徐岳敏

(浙江省樂清市第三中學(xué) 325600)

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“植物生長(zhǎng)素”是浙科版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第1章“植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”第1節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。教材中以達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)、波森·詹森的實(shí)驗(yàn)、溫特的實(shí)驗(yàn)、郭葛的實(shí)驗(yàn)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主線，探索生長(zhǎng)素的產(chǎn)生和分布部位、運(yùn)輸方式、生理作用以及應(yīng)用，對(duì)學(xué)生的邏輯思維要求較高。

生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過程的科學(xué)史包含了豐富的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思維、科學(xué)方法等教學(xué)資源，其中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)和得出結(jié)論的論證思維正是開展論證式教學(xué)的極好素材，有利于學(xué)生加深對(duì)科學(xué)知識(shí)構(gòu)建本質(zhì)的理解，形成基于論證和邏輯推理的理性思維。

教學(xué)中采用論證式教學(xué)，圍繞某一論題利用科學(xué)的方法收集證據(jù)，運(yùn)用一定的論證方式解釋、評(píng)價(jià)自己及他人證據(jù)與觀點(diǎn)之間的相關(guān)性，促進(jìn)思維的共享與交鋒，最終達(dá)成可接受的結(jié)論。這種教學(xué)策略是從資料分析作為論據(jù)支持得出主張，在遇到新的論據(jù)辯駁原有主張時(shí)，不斷完善或認(rèn)可主張[1]。教師以學(xué)生領(lǐng)會(huì)知識(shí)內(nèi)涵為目標(biāo)，重點(diǎn)在于論證生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和生長(zhǎng)素的生理作用、特點(diǎn)，教學(xué)中努力挖掘和設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考，建構(gòu)科學(xué)概念和形成批判性思維，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和利用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。難點(diǎn)在于論證生長(zhǎng)素的存在和科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)思維及論證精神。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 解釋生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過程中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，概述不同濃度的生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)的不同作用，闡明生長(zhǎng)素在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 能力目標(biāo) 形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究意識(shí)和批判思維。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 體會(huì)科學(xué)研究過程中嚴(yán)密的邏輯推理，認(rèn)同科學(xué)發(fā)展是一個(gè)繼承與創(chuàng)新的辯證過程；關(guān)注生長(zhǎng)素類似物的應(yīng)用價(jià)值及其可能帶來的負(fù)面影響。

3 教學(xué)過程

3.1 生長(zhǎng)素的產(chǎn)生和分布部位在哪里 第一步，提供資料，形成主張。達(dá)爾文在環(huán)球考查時(shí)發(fā)現(xiàn)草蘆有向光生長(zhǎng)的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生提出主張： 植物有向光性。

第二步，導(dǎo)入主題，引導(dǎo)論證。請(qǐng)學(xué)生思考： 會(huì)不會(huì)是偶爾現(xiàn)象？有沒有科學(xué)實(shí)證？逐個(gè)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)： 1880年，英國(guó)的達(dá)爾文父子用單側(cè)光照射正常胚芽鞘(第一組)、去頂胚芽鞘(第二組)、頂上加不透明帽的胚芽鞘(第三組)、頂上加透明帽的胚芽鞘(第四組)、用不透明薄膜將基部包起的胚芽鞘(第五組)。觀察發(fā)現(xiàn)分別發(fā)生彎向光源生長(zhǎng)、不生長(zhǎng)、直立生長(zhǎng)、彎向光源生長(zhǎng)、彎向光源生長(zhǎng)(圖略)。主張： 胚芽鞘確實(shí)向單側(cè)光方向生長(zhǎng)，表現(xiàn)出向光性，感光與尖端有關(guān)，有某種化學(xué)物質(zhì)從胚芽鞘尖端傳遞到了下面。在二、三、四組呈現(xiàn)時(shí)，分別質(zhì)疑： 會(huì)不會(huì)是去掉尖端造成的損失引起不能彎曲生長(zhǎng)？會(huì)不會(huì)是帽本身對(duì)生長(zhǎng)造成影響？基部是否也可以感光？辯駁： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的假說還是缺乏科學(xué)證據(jù)。引導(dǎo)學(xué)生分析： 必須確定“影響”是否真實(shí)存在？為什么造成彎曲生長(zhǎng)？

第三步，追加證據(jù)，捍衛(wèi)主張。提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)： 1913年，荷蘭植物學(xué)家波森·詹森將一片明膠或云母(化學(xué)物質(zhì)能透過明膠卻不能透過云母)分別插在胚芽鞘尖端和其下部之間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，插有明膠的胚芽鞘發(fā)生向光彎曲現(xiàn)象，插有云母片的胚芽鞘則不生長(zhǎng)不彎曲。再次主張： 確實(shí)有一種化學(xué)物質(zhì)由胚芽鞘尖端向下傳遞。質(zhì)疑： 瓊脂或云母可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。追加實(shí)驗(yàn)證據(jù)： 設(shè)置對(duì)照組，在去頂胚芽鞘上放置空白瓊脂塊或云母片。結(jié)果胚芽鞘不生長(zhǎng)，說明瓊脂塊或云母片本身未影響胚芽鞘生長(zhǎng)。

