借助微視頻下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，重整課內(nèi)外時(shí)間，輔以邏輯嚴(yán)密的問(wèn)題串，全體學(xué)生共同完成對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和思維的建構(gòu)，高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

關(guān)鍵詞 生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn) 微視頻 翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)嘗試

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

教師借助微視頻翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)施，可以重整課內(nèi)外時(shí)間，使學(xué)生更加專(zhuān)注于思考、討論、交流和合作學(xué)習(xí)。該模式有利于解決教育資源分配不均勻的問(wèn)題，將學(xué)生從單調(diào)而枯燥的文本中解放出來(lái)，以更為生動(dòng)、開(kāi)放的方式去學(xué)習(xí)，具有可重復(fù)性，有利于落實(shí)STS的教學(xué)目標(biāo)。為此，筆者結(jié)合“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)的教學(xué)，嘗試微視頻下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。

1 教與學(xué)的分析

生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)，科學(xué)家們拍案叫絕的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)令人欽佩，然而僅僅通過(guò)“讀課文、看圖片、記結(jié)論”的方式來(lái)學(xué)習(xí)是難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)生物科學(xué)素養(yǎng)和思維能力的教學(xué)目標(biāo)的。高中學(xué)生已經(jīng)掌握了科學(xué)探究的一般過(guò)程和方法，但是面對(duì)復(fù)雜的、珠串式的課題仍然會(huì)手足無(wú)措；生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，課內(nèi)幾乎不可能完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，部分學(xué)生對(duì)于動(dòng)手實(shí)驗(yàn)心生膽怯或是不屑，導(dǎo)致對(duì)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的興致不高。如何鏈接科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，分解和改編復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)是教師備課中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”。為了解決這一難題，筆者對(duì)科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母木帯?yōu)化，重組實(shí)施課外實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造探究生物知識(shí)的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)其沿著科學(xué)家的足跡走出自己的思維之路。具體做法是：對(duì)愿意參加課外實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)行分組，讓他們自由組建實(shí)驗(yàn)小組，自由選取部分實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師將整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象制作成視頻。課堂上借助經(jīng)過(guò)剪輯的實(shí)驗(yàn)視頻，輔以邏輯嚴(yán)密的問(wèn)題串，由全體學(xué)生共同完成對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和思維的建構(gòu)。學(xué)生理解了實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)思路，實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出便會(huì)水到渠成。

2 微視頻的內(nèi)容

2.1 導(dǎo)入微視頻

教師從網(wǎng)上下載國(guó)外大型科普紀(jì)錄片《植物私生活》，剪輯其中種子萌發(fā)、鮮花吐蕊等鮮活的生命現(xiàn)象的視頻片段，時(shí)長(zhǎng)15 s。

2.2 達(dá)爾文的向光性實(shí)驗(yàn)微視頻

2.2.1 植物向光性外因探究實(shí)驗(yàn)的微視頻

教師依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)錄制的視頻，剪輯了控制實(shí)驗(yàn)自變量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩部分。在視頻中，學(xué)生將生長(zhǎng)狀況相同的玉米胚芽鞘幼苗均分為A、B、C三組。A組置于黑暗的密封紙盒內(nèi)，B組放置在一側(cè)有開(kāi)口的相同紙盒內(nèi)，C組不處理。同時(shí)將三組材料放置于恒溫光照培養(yǎng)箱中。實(shí)驗(yàn)17 h后（視屏處理為快進(jìn)）發(fā)現(xiàn)，雖然光下和黑暗中玉米胚芽鞘幼苗生長(zhǎng)情況不完全相同，但都表現(xiàn)為直立生長(zhǎng)，處于單側(cè)光下的胚芽鞘幼苗表現(xiàn)為彎向光源生長(zhǎng)。該微視頻時(shí)長(zhǎng)65 s。

