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        高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的實(shí)踐研究

        2020-07-16 18:18:44劉盛宇
        關(guān)鍵詞:科學(xué)探究能力核心素養(yǎng)

        劉盛宇

        [摘要]以《生長(zhǎng)素的生理作用》的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,通過呈現(xiàn)科學(xué)探究的一般過程,即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,促進(jìn)學(xué)生掌握科學(xué)探究的方法,培養(yǎng)科學(xué)探究能力;通過實(shí)驗(yàn)事實(shí),引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型,生成一般性概念,歸納總結(jié)生成核心概念,內(nèi)化核心素養(yǎng)。

        [關(guān)鍵詞]科學(xué)探究能力;生長(zhǎng)素的生理作用;核心素養(yǎng)

        [中圖分類號(hào)] G633.91

        [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

        [文章編號(hào)] 1674-6058(2020)14-0089-03

        一、教材分析

        《生長(zhǎng)素的生理作用》是人教版生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第三章第二節(jié)的內(nèi)容,本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容分為兩大部分,一是講述生長(zhǎng)素的生理作用,包括生長(zhǎng)素的生理作用及生長(zhǎng)素生理作用的特點(diǎn);二是講述生長(zhǎng)素在生產(chǎn)實(shí)踐中的運(yùn)用,包括解釋植物頂端優(yōu)勢(shì)的原因及解除頂端優(yōu)勢(shì)和保持頂端優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用,探究生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的意義?!渡L(zhǎng)素的生理作用》是在《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》之后學(xué)習(xí)的,具體學(xué)習(xí)生長(zhǎng)素的生理作用及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。在本節(jié)中,教材設(shè)置了“探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”這一探究性實(shí)驗(yàn),旨在訓(xùn)練學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換和利用坐標(biāo)曲線分析得出結(jié)論的能力。

        二、學(xué)情分析

        在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前,學(xué)生已了解植物激素的概念,并對(duì)植物產(chǎn)生向光性的原因以及生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布特點(diǎn)有了相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備。同時(shí),在《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》的學(xué)習(xí)中已初步了解科學(xué)探究的一般過程和方法,但僅僅停留在理論的學(xué)習(xí)上,還沒有付諸實(shí)踐,而本節(jié)課恰好給學(xué)生提供了一個(gè)學(xué)以致用的機(jī)會(huì)。高二學(xué)生思維活躍,具備一定的實(shí)驗(yàn)探究能力,但對(duì)于探究的目的、過程和結(jié)論的形成缺乏系統(tǒng)性的思考。因此,在探究實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo),細(xì)化各環(huán)節(jié)中的問題,并做好知識(shí)的鋪墊。在教學(xué)中通過探究式教學(xué)法、概念教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法,引導(dǎo)學(xué)生合作探究,通過圖文轉(zhuǎn)換、分析曲線、構(gòu)建模型、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)完成生長(zhǎng)素生理作用及生長(zhǎng)素在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用的學(xué)習(xí)。

        三、教學(xué)目標(biāo)

        1.知識(shí)目標(biāo)

        (1)概述植物生長(zhǎng)素的生理作用;

        (2)描述頂端優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象、原因、解除方法及應(yīng)用;

        (3)舉例說明生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

        2.能力目標(biāo)

        (l)通過識(shí)圖和圖文轉(zhuǎn)換訓(xùn)練,提高獲取、整理信息的能力;

        (2)嘗試探究不同濃度的生長(zhǎng)素類似物對(duì)插條生根的影響,學(xué)會(huì)探究的一般步驟(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作、觀察記錄、分析結(jié)果、得出結(jié)論)和方法。

        3.情感目標(biāo)

        (1)通過聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際,了解本節(jié)課的實(shí)踐價(jià)值,增強(qiáng)關(guān)心生產(chǎn)的意識(shí);

        (2)認(rèn)同觀察和實(shí)驗(yàn)是生物科學(xué)研究的基本方法,領(lǐng)悟“分析數(shù)據(jù)”和“得真,真結(jié)論”是關(guān)鍵而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究環(huán)節(jié)。

