以“开花和结果”一节为例谈科学思维的培养

李志洁 （北京市第一0 一中学 北京 100095）

“科学思维”是生物学学科核心素养的重要组成部分。学生在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设等过程中可习得生物学知识，养成理性思维的习惯，并寻找解决问题的思路和方法。在培养学生学科核心素养导向下，笔者按照生物学研究的一般方法，创设问题情境，以问题启发学生积极思考，引导学生进行分析比较，推理和判断等，培养学生的探索精神和思维能力。

1 “开花和结果”知识内容分析及教学价值

“开花和结果”是人教版生物学7年级上册第3 单元“生物圈中的绿色植物”第2 章“被子植物的一生”最后一节的内容，是在对生物圈中的绿色植物类群及绿色植物的生活（萌发、生长）有充分认知的基础上，对绿色植物的繁殖进行详细探讨。课程标准要求能概述开花和结果的过程。认识这一过程需要掌握花的基本结构，理清从开花至结果的主要事件，阐明花的结构与果实的对应关系，从而形成对绿色开花植物生活史的完整而科学的认识。本节课教学内容中花与果实的关系既是本节重点，也是贯穿整节的主线。本节课中通过对花的解剖实验、子房基本结构与果实各部分之间关系的推理，以及被子植物完整生命周期的学习，学生能更好地理解花、果实、种子的结构与功能相适应，提高逻辑推理能力、问题解决能力等，并意识到花及果实种子的重要意义，形成尊重生命、爱护绿色植物的意识。

2 学生学习“开花和结果”的已有基础与困难

通过之前学习科学探究方法及观察细胞的结构、观察单细胞生物等实验，学生已具有一定的观察能力、推理能力和简单的分析能力。7年级学生喜欢动手、动脑主动探究，学习积极性较高，乐于分享。学生已知精子和卵细胞结合形成受精卵，花是植物的生殖器官，植物开花后能结出果实和种子，但学生并不能将开花与结果并产生种子的过程有机统一。同时，胚珠结构位于子房内部，不容易发现和观察，因此，种子的形成过程严重脱离学生的实际生活，是学生的一个知识盲点。

3 教学活动设计与实践

3.1 教学整体思路 生物学研究是提出问题、分析问题、解决问题的过程。在这节课中，教师以核心素养为导向，从花的基本结构至传粉和受精过程，再到形成果实和种子的过程，不断地通过问题引发学生进行思考、推理、分析，最后归纳得出花的结构与果实的对应关系，将子房的基本结构与果实各部分结构相对应，解决问题（图1）。

图1 教学整体思路

3.2 主要教学环节与活动

3.2.1 创设情境，提出核心问题 教师播放白菜花开花直至结果的视频，提问：通过视频你观察到什么？有什么想知道的？创设情境，引导学生提出要研究的问题：花是怎样变成果实的。教师追问：要解决这个问题，首先要了解哪些结构？引发学生思考。

承前启后，引出新课，通过问题情境，引导学生提出问题、分析问题，提升学生解决问题的能力。

3.2.2 实验观察，通过分析做出判断

教师提问：果实和花分别包括哪些结构？白菜花哪个结构最可能发育成果实？

指导学生以小组为单位，按照一定观察次序，解剖并观察白菜果实和白菜花。

通过花和果实的解剖实验，学生认识了花和果实的基本结构，了解了各结构的功能，在此基础上，引导学生观察花序轴上白菜花到大小不同的果实的变化过程，可见白菜花花瓣、萼片、雄蕊等结构的凋落及子房的膨大，由此，推测果实是由白菜花的子房发育的（图2～图5）。

图2 白菜花的部分结构

图3 白菜雌蕊纵切

图4 白菜花生长过程

图5 白菜果实和种子

此过程激发了学生的学习兴趣，培养学生的观察能力和动手实践能力，同时，在科学观察的基础上进行分析，作出合理推测。

3.2.3 分析推理，进行科学推测 由前面的学习，学生清楚大多数生物发育的起点是受精卵，受精卵是精子和卵细胞融合形成的。通过观察，学生已知卵细胞在雌蕊的胚珠内、精子在雄蕊的花药中。此时，教师提问：精子是如何与卵细胞相遇的？根据学生已知内容，引出传粉及自花传粉和异花传粉的概念。

教师继续提问：花粉落在柱头上以后，精子怎样才能与卵细胞相遇结合？引发学生思考，推测可能存在某种结构，使精子沿着它到达卵细胞。教师追问：科学的推测要基于实证，要有一定的证据。如何证明你的推测合理？

引导学生观察模拟自然生长条件培养的花粉[1],可见一些花粉逐渐萌发出管状结构（图6），由此，推测精子很可能沿着这个管状结构到达胚珠，进而与卵细胞结合。教师还可补充荧光显微镜下花粉管的图像或受精过程的动画等，进一步证实花粉管的存在，加深学生对受精过程的理解。

图6 显微镜下白菜花粉粒及萌发的花粉管（600x）

通过观察思考、分析推理，认识花的传粉、受精的过程。启发性的问题可调动学生积极思考，培养学生理性的、严谨的、科学的思考问题的方式，寻找更好的解决问题的途径。整个过程渗透科学是基于实证的，科学的推测需要一定的证据，利于学生认识科学本质。

3.2.4 归纳总结，得出结论 通过前面的观察比较，引导学生通过解剖白菜不同发育时期的果实（图7），观察子房内的胚珠的变化，推测胚珠、子房壁分别发育成种子、果皮。同时，结合胚珠的显微结构图，联系前面所学种子结构的知识，由外至内进行比较，进一步推测种子的种皮、胚分别是由胚珠的哪些结构发育而来（图8）。

图7 不同发育时期的白菜果实

图8 子房与果实在发育上的对应关系

通过观察、对比不同发育阶段的果实，能更直观地发现子房和果实各部分结构的对应关系，便于作出合理的推测和判断，归纳和概括花的结构与果实的关系，解决核心问题，突破难点。同时，有助于学生意识到花及果实的重要意义，利于学生养成尊重生命、爱护绿色植物的意识，提高社会责任。

4 教学效果分析与反思

本节课用到的教学材料——白菜花及白菜的果实和种子是学生课下自己培养的。白菜花易于培养，且从开花至结果所需时间较短。学生能完整地观察到白菜开花和结果的整个过程，该活动中学生的积极性很高，整个过程既增加了学生的兴趣，提高了学生的科学探究能力，又丰富了学生的情感，认识到生命的神奇。

本节课以解剖实验为基础，以生物学研究的一般方法为依托，以科学思维的培养为主导，学生一直处于动脑、动手的状态，充分调动了学生的积极性。教师只是适当的启发、点拨和追问，学生不断观察和比较、进行推理和分析。通过本节课的学习，学生对花、果实和种子的基本结构、传粉及受精的过程，以及果实和种子的形成过程有了更深的了解。

生物学是一门科学，生物学研究是观察并提出问题、分析问题、解决问题、得出结论的过程，是一个需要科学思维和严密逻辑的过程[2]。生物学教学中的知识学习、实践活动及实验操作等，不仅会激发学生对身边有趣的自然现象的关注，还可培养他们科学地、有逻辑地思考问题的能力。生物学教学需要教师不断地探索，引导学生进行高层次的思考，提升学生的科学能力，培养具有核心素养的科学人才。