王修建

(江蘇省無錫市第一中學(xué) 214031)

植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程歷時(shí)長久，凝聚著許多科學(xué)家的智慧與勞動(dòng)汗水，堪稱生物科學(xué)研究的典范。遺憾的是，教材因篇幅所限，對其研究過程的編排過于簡略。因此，有必要對其研究思路進(jìn)行深入的分析，對其蘊(yùn)含著的科學(xué)內(nèi)涵與邏輯聯(lián)系進(jìn)行充分的發(fā)掘，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行活動(dòng)化教學(xué)設(shè)計(jì)，才能更好地組織教學(xué)并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。本文結(jié)合人教版高中生物學(xué)教材的相關(guān)內(nèi)容探討如下。

1 研究思路分析

生長素的發(fā)現(xiàn)源于對植物向光性的觀察，主要涉及達(dá)爾文、詹森、拜耳和溫特四位科學(xué)家的研究。最早進(jìn)行研究的是達(dá)爾文。教材在介紹達(dá)爾文的研究時(shí)，只是展現(xiàn)了幾幅實(shí)驗(yàn)示意圖(胚芽鞘在單側(cè)光照射下的向光彎曲生長、切去尖端的胚芽鞘在單側(cè)光照射下不彎曲、用錫箔小帽罩住尖端的胚芽鞘在單側(cè)光照射下直立生長及用錫箔小套套在尖端下段的胚芽鞘在單側(cè)光照射下的向光彎曲生長)，以及簡短的文字說明，然后直接給出了達(dá)爾文根據(jù)實(shí)驗(yàn)所作出的猜(推)測及解釋。這里的主要問題是：達(dá)爾文為何要做切去胚芽鞘尖端及使用錫箔的實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)用意(意圖)是什么？查閱資料都沒有提及。據(jù)分析，達(dá)爾文在觀察到植物的向光性特別是做了單側(cè)光照射胚芽鞘并觀察到向光彎曲生長的實(shí)驗(yàn)后，就產(chǎn)生了這樣的問題：胚芽鞘為什么會(huì)生長？為什么在單側(cè)光照下會(huì)彎曲生長？通過思考，他認(rèn)為胚芽鞘無論生長還是彎曲都離不開胚芽鞘(胚芽)自身，和萌發(fā)種子的其他結(jié)構(gòu)關(guān)系不大(因?yàn)槁裨谀嗤晾?。而胚芽鞘無非是由尖端與尖端下段組成。由此進(jìn)一步明確了研究問題：胚芽鞘的生長是由其尖端決定還是由尖端下段決定的？單側(cè)光照是作用于胚芽鞘尖端還是尖端下段才導(dǎo)致彎曲生長的？為研究這兩個(gè)問題，達(dá)爾文分別設(shè)計(jì)了切去尖端的實(shí)驗(yàn)，以及使用錫箔所做的實(shí)驗(yàn)。

對于詹森的研究，教材只提供了兩幅示意圖：①切去尖端的胚芽鞘在單側(cè)光照下不彎曲；②切去胚芽鞘尖端，在其切面上放一塊薄的瓊脂片，再把尖端放在瓊脂片上，在單側(cè)光照下的結(jié)果是向光彎曲生長。然后直接給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對于詹森的實(shí)驗(yàn)，顯然缺少對照實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榄傊旧硪苍S含有達(dá)爾文所提出的某種“刺激”。因此，需要再設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在切去尖端的胚芽鞘的切面上只放同樣的瓊脂片，以排除瓊脂本身的影響。

對于拜耳的研究，教材也提供了兩幅圖片(在黑暗條件下切去胚芽鞘尖端，然后再放在其切面的左側(cè)及右側(cè))，并直接給出結(jié)論。當(dāng)然，拜耳實(shí)驗(yàn)不再去研究單側(cè)光照的作用，只是研究胚芽鞘的尖端是否產(chǎn)生某種“刺激”，也可以說構(gòu)成了對照(尖端放在切面的左右側(cè))。其實(shí)，拜耳的實(shí)驗(yàn)還潛藏著一個(gè)更大的發(fā)現(xiàn)：生長素在尖端下段只能向下(極性)運(yùn)輸(當(dāng)然，這最好是在學(xué)習(xí)了后面內(nèi)容之后，再回過頭來揭示)。