        四、教學(xué)過程

        1.創(chuàng)設(shè)情境,發(fā)現(xiàn)問題

        通過播放微視頻講解植物向光性的原因及生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸和橫向運(yùn)輸,呈現(xiàn)“植物橫放,根向地生長(zhǎng),但莖背地生長(zhǎng)”的圖片(如圖1),引導(dǎo)學(xué)生討論矛盾現(xiàn)象背后的原因,進(jìn)而引出課題——生長(zhǎng)素的生理作用。

        設(shè)計(jì)意圖:引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,以解決認(rèn)知沖突為推動(dòng)力,推動(dòng)新課的學(xué)習(xí)。

        2.比較分析,做出假設(shè)

        通過圖2,引導(dǎo)學(xué)生做㈩關(guān)于生長(zhǎng)素的假設(shè)。

        假設(shè)1:重力作用下使根、莖中生長(zhǎng)素的分布不同。

        假設(shè)2:重力作用下使根、莖中生長(zhǎng)素的分布相同,由某種未知的原因?qū)е赂⑶o的生長(zhǎng)方向不同。

        生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,結(jié)論的得出需要以實(shí)驗(yàn)證據(jù)作為支撐。

        給學(xué)生提供資料:生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)含量很少,每5000 kg植物才能提取到1μg生長(zhǎng)素,而且提取也相當(dāng)困難。由此引出生長(zhǎng)素類似物,如萘乙酸(NAA)、2,4-D等。

        設(shè)計(jì)意圖:培養(yǎng)學(xué)生的理性思維及運(yùn)用知識(shí)的能力,促進(jìn)學(xué)生理解生長(zhǎng)素類似物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的意義。

        3.體驗(yàn)探究,掌握方法

        課前,帶領(lǐng)生物興趣小組探究“不同濃度的萘乙酸對(duì)多肉植物生根和長(zhǎng)芽的影響”。課中,播放實(shí)驗(yàn)操作微視頻,講解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟,引導(dǎo)學(xué)生分析變量(自變量、因變量、無關(guān)變量),及體驗(yàn)探究的一般過程,最后呈現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖3)。

        設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生理解自變量、因變量、無關(guān)變量及對(duì)變量的控制,體會(huì)實(shí)驗(yàn)材料的處理及選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性。

        構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)生根影響的數(shù)學(xué)模型:展示“不同濃度萘乙酸對(duì)福娘生根的影響”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖片、數(shù)據(jù)),如圖4-1、圖4-2和圖4-3所示。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀,把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖(如圖4-4)。

        構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)長(zhǎng)芽影響的數(shù)學(xué)模型:展示“不同濃度萘乙酸對(duì)福娘長(zhǎng)芽的影響”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖片、數(shù)據(jù)),讓學(xué)生把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成曲線圖(如圖5)。

        設(shè)計(jì)意圖:構(gòu)建生長(zhǎng)素對(duì)生根、長(zhǎng)芽影響的數(shù)學(xué)模型,使學(xué)生從模型中更加直觀、真切地感受到生長(zhǎng)素的生理作用及作用特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生圖文轉(zhuǎn)換的能力,提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

        4.分析結(jié)果,得出結(jié)論

        展示教材“問題探討”中生長(zhǎng)素濃度與所起作用的關(guān)系圖(如圖6),提出問題讓學(xué)生討論:(1)對(duì)不同植物器官來說,生長(zhǎng)素的最適濃度分別是什么?它們對(duì)生長(zhǎng)素的敏感性如何?(2)10-6mol·L-1的濃度對(duì)植物根、芽、莖的影響分別是什么?

