应用科学史进行“植物生长素的发现”一节的教学设计

陈兆娣

(江苏省扬州市新华中学 225009)

1 教学分析

“植物生长素的发现”是苏教版高中生物学教材必修3第2章第4节的内容。从1880年达尔文的胚芽鞘实验到1934年郭葛最终得到纯品的生长素，大约经历了半个多世纪的漫长历程，而对植物向光性的研究至今仍在继续。教材选取了其中的经典实验，这些实验总结了科学研究的一般方法，也体现了科学家发现问题、解决问题的清晰思路。因此，植物生长素的发现过程及植物向光生长的原因是教学的重点，围绕生长素发现的有关实验引导学生进行探究是教学的重点。本节课以“植物为什么会向光生长”这一问题展开，以完整的科学发现史为主线，以问题和问题串为引领，让学生体验科学思想的发现过程，了解知识的产生和发展，提升科学思维能力和科学探究能力。

2 教学目标

2.1 知识目标 概述植物生长素的发现过程；说出植物向光生长的原因。

2.2 能力目标 尝试提出问题，设计实验和评价结论，训练逻辑思维的严密性。

2.3 情感态度与价值观目标 通过探究生长素发现的科学过程，体会科学家的思维方式和科学精神。

3 教学过程

3.1 情境导入 教师展示一幅植物向光生长的图片，提问该植物的生长有什么特点？(向光生长；PPT展示向光性的概念)

3.2 层层探究 围绕“植物向光性的原因”这一问题展开，教师结合科学家的实验一环扣一环的设置问题，层层递进，逐步揭示植物向光性的原因。

3.2.1 达尔文实验 很多人注意到植物向光性的现象，但是达尔文不仅注意了这种现象，并且用一种叫做金丝雀虉草的禾本科植物的胚芽鞘来设计实验，探究植物出现向光性的原因。教师PPT展示胚芽鞘的图片，简单介绍后设疑：你认为植物的向光性可能与哪些因素有关？学生作出假设，设计实验，预测实验结果(表1)：

表1 学生假设、设计并预测实验结果，探究植物向光性的可能因素

通过PPT展示达尔文的实验，学生验证假设成立，即植物的向光性与单侧光照有关，与胚芽鞘尖端有关。教师进一步设疑：胚芽鞘的哪部分可以感受光的刺激呢？引导学生假设：胚芽鞘尖端是感光的部位(假设3)。(课堂中学生的假设是多种多样的，合理即可。此处为使课堂教学层层递进进行，选择假设3先进行验证)为验证胚芽鞘尖端为感光部位，学生设计实验、预测实验结果(表2)：

表2 为验证胚芽鞘尖端为感光部位，学生设计并预测实验结果

教师PPT展示达尔文的实验，引导学生验证假设成立，即胚芽鞘尖端是感光部位。

3.2.2 詹森、拜尔和温特的实验 达尔文的实验证明，胚芽鞘向光生长与尖端有关，感受光刺激的部位在胚芽鞘的尖端，但他并未对植物向光性的根本原因作出解释，提出如下假说：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，向下面的伸长区传递某种“影响”，造成伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性。在此后约30年，达尔文的实验一直是有关这些有趣现象的唯一信息来源，而当时71岁的达尔文已无法继续研究工作，如果是你，该如何继续该项研究呢？

学生讨论，认为需要验证达尔文的假设：“影响”是尖端产生的(假设4)，“影响”能向下传递(假设5)。面对学生存在的疑问：①为什么背光面比向光面生长快，给出假设6：“影响”分布不均匀造成的；②“影响”到底是什么？教师提示，验证尖端是否产生了某种物质时，实验处理应将尖端与下部分离；寻找一种能吸附该物质的基质，该基质应该有吸附物质并向下运输的特点，可用琼脂块。并引导学生进一步设计实验、预测实验结果(表3)：

表3 为验证达尔文实验，学生假设、设计并预测实验结果

PPT分别展示1910年詹森的实验、1914年拜尔的实验、1928年温特的实验，验证假设正确。同时，引导学生比较自己与科学家所设计实验的异同，指出科学家所设计的实验是否存在不足，培养学生敢于质疑和严谨的科学态度。

3.2.3 Winslow briggs的实验[1]对于生长素分布不均的原因，教材中增加了“单侧光导致化学物质不均匀分布的实验示意图”，但未进一步深究。Winslow briggs的实验巧妙地证明了生长素分布不均匀的原因是单侧光照引起生长素由向光侧运向背光侧，而不是单侧光照使得背光侧产生的生长素比向光侧多。教师介绍该实验内容，引导学生深入思考单侧光是如何引起生长素分布不均匀的，以培养学生的探究意识，提高学生的实验设计能力。由此设疑：分布不均是如何产生的？单侧光照是否影响生长素的产生？学生作出假设、设计实验、预测实验结果(表4)：

PPT展示Winslow briggs的实验，学生验证假设成立。

3.3 小结植物向光性原因，揭示“影响”的本质 引导学生根据以上实验结果小结植物向光性的原因：胚芽鞘尖端能产生“影响”，在单侧光下“影响”由向光侧运向背光侧，且能从尖端向下运输，造成下端的“影响”分布不均，从而使得植物向光生长。教师：“影响”是什么？PPT展示文字材料：1934 年，科学家郭葛首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质“吲哚乙酸”，但1946 年才从高等植物中分离出生长素，并确认它就是吲哚乙酸(IAA)。

4 教学反思

生物科学史是生物学教学中实现教学目标很好的素材，生物科学史的教学不是简单地让学生记住这段历史和结论，而是要将探究性学习的方法整合在其中。本节教学中通过挖掘教材中教学内容经典实验的关系，以植物生长素的发现史为主线，采用循序渐进的问题串形式，优化探究，引领学生体验生长素的发现历程，在互动教学中实现知识的生成，培养学生的探究意识和探究能力，从而达成教学目标。