体验重历，让探究融入科学史课堂

沈玲 王红梅

摘要以“植物生长素的发现”课堂教学实践为例，提出较好达成教学目标的方式——体验重历式教学，即引导学生利用假说演绎法，在真实的实验情境下开展主动探究与知识建构，做到真正意义上的重走科学家的探索之路，使其逐步形成高中生物学科中倡导的关注个人终身发展和社会发展的必备品格。

关键词科学史教学 体验重历 假说演绎法 生物与教学

中图分类号G633.91 文献标志码B

科学史教学是生物教学体系中必不可少的一环。要想增加学生的成就体验，培养学生的生物核心素养，就必须加强在科学史教学中的探究式教学，创设贴近真实生活的教学情境，将“走马观花”的被动重历转变为“身临其境”的主动探究。鉴于此，笔者尝试通过体验式重历教学方式，以“植物生长素的发现”课堂教学实践为例，引导学生运用科学探究的基本方法——假说演绎法，就研究问题自主设计实验进行探究，进而主动构建知识，重走科学家的探索之路。

1课前实验准备

美国教育学家布朗认为“学习的环境应该放到真实问题的背景中，使它对学生有意义”。所以在设计这节课的教学之初，笔者就考虑摒弃教材图片的简单呈现，选择亲手做实验来营造一个真实的探究情境。然而当真正着手开始操作实验，实施过程中会暴露出很多的实际问题。

1.1实验材料的选择

实验材料的选择直接影响到实验的成败。在生长素发现的实验中，达尔文父子选择了具有胚芽鞘的禾本科植物的幼苗。笔者在尝试时，分别种植了小麦种子、绿豆种子和玉米种子，使其在相同室温条件下（20～25℃）培养。小麦种子由于未进行“春化”处理，5d后才开始萌发，相对萌出速度较慢，且茎秆细弱，很难进行实验的相关操作。绿豆萌发速度最快，泡水后隔天就能萌出，但其为双子叶植物，不具有典型的胚芽鞘结构，也不适合作为本实验的材料。

综合萌发状况，玉米是较为适宜的实验材料，萌发速度较快（2或3d），且幼苗较为粗壮，便于进行相关处理。

1.2实验实施过程中暴露出的相关问题

向光性探究涉及的相关实验看似简单，但具体实施时会暴露出很多的问题，以下是实验过程中遇到的一些问题及相应的处理方法。首先，为了便于观察种子的萌发状况，水培相较于土培更直观、清晰;其次，在研究幼苗的感光部位时需制作不透光小帽遮住尖端，幼苗本身较小，制作起来有一定的难度，取与胚芽鞘粗细相近的牙签，用锡纸包裹在牙签上，高出一部分，然后向下反折，这样可以制作出大小适宜的小帽;另外，由于幼苗本身较小，在放置琼脂块的时候操作起来很有难度，所以在制作琼脂块的时候尽可能增大其浓度，冷却后硬度较大，容易切割出较小的琼脂块，便于插入尖端和放置于去顶幼苗。

2课堂教学过程

2.1“接地气”的情境导入

教师展示一盆向光性极其明显的盆栽，并提问：近来，这盆植物越长越“非主流”，“脖子”都歪了，有同学可以帮忙分析下原因吗？

通过直观的视觉冲击，学生对于植物的向光性有了感性的认识，在此基础上自然而然地展开对向光性形成原因的理性探究。

2.2“阶梯式”的思维探究

生物学教学的根本任务之一就是教会学生自主探究自主解决问题。然而有不少学生是思而不得其解的，这就需要教师及时地加以引导，合理地搭建能让学生拾级而上的平台，从而把未知的问题一直延伸到己掌握的技能。

2.2.1探究一：探究单侧光对植物生长的作用

教师引导学生对生活中众多向光性的实例进行分析，从中发现“共性”——这些植物都长时间接受单侧光的照射，提出疑问：单侧光对于植物的生长有何作用？

教师引导学生运用导学案上所给出的实验器材（生长发育状况相似的幼苗若干、纸箱、剪刀、台灯）进行实验设计，并预测实验结果及结论。

直观教学是课程与教学论的第一原则，教学应尽可能借助形象直观的感性材料，展示教师课前进行准备实验的实物，而非单纯的教材配图，以此为学生营造出真实的探究情境。学生在鲜活的幼苗前进行充分观察，通过形象思维转化为抽象思维，降低思维难度，而且预测结果与真实实验结果“不谋而合”，可以极大增强学习信心与探究欲望。本探究环节的设计更多的是教师演示假说演绎法的探究程序，这为接下来的学生自主探究提供范本。

