基于创新和迁移能力培养的“植物的一生”（第2课时）教学设计*

黄建林 （浙江省杭州市文海实验学校 浙江杭州 310018）

生物学是一门以实验为基础的学科。实验在生物学教学过程中起着举足轻重的作用：培养学习兴趣、提高实验技能、促进思维发展等。在“植物的一生”（第2 课时）的教学中，让学生对实验方案进行设计、评价和优化，培养学生的创新思维、创新能力，注重对所学知识进行迁移应用，真正做到学以致用，促进其深度学习。

1 教材分析

“植物的一生”（第2 课时）是浙教版7年级《科学》第1 章第4 节的内容，是第1 课时“种子的结构”的延续。学生已具备种子结构的知识，对种子的萌发也不陌生，为本节课的学习打下了坚实基础，但7年级学生的创新思维能力和迁移能力相对薄弱。科学探究是不断地发现问题，通过多种途径寻求证据，运用创造性思维、逻辑推理解决问题，通过评价与交流达到共识的过程［1］。因此，基于情境和问题解决的探究，在寻求多方案、多途径并基于一定的情境应用于生活的解决问题的过程中，不但能培养解决问题的能力，还能培养创新思维能力，通过学以致用培养迁移能力。本节课将方案的设计、优化等创新思维和迁移能力培养作为重点和难点，从种子萌发视频出发，通过萌发条件的提出，猜想及方案的设计、优化等不断改进及将所学知识如何迁移应用而展开，在此过程中，培养学生的创新思维能力、批判性思维能力和迁移能力。

2 教学目标

1）理解植物生命运动是有条件和规律的，包括内部条件和外部条件。通过有、无完整胚的对比及胚的死、活和种子子粒饱满程度对种子萌发的影响对比，理解结构与功能相统一的生物学生命观。

2）通过实验方案的设计、评价、优化改进及对所学知识的应用，培养创新思维和批判性思维及迁移能力。

3）通过种子萌发探究实验，明确探究过程和步骤，明白自变量、无关变量和因变量的确立及控制变量法、比较法等科学方法的运用，并在探究过程中，培养团结协作、求真、实证、理性的科学态度和科学精神。

4）通过利用所学知识解决如何更好地保存种子等生活中的问题，培养社会责任感，牢记用所学知识造福人类的使命。

3 教学过程

3.1 情境激趣，提出问题 教师播放有关种子萌发的视频，要求学生观看视频并提出感兴趣的探究问题。学生提出以下问题：①种子为什么能萌发？②种子萌发需要什么条件？③是否所有的种子都能萌发？

以种子萌发视频入手，开门见山，直接指出了探究的主题——种子萌发。不但激发了学生的求知欲，点燃了探究热情，更提出了其感兴趣的探究问题，为后续探究种子萌发条件做好了充分的准备。

3.2 依据经验，合理假设 教师提问：大家猜测一下，种子萌发需要哪些条件？学生思考后认为：光、温度、空气、水、土壤和肥料。教师追问：根据生活经验和课前的实验，能否排除不必要的条件并说出相应的理由。最后，学生一致认为：种子萌发只与温度、空气和水分3 个因素有关，与光、土壤和肥料等无关。

根据探究问题提出假设，培养学生的发散性思维，让学生根据课前实验和生活经验排除不必要的条件，一方面使得条件更精简，有利于探究；另一方面培养学生的实证意识，即用相应的证据证明自己的想法。

3.3 设计优化，完善探究方案 教师首先强调多个因素影响的探究方案时，要用控制变量法研究实验，即每一次设计只能改变其中一个变量（自变量），同时要控制其他变量不变（无关变量），从而研究种子萌发随温度、水分、空气的变化而变化（种子萌发为因变量）。例如，若研究温度对种子萌发的影响时，要控制水分和空气2 个变量且均适宜种子萌发，同时只改变温度这个变量。

3.3.1 设计评价，初定方案 学生先自行设计实验方案（用简图呈现），再小组合作交流、讨论。教师将小组讨论的结果——简图，通过同屏技术呈现，主要问题是：变量不唯一，难以探究；种子只用1 粒，存在偶然性；温度设置不合理等。通过讨论后，最终学生比较认可的是如图1所示的方案。

图1 初步方案

3.3.2 质疑调整，优化方案 有一位学生质疑图1中的方案——研究空气对种子萌发的影响方案，变量应是空气，但图1中水的多少没有保持相同，即一个是水分适量，一个是过量，存在2 个变量，不够严谨。他认为优化的方案应改成如图2所示较为合理。其他学生赞同此方案，但教师提出了一个新问题，能否在此方案的基础上再进一步改进，使得方案更简洁或所需的仪器、材料更少？

3.3.3 比较归纳，完善方案 又有学生思考后认为图2中的对照组只需一组即可，这样仪器总共只需4 套。教师表扬这位学生能从对照组中找出共同点，并将3 组对照组精简成一组。