對溫特的研究，教材提供了實(shí)驗(yàn)示意圖及相關(guān)文字說明，并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。應(yīng)當(dāng)說，溫特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與過程無懈可擊，但問題是，該研究有無必要？它與詹森和拜耳的研究有何聯(lián)系？這兩個(gè)問題關(guān)乎教學(xué)中對溫特研究內(nèi)容的引入。有些教師認(rèn)為，詹森和拜耳的實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)證明了達(dá)爾文的猜測，即胚芽鞘尖端能產(chǎn)生某種“刺激”(并且強(qiáng)調(diào)這種“刺激”是某種化學(xué)物質(zhì)，甚至對于達(dá)爾文所提出的“刺激”都說成了“刺激物”)，所以，溫特的研究只是重復(fù)而已。這種看法是不妥的。首先，達(dá)爾文的猜測是“刺激”而非“刺激物”?！按碳ぁ奔劝ㄎ镔|(zhì)方面，也包括非物質(zhì)方面，而“刺激物”只是物質(zhì)的范疇；其次，詹森和拜耳的實(shí)驗(yàn)都只能證明胚芽鞘尖端能產(chǎn)生某種“刺激”，而溫特的實(shí)驗(yàn)才能證明尖端產(chǎn)生了某種“刺激物”。為什么說詹森和拜耳的實(shí)驗(yàn)都只能證明尖端產(chǎn)生了某種“刺激”而非“刺激物”呢？原因就在于胚芽鞘的尖端雖然都被切下來，但都還在接觸或接近去掉尖端的胚芽鞘(切面)，這就不能排除非物質(zhì)因素(如電、磁、力等)的影響(當(dāng)然這種影響是物質(zhì)因素造成的可能性更大)。而溫特的實(shí)驗(yàn)因?yàn)榍邢碌呐哐壳始舛耸沁h(yuǎn)離去掉尖端的胚芽鞘(切面)的，故能完全排除非物質(zhì)因素的影響。所以，溫特的研究是在詹森和拜耳研究的基礎(chǔ)上的深化和完善，是十分必要的。

2 教學(xué)處理及設(shè)計(jì)建議

對于達(dá)爾文的研究，在學(xué)生認(rèn)識(shí)了植物向光性的現(xiàn)象后指出，是達(dá)爾文對此首先展開了研究，并出示達(dá)爾文研究實(shí)驗(yàn)示意圖——用單側(cè)光照射胚芽鞘(表現(xiàn)為向光彎曲生長)。然后提出問題：你認(rèn)為胚芽鞘的生長是由萌發(fā)種子的哪一結(jié)構(gòu)、哪一部位決定的？對于胚芽鞘的彎曲生長，單側(cè)光照只是外因，內(nèi)因還是萌發(fā)種子本身，那你認(rèn)為是胚芽鞘的哪一部位受到單側(cè)光照才導(dǎo)致彎曲生長的？然后組織學(xué)生思考討論。實(shí)踐表明，學(xué)生是能夠猜測出是由胚芽鞘的尖端決定胚芽鞘的生長，同時(shí)也是由其接受單側(cè)光照而引起彎曲生長的。接著繼續(xù)提問：怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的猜測是否正確呢？學(xué)生也不難發(fā)現(xiàn)，通過切去胚芽鞘的尖端，觀察去掉尖端的胚芽鞘是否還能繼續(xù)生長；設(shè)法將胚芽鞘的尖端及尖端下段分別遮光，觀察哪部分還能彎曲生長。教師再結(jié)合達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。當(dāng)然，為降低教學(xué)難度，也可以先直接介紹達(dá)爾文的幾個(gè)研究實(shí)驗(yàn)，然后再提出問題：達(dá)爾文設(shè)置去掉尖端的實(shí)驗(yàn)，以及利用錫箔所做的實(shí)驗(yàn)的意圖各是什么？并組織學(xué)生討論。

對于詹森和拜耳的研究，同樣可以采取兩種教學(xué)策略：①先不展示兩人的研究實(shí)驗(yàn)，而是針對達(dá)爾文所提出的猜測“胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種刺激”，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)驗(yàn)途徑加以驗(yàn)證，然后再介紹詹森和拜耳是怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證達(dá)爾文的猜測的；②分別直接展示詹森和拜耳的研究實(shí)驗(yàn)，然后提出問題并組織學(xué)生分析討論：詹森、拜耳的實(shí)驗(yàn)結(jié)論各是什么(或兩人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能證明達(dá)爾文的猜測嗎)？你認(rèn)為詹森的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)嗎？如不嚴(yán)謹(jǐn)，該怎樣進(jìn)一步完善才能使結(jié)論更加準(zhǔn)確可靠？一般情況下，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)詹森實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足之處——缺少對照實(shí)驗(yàn)，即需要設(shè)置一個(gè)對照實(shí)驗(yàn)以排除瓊脂本身含“某種刺激”。

