林曉晨 付 鑫

(北京市十一學(xué)校 100039)

1 教材分析

“生長素的生理作用”是人教版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊第三章“植物的激素調(diào)節(jié)”第二節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。生長素是人類首次發(fā)現(xiàn)的植物激素，在生活實踐中發(fā)揮著巨大的作用?；趯W(xué)生在日常生活中能夠接觸到植物頂端優(yōu)勢、植物向性運動等有關(guān)植物生長素的生物學(xué)現(xiàn)象，通過本節(jié)的實驗體會，可讓學(xué)生糾正錯誤概念，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)日后的生物學(xué)學(xué)習(xí)。在本節(jié)教學(xué)中，由于學(xué)生對生長素生理作用的兩重性認(rèn)知較為抽象，教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合實例進(jìn)行講解，其中教學(xué)難點是：設(shè)計科學(xué)性與可行性并存的實驗方案；貫徹“學(xué)以致用”的教學(xué)思想，引發(fā)學(xué)生對生長素指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐應(yīng)用的相關(guān)思考。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 概述與解釋生長素生理作用的兩重性并描述頂端優(yōu)勢的形成原因、進(jìn)化意義及在生活生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。

2.2 能力目標(biāo) 設(shè)計“探究不同濃度的生長素類似物2,4-D對小麥生根的影響”的實驗方案并根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)和實驗條件，嘗試完善具有可操作性和誤差小的實驗方案。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 確立理論聯(lián)系實際及學(xué)以致用的觀念；通過分析生長素在植物向性運動中的作用，建立生物與環(huán)境共同進(jìn)化的思想。

3 教學(xué)過程

課前準(zhǔn)備：教師收集“不同濃度的2,4-D對小麥種子萌發(fā)”相關(guān)資料，確定并配置梯濃度變化的2,4-D溶液；在課前進(jìn)行多次預(yù)實驗，明確小麥種子的萌發(fā)天數(shù)和生長狀況。

在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生將在40℃水浴中浸泡1h的小麥種子鋪在含不同濃度2,4-D溶液的紗布上。之后將種子置于適宜的相同條件下進(jìn)行培養(yǎng)，交于實驗老師(學(xué)生未知各實驗組別種子的生長情況)。

3.1 預(yù)測 “預(yù)測”(predict)旨在充分暴露學(xué)生的前科學(xué)概念。學(xué)生對本次實驗結(jié)果的預(yù)測大致來源于在以前學(xué)習(xí)中了解的植物向光生長與生長素的關(guān)系，以及生活經(jīng)驗對“植物生長調(diào)節(jié)劑”的主觀認(rèn)識等。

教師引導(dǎo)學(xué)生小組討論不同實驗組種子的生長情況，讓學(xué)生用簡略的語言對本組成員實驗結(jié)果預(yù)測并進(jìn)行解釋。學(xué)生的課堂反饋如表1。

教師通過表格分析學(xué)生已有的前科學(xué)概念，了解學(xué)生前科學(xué)概念產(chǎn)生的原因，依此進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計，為后續(xù)教學(xué)階段引導(dǎo)學(xué)生自主完成科學(xué)概念構(gòu)建提供機(jī)會。

3.2 觀察 設(shè)計以下兩個活動讓學(xué)生進(jìn)行觀察(observe)：

3.2.1 活動1：“不同濃度的2,4-D對小麥生根的影響”實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析 師生簡單回顧探究實驗的相關(guān)內(nèi)容，展示學(xué)生實驗成果的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗中的困難和解決方法，從而創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

學(xué)生實驗小組通過相互比較，得到其中既能反映小麥真實的生根狀況且具有可行性的指標(biāo)。此教學(xué)設(shè)計以問題為觸發(fā)點，引發(fā)學(xué)生對同一問題不同理解的思想碰撞，并且理解理論和實際的差距，學(xué)會權(quán)衡和比較。

表1 學(xué)生小組預(yù)測實驗結(jié)果的討論記錄

之后，學(xué)生通過小組合作，完成數(shù)據(jù)的采集和處理。同時根據(jù)實驗結(jié)果，用科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、完整的語言推理出實驗結(jié)論。教師匯總?cè)嗟臄?shù)據(jù)在iPad中生成不同濃度的2,4-D與小麥生根情況的關(guān)系曲線(表2、圖1)，并對學(xué)生得出的實驗結(jié)論進(jìn)行點評和修正。