第四步，鼓勵(lì)質(zhì)疑，再次解釋。辯駁： 向光彎曲由胚芽鞘尖端本身造成，而非化學(xué)物質(zhì)。如果存在某種化學(xué)物質(zhì)，為什么會(huì)使胚芽鞘下部生長(zhǎng)不均勻？教師提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)： 1926年，荷蘭植物學(xué)家溫特先將照過光的胚芽鞘尖端切下，放在瓊脂塊上。設(shè)置第一組空白對(duì)照，第二、三、四組分別在去掉尖端的胚芽鞘中間、右側(cè)、左側(cè)放一塊如圖1處理的瓊脂塊，第五、六組分別在中間和左側(cè)放置空白瓊脂塊。結(jié)果第一組不生長(zhǎng)，第二組直立生長(zhǎng)，第三組向左側(cè)彎曲生長(zhǎng)，第四組向右側(cè)彎曲生長(zhǎng)，第五、六組不生長(zhǎng)、不彎曲(圖1)。

修正主張： 尖端產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)(后來被命名為生長(zhǎng)素)，引起胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)。向光性(生長(zhǎng)不均勻)是由生長(zhǎng)素分布不均引起的。

第五步，深入質(zhì)疑，揭開真相。辯駁： 耳聽為虛，眼見為實(shí)。可否提取到這種物質(zhì)(生長(zhǎng)素)？20世紀(jì)30年代，郭葛提取到生長(zhǎng)素，其化學(xué)本質(zhì)是一種小分子有機(jī)物——吲哚乙酸(IAA)。確立主張： 胚芽鞘尖端確實(shí)產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)——生長(zhǎng)素。

圖1 溫特的實(shí)驗(yàn)(深色表示含有生長(zhǎng)素)

3.2 生長(zhǎng)素的運(yùn)輸方式是怎樣的 第一步，提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出主張。20世紀(jì)20年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在單側(cè)光照射下生長(zhǎng)素總量基本不變，但背光側(cè)生長(zhǎng)素多于向光側(cè)(圖2)。

圖2 單側(cè)光照射影響生長(zhǎng)素分布實(shí)驗(yàn)

教師提出主張： 單側(cè)光造成了生長(zhǎng)素在向光和背光兩側(cè)重新分配，并由向光側(cè)向背光側(cè)橫向運(yùn)輸。

第二步，發(fā)現(xiàn)問題，質(zhì)疑主張。質(zhì)疑： 生長(zhǎng)素都是橫向運(yùn)輸?shù)膯幔靠茖W(xué)家把含有生長(zhǎng)素的瓊脂小塊放在切去尖端的燕麥胚芽鞘的形態(tài)學(xué)上端，把另一塊不含生長(zhǎng)素的瓊脂小塊接在下端，過些時(shí)間，下端的瓊脂塊中即含有生長(zhǎng)素。但是，假如把這一段胚芽鞘顛倒過來，做同樣的實(shí)驗(yàn)，生長(zhǎng)素就不向下運(yùn)輸(圖3)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，其運(yùn)輸速度比物理擴(kuò)散大10倍，缺氧或呼吸毒物(氰化物等)會(huì)抑制其運(yùn)輸[2]。完善主張： 生長(zhǎng)素在尖端橫向運(yùn)輸，由向光側(cè)運(yùn)向背光側(cè)，而在尖端以下是極性運(yùn)輸，由形態(tài)學(xué)上端運(yùn)向形態(tài)學(xué)下端。

圖3 生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)

3.3 生長(zhǎng)素有什么生理作用和應(yīng)用價(jià)值 辯駁： 生長(zhǎng)素真的都是促進(jìn)生長(zhǎng)嗎？解讀數(shù)據(jù)，修正主張： 生長(zhǎng)素作用的一個(gè)特點(diǎn)是低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度則抑制生長(zhǎng)，而且往往與發(fā)生作用的器官有密切關(guān)系，其敏感性從大到小依次為根、芽、莖(圖略)。質(zhì)疑： 生長(zhǎng)素類物質(zhì)有無其他激素？農(nóng)業(yè)生產(chǎn)怎么利用生長(zhǎng)素呢？引導(dǎo)學(xué)生尋找證據(jù)，確立主張： 現(xiàn)已證明，除了吲哚乙酸(IAA)，苯乙酸(PAA)存在于番茄、煙草等植物中，4-氯-3-吲哚乙酸(4-Cl-IAA)存在于豌豆、山黧豆等未成熟種子中[2]。因生長(zhǎng)素含量極低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用其類似物，具有與生長(zhǎng)素類似的功能，如2，4-D和萘乙酸等。

深入追問： 生長(zhǎng)素或其類似物的作用都是積極的嗎？提供圖片資料： 頂端優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用(果樹栽培、園藝、行道樹)；生產(chǎn)無籽番茄；促進(jìn)扦插枝條生根；防止落花落果；除草劑(萘乙酸、2，4-D、2，4，5-T等)，其中落葉劑2，4，5-T在合成時(shí)產(chǎn)生致癌物質(zhì)二英。

完善主張： 生長(zhǎng)素及其類似物在農(nóng)業(yè)、園藝等生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛用途，產(chǎn)生了積極的效益，但也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，應(yīng)加以控制和預(yù)防。

4 教學(xué)反思

應(yīng)用論證教學(xué)，能較好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、批判思維習(xí)慣，課堂的吸引力也更大。論證式教學(xué)非常注重論據(jù)，教學(xué)以提供理由或論據(jù)的方式互動(dòng)交流，捍衛(wèi)或批駁某個(gè)立場(chǎng)或觀點(diǎn)，是一種充滿理性的教育方式。這種教學(xué)方式不僅有利于學(xué)生批判性思維等多種思維的發(fā)展，也有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，有利于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和學(xué)習(xí)潛能。