        構(gòu)建概念模型:通過實(shí)驗(yàn)證據(jù)得出了“生長(zhǎng)素既能促進(jìn)生長(zhǎng),也能抑制生長(zhǎng);既能促進(jìn)長(zhǎng)芽,也能抑制長(zhǎng)芽;既能防止落花落果,也能疏花疏果”的事實(shí);得出了“生長(zhǎng)素對(duì)植物器官的生長(zhǎng)既有促進(jìn)作用也有抑制作用”的一般概念,最后總結(jié)得出生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn),即“生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性”這一核心概念。

        設(shè)計(jì)意圖:通過實(shí)驗(yàn)證據(jù),得出一般概念,最后總結(jié)升華得出核心概念。讓知識(shí)在學(xué)生的大腦中逐漸生成,讓學(xué)生擺脫死記硬背。

        在學(xué)生形成了“生長(zhǎng)素的生理作用具有兩重性”這一核心概念后,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)前面提出的假設(shè)做出相應(yīng)的判斷,進(jìn)一步讓學(xué)生解釋植物莖背地生長(zhǎng)和根向地生長(zhǎng)的原因,并追問學(xué)生莖背地生長(zhǎng)和根向地生長(zhǎng)是否體現(xiàn)了生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)——“兩重性”。

        設(shè)計(jì)意圖:既對(duì)前面的知識(shí)做出回應(yīng),又讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)成功的喜悅。

        5.應(yīng)用知識(shí),鞏固提升

        (l)知識(shí)應(yīng)用

        呈現(xiàn)植物頂端優(yōu)勢(shì)圖片,引導(dǎo)學(xué)生解釋植物頂端優(yōu)勢(shì)的原因,及思考是否體現(xiàn)了生長(zhǎng)素生理作用的兩重性,說出解除頂端優(yōu)勢(shì)和保持頂端優(yōu)勢(shì)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。

        (2)方法應(yīng)用

        引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究萘乙酸促進(jìn)福娘生根的最適濃度。提出問題:本實(shí)驗(yàn)的目的是找到促進(jìn)福娘生根的最適濃度,應(yīng)如何設(shè)置自變量?

        教師展示生物興趣小組探究不同濃度萘乙酸對(duì)福娘生根影響的圖像構(gòu)建過程(如圖7),引出預(yù)實(shí)驗(yàn)。

        出示南瓜,引導(dǎo)學(xué)生思考:南瓜的形狀怎么樣?是什么原因讓南瓜長(zhǎng)成這樣?剖開南瓜讓學(xué)生觀察。

        學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并進(jìn)行自評(píng)、互評(píng),最后教師進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般過程,引導(dǎo)學(xué)生將探究延伸到課外生活中。

        課堂小結(jié):從生長(zhǎng)素的生理作用到生長(zhǎng)素生理作用的特點(diǎn),從生命的現(xiàn)象到生命的本質(zhì),只有理解了生命的本質(zhì)才能體會(huì)到生命之美。

        五、教學(xué)反思

        (l)在本節(jié)課的教學(xué)中,通過事實(shí)先形成一般概念,再建立核心概念,體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。

        (2)以知識(shí)為載體,傳授科學(xué)探究的方法和技能,注重能力的培養(yǎng)和方法的指導(dǎo),落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課程理念。

        (3)尊重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,結(jié)合學(xué)生已有知識(shí)及生活經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生探究,貫徹了“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”和“注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系”的課程理念。

        (4)各環(huán)節(jié)的過渡處理自然得當(dāng)。從生長(zhǎng)素的含量特點(diǎn)自然引出生長(zhǎng)素類似物的概念,從生長(zhǎng)素生理作用的知識(shí)小結(jié)自然過渡到知識(shí)的應(yīng)用,從生長(zhǎng)素生理作用的兩重性特點(diǎn)過渡到尋找最適濃度的意義。

        (5)通過不斷呈現(xiàn)事實(shí),引導(dǎo)學(xué)生分析圖表、曲線生成知識(shí);呈現(xiàn)不同濃度的萘乙酸對(duì)福娘生根、長(zhǎng)芽的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖片和數(shù)據(jù)),讓學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,從而理解與掌握“生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)——兩重性”這一核心概念。

        (責(zé)任編輯 黃春香)

        [基金項(xiàng)目]本文系廣東省教育科研“十三五”規(guī)劃2016年度研究教育科研一般項(xiàng)目“基于核心素養(yǎng)理念的初中生物微課體系建構(gòu)研究”(課題編號(hào):2016YQJK144)的研究成果。

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