让学生在经典实验中再发现再创造

潘 欣

摘 要:科学家的经典实验是学生设计实验方案的优秀榜样,其实验设计闪耀着科学家的智慧,可以让学生受到科学思维方法的熏陶和引导。本文从整合信息技术,进行教学实践的角度,通过创设情景让学生重走科学家探究之路,从科学家的研究中获取科学探究的智慧。

关键词:多媒体技术 科学史 探究 科学素养

在科学教学中,利用生物科学史是一个重要的教学手段,其渗透模式为:背景→思想→实验→归纳总结。该模式的主要特点是:在传授生物科学知识时,注重历史性的探讨,重视阐明科学家的科学思想和科学方法,注重科学与社会的相互联系和相互影响,注重自然科学与其他学科的联系。教材中的某些基本原理、概念和规律等知识,虽然对教师是已知的,但是这些结论对学生来说是未知的,如何把这类课题设计成让学生再创造和再发现的过程呢?

浙教版科学八年级上“神奇的激素”的知识点在初中科学生物部分中占相当重要的作用,然而,在教学中,植物生长激素发现史中精妙绝伦的经典实验却往往被认为只是展示知识的一种形式,它的其他功能却不被重视了。其实,植物生长激素的发现史不仅展示了知识的发生过程,而且还能帮助学生深刻理解知识、理解科学的本质。

这节课,可以将探究性学习的教学方法融合其中。以问题为中心、以思维训练为基准、以科学史实为背景、以生动形象多媒体信息技术为手段,利用图片、动画模拟实验现象,创设情景让学生重走科学家探究之路,体验科学家发现问题、解决问题、深化认识的过程,并让学生归纳科学实验设计的基本思路,使学生初步掌握科学研究的方法和过程,利用科学史的“故事性”,能有效地提高学生的学习兴趣;利用科学家实验的“探究性”重温先人勇于探索的过程,能有助于培养学生实事求是的科学态度和坚忍不拔的科学精神。也使新课程中要求“倡导探究性学习”和“提高生物科学素养”的基本理念得到体现。

这一节课的具体实施过程:

(一)创设情境,强化学生的直观感觉,提出问题

师:展示一段放在窗口的盆栽视频

你看到过这种现象吗?它的生长有什么特点?关于这个现象你想知道什么?从植物最基本的生命活动现象——向光性角度入手,引出这节课研究的角度——向光性的研究。

有些演示实验,我们一般只能看到其最后的结果,而形成结果的原理却很难反映,给学生带来了一定困难。通过展示植物向光生长的快速镜头视频,整个过程都暴露在学生的视野范围内,加深了感知程度,提高了学生动态思维的能力。

(二)模拟向光性实验,显示实验的中间过程,探究植物为什么总弯向光源生长

师:那么,科学家是怎样设计实验来探索发现的呢?今天我们要学习、模仿科学家设计实验的方法,争取自己也能创造性地设计实验,探究植物向光生长的奥秘。

活动1:动画模拟达尔文向光性实验

两株完全相同的胚芽鞘在暗室中,然后其中一株接受单侧光照射,一株接受垂直光照射,另一株没有光照。

生:描述实验现象,得出结论一——光不影响胚芽鞘的生长,只是影响其生长的方向。

师:(引导讨论)本实验的变量是什么?该实验设计是否符合科学实验的设计原则?设计上有什么优点和不足?

生:讨论得出——本实验的变量是单侧光照,在实验设计中,应遵循了控制单一变量、设计对照实验等原则。

过渡:那么,你认为胚芽的这种向光弯曲生长可能与胚芽的哪一部分有关呢?

活动2:小组讨论后写下你的猜测,并设计实验方案。

过渡:我们是这样猜想的,那么达尔文是怎么想的?他的向光性实验又是怎样做的呢?

活动3:动画模拟向光性实验

生:观察实验现象,得出结论二——感光部位:胚芽鞘尖端;生长部位:尖端下面部位。

过渡:那么,胚芽感受光刺激的部位又在胚芽的哪一部分呢?(学生猜想)为此,达尔文又进行了再次的实验研究。

活动4:动画模拟向光性实验

两组实验分别用锡箔小帽罩住胚芽的尖端和胚芽基部的情况下,都在单侧光照射下进行。

观察与思考:你观察到什么现象?他又能得出什么结论?

师:根据达尔文实验,你能得出什么猜想吗?

生推想:胚芽的尖端可能会产生某种物质,这种物质在单侧光的照射下,对胚芽下面的部分会产生某种影响。

师:问题探讨到这一步,如果再往下探究,你还想知道什么?

