培养学生科学思维的探究式教学设计

李玥 黎云祥

摘 要：本文以时间轴为主线叙述植物生长素的发现过程，同时创设问题情境，设计问题梯度，引导学生自主学习、合作探究，主动构建知识结构体系，从而培养学生的科学思维和科学探究的能力。

关键词：科学思维；科学探究；批判性思维；教学设计

一、 教材分析

本節内容选自人教版生物必修3《稳态与环境》第3章第1节。这部分内容既可以对第1、2章动物体的稳态与调节进行总结和延伸，又为继续探索生长素的生理过程和其他植物激素进行引导和铺垫，起到了承上启下的作用。通过学习这部分内容，学生能够掌握科学研究的方法，体验科学探究的过程，培养科学设计实验的能力，因此，为了让学生更好地掌握，笔者把本节内容分为生长素的发现过程和生长素的产生、运输和分布两个课时。

二、 教学目标

为更好地贯彻落实新课程标准，培养学生的生物学学科素养，笔者制订了以下教学目标：

（一） 科学思维

1. 归纳与概括：基于植物生长素的探究历程，概括出生长素的产生部位、作用部位、植物激素的概念等内容。

2. 批判性思维和创造性思维：指出科学家实验中存在的不足之处并设计改正方案。

（二） 科学探究

通过分析植物生长素的发现历程，强化对照实验原理和单一变量原则，体验科学探究过程，培养科学探究能力，锻炼实验设计思路，训练逻辑思维的严密性和严谨性。

（三） 社会责任

结合本地资源，把植物向光性原理应用到生产生活中。

三、 教学重难点

教学重点：植物生长素的发现过程。

教学难点：科学家探究实验中存在的不足之处及改正措施；探究式实验的设计。

四、 教学过程

教师活动学生活动设计意图

（一） 情境设疑，导入新课

教师展示一株直立生长的盆栽，请学生思考，自然条件下盆栽怎样才能够弯曲生长？并说明原因。

学生倾听思考以日常生活现象导入新课，让学生在真实的情景中运用生物学知识，激发学习兴趣。

（二） 合作探究，进入主题

1. 19世纪末 达尔文

达尔文最先注意到植物向光性的现象，并设计以下实验进行探索（见图1）。

提问：（1）观察图片，分别描述实验现象。（2）构成对照实验的原则是什么？（3）上述哪些实验可以形成对照实验？指出其自变量，说出每组对照实验分别可以得出什么结论。

教师给予学生适当的时间进行小组讨论。

图1 达尔文的实验示意图

小组讨论后，派代表表述讨论结果，组间相互修正，最后听老师总结，得出结论。

通过分析实验现象，强化对照实验原理和单一变量原则，引导学生自主探究、合作学习，充分发挥学习的主动性。

2. 1910年 鲍森·詹森

达尔文虽未验证自己提出的假设，但却指引着年轻一代进行探索，其中包括鲍森·詹森（见图2）和拜尔（见图3）。

教师提问：（1）观察图片，分别描述现象。（2）以上实验是否构成对照实验？请说明原因。（3）该实验是否存在不足之处？如果有，请改正。

图2 鲍森·詹森实验示意图

学生分析实验后，讨论、交流，得出结论，派代表阐述结果。引导学生在观察实验的基础上提出新的问题，发展学生的批判性思维和创新性思维；进一步强化对照实验原理和单一变量原则。

3. 1914年 拜尔

教师提问：（1）观察图片，描述现象。（2）该实验为什么要在黑暗条件下进行？（3）以上实验是否构成对照实验？请说明原因。

图3 拜尔的实验示意图

分析实验现象，回答相应问题。鼓励学生由宏观到微观、由现象到结论，培养学生图文信息转化的能力。

4. 1928年 温特

温特的实验（见图4）进一步证明了上述三个科学家实验结论的正确性。

教师提问：（1）观察以上图片，描述现象。（2）该实验是否完善以及如何改进？

图4 温特的实验示意图

认真思考讨论并回答问题，质疑实验并提出改正意见。引导学生领会介质转移实验的方法，发展学生的科学探究能力，训练学生形成严密的科学思维。

5. 其他科学家的探索历程

课件展示以下内容：

1931年，郭葛从 中提取出 ；1946年，科学家从 中分离出生长素，并确定其化学本质是 ；之后研究发现，植物体具有生长素效应的物质还有 和 等。

阅读教材P47到P48相应内容，填空。培养学生的自主学习能力。

五、 教学反思

整个教学过程，由传统的直观教学转变为启发式教学，形成以“学生为主体，教师为主导”的新型教学模式。通过设计环环相扣的问题梯度，鼓励学生在合作与交流中主动建构知识结构体系，培养学生的主人翁意识，最终实现有意义学习。同时，在分析探究性实验的基础上提出新的问题，训练学生的批判性思维，发展学生的创新性思维，最终培养学生的科学思维。

（通讯作者：黎云祥）

作者简介：

李玥，黎云祥，四川省南充市，西华师范大学生命科学学院。