表2 小麥生根實驗結(jié)果的記錄

圖1 小麥生根實驗的結(jié)果

3.2.2 活動2：實物展示——植物地下部分和地上部分的頂端優(yōu)勢 教師向?qū)W生展示植物真實的根，讓學(xué)生觀察其主根發(fā)達(dá)、須根生長受抑制的“頂端優(yōu)勢”現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生利用生長素的兩重性加以解釋。再以清香木為實物，讓學(xué)生討論其地上部分“頂端優(yōu)勢”的形成原因，夯實“兩重性”的特點認(rèn)識。同時，引導(dǎo)學(xué)生橫向比較根與莖的頂端優(yōu)勢明顯程度，討論同一植物的不同器官對生長素敏感情況的比較。最后，引發(fā)學(xué)生對生長素兩重性進(jìn)化意義的思考，學(xué)生便會聯(lián)想兩重性可能與陽光及礦質(zhì)營養(yǎng)的更多獲取有關(guān)。由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探究欲望。

3.3 解釋 在解釋(explain)環(huán)節(jié)，教師整合了植物生理學(xué)的相關(guān)知識，向?qū)W生提供學(xué)習(xí)資料：在乙烯生物合成研究中，科研人員在1979年發(fā)現(xiàn)ACC(1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸)是從蛋氨酸到乙烯合成過程的中間產(chǎn)物，即ACC的合成是乙烯生物合成途徑的限速步驟；而ACC的合成必須在ACC合成酶的催化作用下才可完成。其中生長素可以增加ACC合成酶基因的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)ACC的生成，從而加快乙烯的生物合成。乙烯會抑制根部和莖部細(xì)胞的縱向生長，從而抑制了根和莖的伸長。

引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料，以流程圖的方式厘清其中的邏輯關(guān)系，明確高濃度的生長素抑制植物生長是由于其促進(jìn)了乙烯的合成，表明植物的生理活動是多種植物激素共同調(diào)節(jié)的結(jié)果。

為檢驗學(xué)生科學(xué)概念的構(gòu)建是否完善，教師向?qū)W生展示橫臥的植物，引發(fā)學(xué)生對莖的背地性和根的向地性的思考。學(xué)生分組討論，利用生長素兩重性的相關(guān)知識進(jìn)行解釋。

4 教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)基于POE模式，通過設(shè)計各式各類的實驗探究和自主學(xué)習(xí)活動，充分展示了學(xué)生的前科學(xué)概念，有利于教師進(jìn)行觀察與糾正，進(jìn)而組織后續(xù)教學(xué)安排，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)概念。在POE教學(xué)模式設(shè)計中，“預(yù)測”是起始步驟，教師可向?qū)W生提供文獻(xiàn)資料或進(jìn)行演示實驗，讓學(xué)生根據(jù)自己的知識體系預(yù)測實驗結(jié)果。在預(yù)測環(huán)節(jié)中，學(xué)生會充分暴露出他們的前科學(xué)概念，教師可據(jù)此調(diào)整教學(xué)方案，對于已知概念提煉強(qiáng)化，而對于錯誤概念重點糾正和強(qiáng)調(diào)?！坝^察”是教學(xué)的核心，該教學(xué)環(huán)節(jié)通常由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案，進(jìn)行實驗操作，總結(jié)實驗結(jié)論。此時，教師引導(dǎo)學(xué)生將實際實驗結(jié)果與預(yù)測實驗結(jié)果進(jìn)行對比，創(chuàng)造認(rèn)識沖突，轉(zhuǎn)變概念。

在以實驗為主體的教學(xué)中，“解釋”顯得尤為重要，需在“知其然”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步升華到“知其所以然”，并經(jīng)過學(xué)生逐層遞進(jìn)的分析和討論，使新構(gòu)建的概念整合到學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。

采用POE教學(xué)模式，通過預(yù)測充分暴露學(xué)生的前科學(xué)概念；經(jīng)由觀察階段對其進(jìn)行糾正與完善，構(gòu)建正確的科學(xué)概念；經(jīng)過解釋環(huán)節(jié)加深學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用，同時也進(jìn)一步強(qiáng)化鞏固了科學(xué)概念，實現(xiàn)了較為有效的學(xué)習(xí)效果。