利用科学史发展科学思维的教学设计

张秀梅

一、指导思想与理论依据

生长素的发现过程的教学，是以新课标“在情境中进行科学探究，科学思维获取概念，发展生物科学素养”的基本理念为指导思想，在教学中，让学生从常见的生活现象出发，主动发现问题，引导学生像当年科学家那样参与到探究实验的设计、分析过程中，主动建构知识、发展科学思维，感悟到科学家的科学态度与科学精神。

二、教学背景分析

（一）教学内容在课标中的地位与作用

课标要求“概述植物激素的发现和作用”是植物個体水平的稳态与调节，揭示了植物体维持稳态的调节方式──激素调节，与第1、2章内容并列共同组成个体水平的稳态调节知识体系。

（二）教材内容分析

本节课选自人教版必修3第3章，本章内容主要包括植物生长素的发现、生长素的生理作用、其他植物激素三个部分，“植物生长素的发现过程”是本章的开篇节。教材通过层层深入揭示了生长素的发现过程，并初步了解生长素作用──促进生长，为继续探索生长素的生理作用及其他植物激素的学习奠定基础。

生长素的发现史渗透着科学的思维方法和研究方法，体现了科学探究的一般过程。利用胚芽鞘作材料，让学生参与到探究的过程中，在探究过程中体验科学的本质、方法，并获取知识。体会科学家严谨的治学态度和不断探索的科学精神。

（三）学生情况分析

本章内容在学生学习《动物和人体生命活动的调节》之后，学生对于生物的调节作用有了一定的认识。植物向光性现象，学生在日常生活中有过接触，具有一定的感性认识，但学生从现象揭示本质的思维方式淡薄。在学习酶的发现、光合作用的发现、遗传定律的发现等内容时，体会了科学研究的方法，知道实验设计的一般原则，但学生的逻辑思维及实验设计的严谨性不足。因此，在教学过程中，通过精心设疑，引导学生探讨，并与科学家进行比较，体会实验的严谨性。

三、教学目标

（一）情感态度与价值观目标

1、体验生长素发现的过程和方法，认同科学是一个不断深化的过程。

2、学习科学家严谨、细致、认真、求实的科学态度以及对真理不懈追求的科学精神。

（二）能力目标

1、尝试从现实生活中提出可以探究的问题，并作出假设、构思实验方案、预期结果并分析结果。

2、观察、分析、推理的逻辑思维和科学探究。

（三）知识目标

1、概述生长素的发现过程

2、尝试解释植物具有向光生长的原因

四、教学方式

生长素的发现史渗透着科学的思维方法和研究方法，体现了科学探究的一般过程。利用胚芽鞘作材料，让学生参与到“疑——探——论——再疑——再论”的生长素的发现的探究过程中，在探究过程中体验科学的本质、方法（观察-问题-假说-设计实验-证实或证伪-继续实验），并获取知识。体会科学家严谨的治学态度和不断探索的科学精神。

五、教学过程

为实现本节课的教学目标，我精心设计了“疑——探——论——再疑——再论”6个环节引导学生探究植物向光生长的原因。

（一）疑——为什么向光生长

观察课前培养在窗台上的小麦幼苗。

问题：看到什么？想到什么？学生举出现实的生活中植物向光性的实例，是否考虑过向光性的原因？怎么证明？

在学生发表意见以后，介绍达尔文的观察与思考、实验材料。

（二）探——向光生长的原因

在探究向光生长的原因时，采取任务驱动，分析实验和设计实验相结合，比较自己的设计和科学家设计实验的区别，解决向光生长的外因、内因，问题设计依次为：

1、胚芽鞘弯向光源生长需要什么条件？

2、有单侧光就会向光弯曲吗？

3、感光部位在哪里？

4、生长弯曲的部位在哪里？

5、尖端如何控制尖端下部？两者之间可能的联系是什么？

展示达尔文的假设：单侧光照射尖端产生某种刺激，传递到下部，引起背光面比向光面生长快，因而出现弯曲生长。

你对达尔文的假说有何观点？如何证明？

展示詹森、拜尔的实验，体会二者的实验殊途同归，异曲同工之妙。

质疑：确信若尖端产生了某种物质，怎样证明？学生设计实验

展示温特实验，引导学生得出结论，定性证明尖端确实产生了某种物质。补充定量分析的实验介绍。

6、生长素的化学成分是什么？

7、如何证明吲哚乙酸就是生长素呢？

梳理总结生长素的科学发现过程

（三）论——尝试解释植物向光生长的原因

学生根据实验探究生长素的发现过程，回扣本课第一环节的问题，解释植物向光生长的原因，培养学生的归纳总结及语言表述能力。

（四）再疑——生长素分布不均的原因

1、胚芽鞘背光侧生长素为什么会多于向光侧？

2、可能的原因？能否设计实验证明猜想的正确与否？

（五）再论——植物向光生长的原因

学生再论植物向光生长的原因？

展示最新有关植物向光生长的科学研究资料

六、教学评价

（一）过程评价

提出假设、推理、设计实验、交流展示、评价他人、归纳总结等过程中的参与积极性及效果评价。

（二）解决问题评价

解释植物向光生长的原因

（三）课后练习评价

七、教学特色

本节课通过观察教室窗台上培养的小麦幼苗，让学生发现问题，利用胚芽鞘作材料，让学生参与到“疑——探——论——再疑——再论”的生长素发现的探究过程中，在探究过程中体验科学的本质、渗透科学的思维方法和研究方法（观察-问题-假说-设计实验-证实或证伪-继续实验）。

本节课在解决植物向光生长原因的探究过程中，把学生的探究与教材中提供的科学家探究的素材巧妙的结合在一起，并与科学家的研究方法与过程进行对比，寻找异同点，从而体会科学研究的实验方法和严谨的逻辑思维过程，体会科学家严谨的科学态度和不断探索的科学精神。

本节课与以往教学设计相比最突出的创新是根据学生的思维特点增加了“生长弯曲的部位在哪里？”的问题探究，使得“尖端控制下部”的问题继续再探符合思维的逻辑关系。

形成的科学思维使学生获取概念、形成生命观念、进行科学探究和担当社会责任的生物学素养急速提升，因此，课堂教学中引导学生高效形成科学思维的教学过程值得我们下大力气去探讨。