2.2.2探究二：探究幼苗尖端的作用

通过观察，学生不难得出植物真正弯曲和生长部位应是尖端下部，进而很自然地生发出第二个探究活动——幼苗的尖端有什么作用。

各学生小组讨论得出探究方案，按照假说演绎法的步骤依次解说设计思路。事实上，该环节是学生对假说演绎法的尝试运用，基于探究一中教师抛出的范例，学生自主演练，初步形成科学探究的基本模式，促进掌握科学探究的基本方法。

2.2.3探究三：探究幼苗的感光部位

在探究二基础上，教师提出疑问：幼苗的弯曲生长与尖端有关，单侧光影响植物弯曲生长的前提是植物要能感受到光刺激，那么单侧光引起幼苗弯曲生长，具体作用于哪一部位？

经过前两个探究活动的铺垫，学生对于假说演绎法的应用已经较为得心应手，这个探究活动可以很好地考查学生对实验自变量的确定以及分组实验的理解。如果以遮光部位为自变量，则需要设置两个实验组——遮住尖端与遮住尖端下部;如果以研究部位是否遮光为自变量，则需设置四组——尖端遮光与不遮光，尖端下部遮光与不遮光。这些细节问题的处理恰是实验思维和科学方法培养的突破口，教师应以此为契机，强调实验设计和得出结论时逻辑上的严密性。

在探究一。三的基础上，教师肯定学生设计的实验方案，并总结出实验结论：单侧光引起幼苗向光弯曲生长;幼苗向光弯曲与尖端有关：幼苗感受单侧光刺激的部位是尖端;生長和向光弯曲部位是尖端下面。

2.2.4探究四：探究幼苗尖端是否能产生“某种物质”作用于尖端下部

在梳理上述探究结论的时候，教师引导学生思考：单侧光下，尖端感受光刺激，为什么会引起尖端下部弯曲和生长呢？学生在思考讨论后，提出推测：单侧光照射时，有某种化学物质从苗尖端传递到了下面。随后学生在学案所给实验器材（生长发育状况相似的幼苗若干、琼脂、云母、灯）的基础上进行实验设计。

這个实验的设计对于学生来说难度较大，通过向学生介绍云母与琼脂两种不同透性的材料特性，给出思路提示，该实验的设计就会迎刃而解。本实验操作过程中将教材中波森·詹森实验所用的明胶改为更易获取的琼脂，不仅不影响实验效果，也为接下来温特实验的模拟奠定了基础。

2.2.5探究五：探究用琼脂收集到的尖端产生的化学物质究有何效应

基于探究四中介绍过了琼脂的特性，学生不难想到用琼脂的特性来转移“某种成分”，进而设计实验探究该成分的作用。

通过实验的设计，学生能直观地理解“某种物质”具有促进植物生长的效应，进而得出“某种物质”在植物体内的分布不均衡分布是造成植物弯曲生长的内因，自此向光性的奥秘基本得以揭示。

从知识链的角度看，以上5个探究活动中，每个探究活动的结论都是下个探究活动开展的基础，从这个意义上说本课知识的建构是呈现出阶梯式的。从探究方法的角度看，本课旨在推广科学探究的基本方法——假说演绎法。但是这种方法的运用不是一蹴而就的，所以从探究一的给出范例，到探究二的尝试模仿，到探究三的完整运用，再到探究四、五的难度提升，思维强度的要求也是阶梯式上升的。

2.3“升华式”的课堂小结

教师将科学家们半个多世纪的研究历程浓缩为一系列科学探究的“头脑风暴”，让学生体会到自身探究成功的喜悦，拉近与科学家的距离，从而消除对科学探究的神秘感，养成乐于探究习惯。

3体验式重历对教学的启发

浙科版教材中有大量的科学史素材，有些科学史涉及的实验并不复杂，那么教师可以尽可能地开展这些实验，做到最大意义上的“体验式重历”。但是还有些实验一般教学环境下很难真实开展，那么，教师可以依托多媒体技术模拟出逼真的实验效果。对于那些无法保证全程还原的科学史实验，那么可以提供关键环节的体验，制造认知冲突，进而揭示科学家的研究成果。

科学史素材对于科学方法和科学素养的培养具有重要的意义，所以教师在进行科学史素材的教学时，真正利用、开发好这些素材，让学生多一点“体验”，少一点记忆，不失为一个新的思路。