2.2.2 感光部位的探索實(shí)驗(yàn)微視頻

學(xué)生設(shè)置4組實(shí)驗(yàn)，1、2兩組玉米胚芽鞘的尖端和尖端下面的伸長(zhǎng)區(qū)分別罩上錫箔小帽，第三組玉米胚芽鞘的尖端去掉，第四組不處理。然后將4組實(shí)驗(yàn)材料置于一側(cè)有開(kāi)口的同一紙盒中。再將紙盒放入恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)20 h后，（視屏處理為快進(jìn)）觀察到：第一組的玉米胚芽鞘表現(xiàn)為直立生長(zhǎng)，第二組和第四組的玉米胚芽鞘表現(xiàn)為彎向光源生長(zhǎng)，第三組玉米胚芽鞘不彎曲不生長(zhǎng)。該微視頻時(shí)長(zhǎng)40 s。

2.2.3 生長(zhǎng)不均勻的探索實(shí)驗(yàn)微視頻

學(xué)生依據(jù)達(dá)爾文的假說(shuō)——伸長(zhǎng)區(qū)背光面比向光面生長(zhǎng)快增設(shè)一組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生用記號(hào)筆對(duì)玉米胚芽鞘涂色，將其置于單側(cè)光下，觀察向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)情況，植物生長(zhǎng)20 h后（視屏處理為快進(jìn)），背光側(cè)的斷線(xiàn)長(zhǎng)，向光側(cè)的斷線(xiàn)短。該微視頻時(shí)長(zhǎng)40 s。

2.3 模擬鮑森·詹森實(shí)驗(yàn)微視頻

設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)：第一組將玉米胚芽鞘的尖端切斷，將瓊脂塊放置于尖端下面一段再在瓊脂塊上放上尖端；第二組玉米胚芽鞘相同位置插入云母片；第三組切去尖端，尖端下面一段僅放置瓊脂塊。三組均置于一側(cè)開(kāi)口的紙盒中，移至恒溫光照培養(yǎng)箱中18 h后（視屏處理為快進(jìn)）。第一組表現(xiàn)為彎曲生長(zhǎng)，第二組、第三組表現(xiàn)為不彎曲，沒(méi)有明顯的生長(zhǎng)現(xiàn)象。該微視頻時(shí)長(zhǎng)40 s。

2.4 模擬拜爾實(shí)驗(yàn)微視頻

視頻剪輯內(nèi)容兩組實(shí)驗(yàn)，將玉米胚芽鞘尖端剪去一半，保留一半，其中一組剪掉左邊，另一組剪掉右邊，均置于黑暗條件下生長(zhǎng)14 h（視屏處理為快進(jìn)），表現(xiàn)為彎向?qū)?cè)生長(zhǎng)。該微視頻時(shí)長(zhǎng)20 s。

2.5 模擬溫特實(shí)驗(yàn)微視頻

學(xué)生設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，接觸過(guò)胚芽鞘尖端的瓊脂塊和未接觸過(guò)胚芽鞘尖端的空白瓊脂塊分別置于切去尖端的胚芽鞘的一側(cè)，放在黑暗盒子中，置于恒溫培養(yǎng)箱中生長(zhǎng)18 h（視頻處理為快進(jìn)），兩組幼苗均表現(xiàn)為彎向?qū)?cè)生長(zhǎng)。該微視頻時(shí)長(zhǎng)30 s。

3 基于微視頻翻轉(zhuǎn)教學(xué)過(guò)程

3.1 課前準(zhǔn)備

教師精選資料制成導(dǎo)學(xué)案，學(xué)案中既有相關(guān)歷史背景，又包含了實(shí)驗(yàn)的原理、材料和步驟。學(xué)生依據(jù)興趣自主領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)任務(wù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，錄制視頻。教師將視頻剪輯成微視頻，鏈接于課件中。

3.2 以微視頻導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)情境

播放視頻短片《植物的私生活》，以種子萌發(fā)、鮮花吐蕊等鮮活的生命現(xiàn)象吸引學(xué)生的注意力，并提出問(wèn)題：動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制是什么？植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)會(huì)有類(lèi)似的機(jī)制嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)溫習(xí)的同時(shí)，使學(xué)生進(jìn)行思維的比較和遷移，巧妙過(guò)渡到植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)方式的探索活動(dòng)中來(lái)。