生:为什么尖端的存在与尖端下面部分的生长有关?

师:请同学们大胆作出假设。

生:大胆作出各种假设。

过渡:植物的尖端是否会产生一种与生长有关的物质呢?

(试着设计实验)在达尔文之后,1928年荷兰的科学家温特对此做了大胆的假设,他认为胚芽尖端可能会产生一种对胚芽生长产生影响的物质。

(三)模拟温特的琼脂实验,探究植物的尖端是否会产生某种物质

活动5:动画模拟温特的琼脂实验

引导讨论:1.该实验有几个变量?(特别引导学生知道在对照组中应放上一个未接触尖端的琼脂块,排除琼脂块本身就会促进生长的可能性)

2.该实验中有没有必要设计单侧光?

3.请同学们预测实验现象:若尖端真的产生某种物质,则实验组会出现什么现象?如琼脂块放在一侧将出现什么现象?

生讨论分析:得出结论四——胚芽鞘尖端能产生某种物质促进下面部分的生长。

过渡:那么它究竟是什么物质呢?我们能将它分离出来吗?

(四)呈现郭葛等人的实验,探究它究竟是一种什么物质

活动6:材料讨论,1934年,荷兰科学家郭葛等人经过大量的实验,从一些植物中分离出了这种物质。经鉴定,它是吲哚乙酸,一种激素。

师:说一说,根据你的认识,请你给这种物质命名,并说出你的理由。

生1:由于这种物质是郭葛等人经过大量的实验从植物中分离的,我取名为“郭葛素”。

生2:我取名为“温特素”。因为在生长素发现过程中,温特也作出巨大的贡献。

生3:我觉得更应该叫“达尔文素”,因为温特与郭葛等人都是在达尔文的研究基础之上。

生4:因为他与植物向光性有密切关系,所以应叫“向光素”。

生5:我从书上知道,这种物质取名为“生长素”,因为它具有促进胚芽的生长的作用。

小结:科学上给某一种物质命名通常有两种方法。一种是为纪念科学家作出的巨大贡献,以科学家的名字来命名;另一种是根据某物质的作用、性质来命名。

猜一猜:这种激素与胚芽的生长有怎样的关系?

(五)动画模拟植物向光性弯曲原理图,建立物理模型,反映过程本质

活动7:动画模拟植物向光性弯曲原理

师:生长素的合成需要光照吗?单侧光对它有什么影响?植物为什么弯向光源生长?

学生讨论分析:由于受单侧光照射植物,植物背光一面的生长素分布的多,生长就快,于是植物就弯向光源生长。

(六)创设问题情境,领悟科学精神

活动8:我们花了一节课时间探究的结果,实际多位科学家们花了六十年左右研究出来的,请你谈一谈对科学发现的认识?

生1:通过学习,我认识到科学发现也并不那么神秘!

生2:科学的研究最重要的是提出问题!

生3:科学的发现是一个艰辛的过程,往往是几代人共同努力的结果!

本节课就是利用多媒体信息技术提供材料展开科学探究,突破了传统枯燥无味的教学方法,整个课堂气氛活跃,内容丰富,学生的思维是开放的,探究过程是主动的,但又是在教师的指导下来完成的。每个教师都观摩过一些探究性课堂教学,但往往我们只看到热闹的场面,却很难看到思维和内容得到深入。所以在本节课中,虽然没有热闹的场面和大量的学生实验,但达到了探究的目的,课堂上不仅创设条件让学生探究,同时更注重对隐含在问题中的基本原理和结论进行提炼和概括,从而得出植物向光性的真正原因以及通过这节课学到了什么,从而使本节课的内容得到了升化。

整合多媒体信息技术进行探究性教学的方式除了上述介绍的科学史资料的探究性教学,还有基于实验、调查、资料查找、模型构建、游戏等方式。但不论采用哪种探究方式,其教学设计要具有启发性和可行性,教学语言要具有科学性、趣味性,要善于用“兴趣”“悬念”“任务”等途径引导学生进入情境、充分思考,这样才能激发学生的智慧潜能,使学生深刻领会和掌握探究学习结果,创造性思维也得到了培养,学生的科学素养得到了提升。

参考文献:

1.陕西师范大学.《中学生物教学》.2008.1

2.朱慕菊.《走进新课程》.北京师范大学出版社,2004

3.吴加澍.关于CAI的若干思考.世纪之交的物理教育研究[M].上海科学技术出版社,2000

作者单位:温州市瓯海梧田一中