创设问题情境，厘清生长素发现史

陆奇

[摘 要]“生长素的发现”是高中生物学科中经典的发现史，多个实验之间的逻辑关系较为抽象和复杂。而通过创设问题情境，可帮助学生厘清生长素的发现史，促进学生有效掌握生长素的相关知识。

[关键词]生长素；发现史；问题情境

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）14-0082-02

《生长素的发现》是苏教版高中生物学教材必修3《稳态与环境》第二章第四节的内容，是生物学科中经典的发现史，它着重介绍某一科学家有了新发现，下一个科学家又在他的基础上继续研究，经历数十年甚至数百年时间最终接近真理的曲折过程。学习这一类“接力棒式”的科学发现史能了解生物科学研究的一般过程，掌握基本的研究方法，体验生物科学研究的魅力。但生长素的发现过程曲折且内在逻辑关系复杂，如果教师采用平铺直叙的直讲法，较难实现教学目标。对此，笔者通过巧设、精设和增设问题情境，帮助学生厘清生长素的发现史。

一、巧设问题情境，体验假说的提出过程

在很多科學发现史中，先知们虽然不能直接得知现象的内在本质和规律，但能根据观察和实验提出假说，并解释现象。

例如，在《生长素的发现过程》一课中，为了让学生体验先知们提出假说的过程，教师首先创设了如下问题情境：（1）动物的激素调节到近代才被科学家发现，那么植物激素是如何被发现的？其背后又有怎样的故事呢？（教师展示植物向光生长的现象，介绍植物的向光性）许多植物有向光性的原因是什么呢？（教师指出科学家正是在研究植物向光性的过程中发现了生长素，它也是人类发现的第一种植物激素）（2）科学家是选择怎样的实验材料进行研究的？（教师介绍胚芽鞘的相关知识：①胚芽鞘是单子叶植物如玉米、小麦等种子萌发时，包在胚芽外面成锥形的套状叶，如葱最外侧的被剥落的部分就是衰老的胚芽鞘；②胚芽鞘上部区域可以分为尖端和尖端下面一段，其中达尔文父子通过观察发现生长弯曲的部位在尖端下面一段）（3）如何设计实验验证胚芽鞘具有向光性及其向光弯曲生长与尖端有关？如何设计实验探究胚芽鞘的感光部位？根据达尔文父子观察到的实验现象，请小组讨论：既然感光部位在尖端，而生长弯曲的部位在尖端下面一段，那么两个部位之间有怎样的联系？单侧光照射下又为何会出现弯曲生长？

通过上述问题情境的创设，学生能了解“胚芽鞘”等生物名词，得出“胚芽鞘感光部位在尖端，生长弯曲的部位在尖端下面一段”的结论，并遵循实验设计中的单一变量和对照原则。教师通过巧设“如何让感光部位和生长弯曲的部位发生联系”这一问题情境，让学生通过讨论后认同达尔文父子提出的假说：胚芽鞘尖端细胞可能产生某种化学物质，并从尖端传递到下部，影响下部细胞的生长，导致向光一侧与背光一侧的细胞生长不均匀，为下一步的科学史教学奠定基础。

二、精设问题情境，体验假说的验证过程

在科学发现史中，假说的验证过程往往充满曲折，上述植物向光性研究中，达尔文提出的假说的核心内容有两点：一是单侧光照射后，尖端向尖端下面一段运送了某种刺激，而且这种刺激很可能是一种物质；二是这种刺激的分布不均匀，导致了生长不均匀，从而造成弯曲。为了让学生体验假说的验证过程，教师可以精设问题情境，让学生认同詹森、拜尔、温特等科学家“接力棒式”地设计经典实验验证假说的过程。

教学过程可以设计如下：（1）介绍背景知识：琼脂是食品加工行业中经常使用的一种物质，属于海藻中的多糖，加少量于水中，加热冷却后能够使溶液变为固体，形成琼脂块，琼脂块具有透过性。（2）依次了解詹森、拜尔和温特的验证实验。（3）创设问题情境：①在詹森所做的实验中，为了证明尖端能产生某种化学物质并运到下端，你觉得可以增设怎样的对照实验？②拜尔所做的实验中，为什么胚芽鞘会弯曲生长？该实验的外界环境是怎样的？黑暗中是否有生长素产生？单侧光的作用是什么？③温特所做实验中，胚芽鞘尖端放置的琼脂块为何能使切去尖端的胚芽鞘生长和弯曲？实验中需要设置怎样的对照组？这种物质的作用是什么？名称是什么？

通过上述问题情境的精设，学生可以得出“胚芽鞘尖端确实产生了某种物质，并能从尖端运输到下部，这种物质的不均匀分布造成弯曲生长”等结论；认同温特的成就：收集到了这种化学物质，初步证明了其作用，并将其命名为生“长素”。通过上述教学，提升了学生实验分析、实验设计以及得出科学结论的能力。

三、增设问题情境，体验科学结论的完善过程

在科学发现史中，科学家一开始得到的结论并不一定完全正确，需要在实践中进一步检验、修正和完善。为了让学生体验科学家的认识越来越接近真理的过程，本课例增设了问题情境进行教学。

教师创设了如下问题情境：（1）根据詹森、拜尔的实验结果分析，单侧光可能对生长素的分布产生了怎样的影响作用？（2）单侧光照射下，生长素在尖端分布不均匀的原因可能是向光侧的生长素被分解了，也可能是向光侧生长素向背光侧发生了移动，你支持哪种观点？（3）如果某同学认为生长素在光下没有被分解，而是发生了横向移动，请你模拟科学家的研究过程，设计实验验证假设是否正确。活动中教师介绍Winslow Briggs的相关实验及结果（琼脂块甲、乙使去尖端的胚芽鞘弯曲程度相同，说明生长素在光下没有被分解；琼脂块丁使胚芽鞘弯曲的程度大于琼脂块丙，说明生长素在单侧光作用下发生了横向移动）。（4）尝试对植物向光性的原因进行总结。

通过本环节问题情境的增设，学生认识到了单侧光对胚芽鞘的作用，设计实验探究了单侧光造成生长素分布不均匀的原因，并了解了横向运输发生的部位，全面地认识了植物向光性的原因以及生长素的发现史。

综上可知，“创”与“生”是教学中相辅相成、相互转化的两个方面。本课例通过层层递进地设计问题情境，促进学生的课堂生成，而新的生成又为下一轮的问题情境的创设打好基础，环环相扣，教师连续地“创”，学生持续地“生”。师生共同跟随着科学家的足迹，真正了解了生长素的发现史，让更多的学生真正领感悟牛顿的名言“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上”的内涵。

（责任编辑 黄春香）