图2 优化方案1

教师追问：是否还有其他优化方案？学生思考后认为，研究空气影响的实验组和对照组除种子放的位置不一样，其他都一样，2 个实验可组合在一起。这时，又有学生认为，图2中研究水分影响的实验组也可将之前2 个实验拼合在一起，变成图3的第1 个实验方案。

图3 优化方案2

学生立刻想出了图3的第2 个温度为0℃的方案。教师提问：温度一个为0℃，一个为20℃，从实验的严谨性来说，是否合理？为什么？应怎么改进？学生认为已设置一个低温，一个适宜温度，还应设置一个高温进行对比，否则有可能会出现低温不适宜萌发而室温和高温都适宜萌发的现象，应该再加一个40℃的实验组。教师追问：为什么是40℃，而不是70℃、80℃？学生回答：温度太高，种子会死亡。教师继续追问：图3实验中间排的种子，在装置中如何固定？学生讨论回答：有2 种方案，一种是找有过滤网的茶杯，可直接利用；另一种可用剪刀将石棉网剪成一定的圆形，然后卡在透明的一次性杯的中部即可。

让学生通过设计方案、小组交流、全班评价交流、质疑，使方案从“单一变量设置对照组”到同一对照组对比不同实验组，再优化到多变量进行多组对照，再从低温、室温、高温3 档温度的对比，使得方案在质疑、评价、优化过程中趋于完美，使探究对比和分析的复杂问题简单化、繁锁问题简便化、无序问题有序化，学生轻松掌握控制变量法设计的规律性，提高了实验教学有效性，并在优化过程中，培养了学生的创新思维。

3.4 分析结果，得出结论 根据图3的方案，让学生预测结果并说明理由。学生认为：温度为20℃且中间排的种子能萌发，其余都不会，理由是这一排种子具备萌发的几个条件，即：适宜的温度、充足的空气、适量的水分。根据得出的结论，教师要求学生对比原来的课外实验——种子萌发实验，分析讨论种子萌发与不萌发的原因。同时，应用所学知识回答：如果要播种，你会选择在什么季节、什么样的土壤、采取什么措施进行播种？

通过方案的对比，得出种子萌发的条件，根据结论，分析自己实验组成功和失败的原因，真正做到知其然更知其所以然。通过将所学知识应用于生产中，使学生明白，要学以致用，同时明白科学源于生活又用于生活。

3.5 探究条件，解密原因 有的学生提出：为什么我的这些种子都满足萌发的条件，但未萌发？原来他的种子是大米。学生认为：可能是种子去皮后，不能萌发。这时，教师在PPT 上呈现去掉种皮的花生萌发的照片，同时呈现去掉胚后的花生和煮熟的花生均没有萌发的照片图，以及切除所有子叶的花生和切除所有胚乳的玉米种子未萌发的图，让学生结合所学知识得出：种子萌发除需要适宜的温度、充足的空气、适量的水分等外部条件外，还与是否有完整的胚、活的胚及发育成熟、饱满程度及是否处于休眠期等有关。教师追问：为什么选种时要选择饱满的种子？播种时是否埋得越深越好？理由是什么？教师要求学生根据种子萌发的内部条件，再次优化方案，学生经思考后回答提出：种子萌发还需要具有完整且成熟的胚。

通过几组实验照片的强烈视觉冲击的对照，学生得出种子萌发的内部条件，纠正了“没有种皮不能萌发”的错误前概念，并用所学知识再次完善实验方案，同时明白方案应在不断改进、不断优化中逐渐完善。

3.6 迁移拓展，学以致用 教师提问应如何贮存种子并说明理由。学生认为：根据种子萌发的3 个外部条件，只需去掉其中1 个条件即可，例如，干燥、低温、真空保存即可。教师追问：哪种方法更方便？

应用所学知识解决贮存种子的问题，一方面是对所学知识的巩固和应用；另一方面，也隐含地告诉学生，要学以致用，牢记用科学知识造福全人类的使命。

4 反思提高

反思这节课的教学设计，生物学教学要注重以下几个方面：一是生物学教学应注重生活和知识密切联系，特别要注重知识的迁移应用。在情感教学过程中要鼓励和支持学生用所学知识解决生活中的问题。二是要注重探究，重点是实验方案的设计及优化，在平时的课堂中一定要多加锻炼和培养。当教材中的实验方案或装置不尽人意时，教师要鼓励和支持学生质疑、评价和改进，用改进的方案进行探究，且探究过程要有所侧重，不要面面俱到。例如，本节课主要是方案的设计、优化及应用，从而培养创新思维能力及批判性思维能力和迁移能力。三是要注重方法的指导，特别是像本节课中的控制变量法的指导，要让学生明确什么是自变量、无关变量和因变量，在设计实验时，要坚持变量的唯一性原则。四是生物学教学过程中，要多引导学生用简图表达实验思维，用直接明了的简笔画呈现实验步骤。当然，在教学设计中，要注重设计环节的环环相扣，设计问题的循序渐进。在教学过程中，要注重高阶思维能力的培养，促进学生深度学习，从而培养其生物学学科核心素养。