3.3 達(dá)爾文的向光性實(shí)驗(yàn)的分解

關(guān)于取材和分組，鑒于文獻(xiàn)資料和本地的實(shí)際情況，筆者為學(xué)生選擇了另一種禾本科植物——玉米做實(shí)驗(yàn)材料。為了分解難點(diǎn)，將達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)改編后分別從引起向光性的外界因素、感受單側(cè)光刺激的部位、彎曲生長(zhǎng)的直接原因是尖端下面一段生長(zhǎng)不均勻等三個(gè)角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

第一組實(shí)驗(yàn)：視頻展示生長(zhǎng)狀況相同的三組玉米胚芽鞘分別在黑暗、均勻光照、單側(cè)光下的生長(zhǎng)情況。教師提出問(wèn)題：引起玉米胚芽鞘彎向光源生長(zhǎng)的外界因素是什么？學(xué)生通過(guò)回答此問(wèn)題，感受達(dá)爾文敏銳的觀察力。

第二組實(shí)驗(yàn)：視頻展示生長(zhǎng)狀況相同的四組玉米胚芽鞘分別在不處理、切除尖端、用錫箔小帽遮住尖端、用錫箔小帽遮住尖端下面一段的生長(zhǎng)情況。教師提出問(wèn)題：感受單側(cè)光刺激的是玉米胚芽鞘的哪一部位？達(dá)爾文用錫箔小帽分別遮住尖端和尖端下面一段體現(xiàn)了怎樣的科學(xué)思維方法？教師引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握排除法。達(dá)爾文通過(guò)細(xì)致的觀察，發(fā)現(xiàn)彎曲部位在尖端下面的伸長(zhǎng)區(qū)，據(jù)此達(dá)爾文提出了：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響向下傳遞，對(duì)在其下面的伸長(zhǎng)區(qū)產(chǎn)生影響，造成背光側(cè)生長(zhǎng)速度比向光側(cè)的快，出現(xiàn)向光性，你能設(shè)計(jì)更為直觀的實(shí)驗(yàn)來(lái)探究是否是背光側(cè)生長(zhǎng)快于向光側(cè)嗎？

第三組實(shí)驗(yàn)：用記號(hào)筆對(duì)玉米胚芽鞘涂色，將其置于單側(cè)光下，觀察向光側(cè)和背光側(cè)的生長(zhǎng)情況。視頻展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，背光側(cè)的斷線(xiàn)長(zhǎng)，向光側(cè)的斷線(xiàn)短，直觀的表明背光側(cè)生長(zhǎng)比向光側(cè)快。

3.4 鮑森·詹森實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充

根據(jù)達(dá)爾文的假說(shuō)，鮑森·詹森想到“這種影響真的能傳到下部的伸長(zhǎng)區(qū)，并決定向光性嗎？”教師依據(jù)教材插圖3-2，要求學(xué)生依據(jù)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的原則，對(duì)鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否嚴(yán)謹(jǐn)？如果學(xué)生不能發(fā)現(xiàn)，教師可直接提出：怎樣才能排除瓊脂塊對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響？學(xué)生討論之后增設(shè)兩組實(shí)驗(yàn)，分別在玉米胚芽鞘尖端相同位置插入云母片，在切去尖端下面的一段放置空白瓊脂塊。視頻展示第四組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果——尖端產(chǎn)生的某種影響可以透過(guò)瓊脂塊傳遞給尖端下部。

3.5 拜爾實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

依據(jù)鮑森·詹森實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師進(jìn)一步追問(wèn)：既然尖端產(chǎn)生的某種影響可以傳遞給尖端下部，為什么伸長(zhǎng)區(qū)兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)不均勻的現(xiàn)象呢？以此引導(dǎo)學(xué)生提出假說(shuō)：可能是尖端產(chǎn)生的影響在尖端下面的伸長(zhǎng)區(qū)發(fā)生了不均勻的分布。如何來(lái)證明假說(shuō)的正確與否呢？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