對于溫特的研究，也可以不直接引出，而要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析討論詹森、拜耳的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其共同不足之處——胚芽鞘的尖端始終是接近甚至接觸去掉尖端的胚芽鞘的切面的，故雖然胚芽鞘尖端產(chǎn)生的某種“刺激”更可能是某種化學(xué)物質(zhì)，但仍不能排除是非物質(zhì)的可能。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以證明某種“刺激”是化學(xué)物質(zhì)，排除其是非物質(zhì)的可能。當(dāng)然，也可以在學(xué)生發(fā)現(xiàn)了詹森和拜耳的研究實(shí)驗(yàn)的共同不足之處以后，直接展示溫特的實(shí)驗(yàn)，然后結(jié)合溫特實(shí)驗(yàn)進(jìn)行提問和總結(jié)。

3 討論及反思

精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)應(yīng)突出兩點(diǎn)：①在分析、理解的基礎(chǔ)上重視對教材內(nèi)容的發(fā)掘；②在理解、發(fā)掘的基礎(chǔ)上重視對教材內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新性處理以及活動(dòng)化設(shè)計(jì)。

對教材內(nèi)容的發(fā)掘，主要包括：一是對教材中一些知識(shí)內(nèi)容的來龍去脈及科學(xué)內(nèi)涵進(jìn)行深入地發(fā)掘。例如，達(dá)爾文、詹森、拜耳及溫特的研究實(shí)驗(yàn)的背景各是什么？在各自的背景下他們分別提出了哪些研究問題？為解決這些問題他們分別設(shè)計(jì)了怎樣的實(shí)驗(yàn)？二是對教材中的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容之間的邏輯聯(lián)系或關(guān)系進(jìn)行發(fā)掘。例如，達(dá)爾文的幾個(gè)研究實(shí)驗(yàn)之間有何邏輯聯(lián)系，詹森、拜耳的研究實(shí)驗(yàn)與達(dá)爾文的研究實(shí)驗(yàn)之間有何邏輯關(guān)系，以及溫特的研究實(shí)驗(yàn)與詹森、拜耳的研究實(shí)驗(yàn)之間又有著怎樣的邏輯關(guān)系。

目前，課堂教學(xué)中照本宣科的現(xiàn)象已不常見，但仍有一些教師在“教教材”而不是“用教材教”。他們認(rèn)為，教材是教學(xué)和考試的依據(jù)，因而在教學(xué)中往往視教材為“權(quán)威”，不敢越雷池半步，只能分析、理解，不能改變。實(shí)際上，教材是課程(教學(xué))資源(當(dāng)然是主要資源)之一，教學(xué)與考試依據(jù)的是課程標(biāo)準(zhǔn)與考試說明(考試大綱)而非教材，教材不但要分析理解，更要處理和完善。那么怎樣才能由“教教材”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝媒滩慕獭蹦兀渴紫?，需要對教材觀念上的轉(zhuǎn)變。其次，還要注意把教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容。教材內(nèi)容并非就是教學(xué)內(nèi)容，因?yàn)榻滩膬?nèi)容大多是靜態(tài)的、結(jié)論性的描述，雖然編寫時(shí)也要遵循認(rèn)知規(guī)律，但更要考慮教材編寫自身的特點(diǎn)；而教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)組織不但要重視“過程”，更要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與特點(diǎn)。

有效教學(xué)的主要措施之一就是教學(xué)的過程化或活動(dòng)化。狹義地說，對教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)就是指對教學(xué)進(jìn)行活動(dòng)化或過程化設(shè)計(jì)。因此，僅僅重視對教材內(nèi)容的發(fā)掘是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的是要在對教材內(nèi)容的發(fā)掘的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適宜的教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而組織并達(dá)成有效教學(xué)。例如，在對“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”的內(nèi)容進(jìn)行發(fā)掘的基礎(chǔ)上，教師提出問題(或讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并提出問題)讓學(xué)生思考并組織討論交流，為解決問題讓學(xué)生進(jìn)行探究并自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)。