通過(guò)閱讀教材插圖3-3，教師繼續(xù)提問(wèn)：拜爾的實(shí)驗(yàn)條件為什么與達(dá)爾文和鮑森·詹森不同？為什么是處在黑暗條件下呢？以此引導(dǎo)學(xué)生將向光性產(chǎn)生的原因由外界原因轉(zhuǎn)移至對(duì)內(nèi)因的思考。學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，由于玉米胚芽鞘尖端細(xì)長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生而言在操作上較為困難，經(jīng)過(guò)討論將實(shí)驗(yàn)改為等效的實(shí)驗(yàn)即將玉米胚芽鞘尖端剪去一半，保留一半，置于黑暗條件下生長(zhǎng)。

展示視頻第五組實(shí)驗(yàn)結(jié)果與拜爾實(shí)驗(yàn)高度吻合，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)，是因?yàn)榧舛水a(chǎn)生的影響在下部分布不均造成的。

3.6 探究溫特的實(shí)驗(yàn)

綜合以上實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家進(jìn)一步推測(cè)尖端產(chǎn)生的影響可能是一種化學(xué)物質(zhì)，由于它的分布不均勻?qū)е铝松L(zhǎng)不均勻，從而彎曲生長(zhǎng)。此時(shí)學(xué)生會(huì)產(chǎn)生困惑：要想證明是某種化學(xué)物質(zhì)分布不均勻?qū)е铝藦澢L(zhǎng)，首要任務(wù)是收集該物質(zhì)，依據(jù)前人的實(shí)驗(yàn)如何收集這種化學(xué)物質(zhì)？教師引導(dǎo)學(xué)生借鑒鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)，用瓊脂塊收集生長(zhǎng)素，并提出問(wèn)題借鑒前人的方法如何使瓊脂塊中的化學(xué)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)不均勻分布呢？以此引導(dǎo)學(xué)生借鑒拜爾的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)學(xué)生整合了這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之后，驚奇地發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)在不知不覺(jué)中設(shè)計(jì)出溫特實(shí)驗(yàn)，真切感受科學(xué)思維的繼承性、邏輯推理所帶來(lái)的美感。

為了更好強(qiáng)調(diào)教材對(duì)該實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性問(wèn)題，教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照：接觸過(guò)胚芽鞘尖端的瓊脂塊和未接觸過(guò)胚芽鞘尖端的空白瓊脂塊。再以微視頻展示第六組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：胚芽鞘尖端確實(shí)產(chǎn)生某種促進(jìn)植物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)并向下運(yùn)輸。最終人類(lèi)發(fā)現(xiàn)并命名此物質(zhì)為生長(zhǎng)素。

4 教學(xué)反思

面對(duì)素質(zhì)教育和課程改革的雙重考驗(yàn)，微視頻教學(xué)的前景看好?；谖⒁曨l的現(xiàn)代教學(xué)模式將原本一堂課無(wú)法完成的實(shí)驗(yàn)，讓部分學(xué)生課前動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，再通過(guò)微視頻在課堂上展示。一方面，將節(jié)省出的時(shí)間組織學(xué)生進(jìn)行有效的探究活動(dòng)，將生物科學(xué)史融會(huì)其中，引導(dǎo)學(xué)生在解決問(wèn)題中得出真知。另一方面，這些微視頻激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。在課堂教學(xué)時(shí)，那些沒(méi)有參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生通過(guò)視頻了解實(shí)驗(yàn)的步驟和看到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更愿意加入到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的隊(duì)伍中來(lái)。

這種教學(xué)模式重視培養(yǎng)學(xué)生的思考分析能力，在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面可以發(fā)揮巨大作用。因此，教師在備課和教學(xué)中借用微視頻掌控課堂、做好充分的預(yù)設(shè)，可以打造出更高效的生物課堂。