陸奇

[摘 要]“生長素的發(fā)現(xiàn)”是高中生物學科中經(jīng)典的發(fā)現(xiàn)史，多個實驗之間的邏輯關(guān)系較為抽象和復雜。而通過創(chuàng)設(shè)問題情境，可幫助學生厘清生長素的發(fā)現(xiàn)史，促進學生有效掌握生長素的相關(guān)知識。

[關(guān)鍵詞]生長素；發(fā)現(xiàn)史；問題情境

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）14-0082-02

《生長素的發(fā)現(xiàn)》是蘇教版高中生物學教材必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章第四節(jié)的內(nèi)容，是生物學科中經(jīng)典的發(fā)現(xiàn)史，它著重介紹某一科學家有了新發(fā)現(xiàn)，下一個科學家又在他的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，經(jīng)歷數(shù)十年甚至數(shù)百年時間最終接近真理的曲折過程。學習這一類“接力棒式”的科學發(fā)現(xiàn)史能了解生物科學研究的一般過程，掌握基本的研究方法，體驗生物科學研究的魅力。但生長素的發(fā)現(xiàn)過程曲折且內(nèi)在邏輯關(guān)系復雜，如果教師采用平鋪直敘的直講法，較難實現(xiàn)教學目標。對此，筆者通過巧設(shè)、精設(shè)和增設(shè)問題情境，幫助學生厘清生長素的發(fā)現(xiàn)史。

一、巧設(shè)問題情境，體驗假說的提出過程

在很多科學發(fā)現(xiàn)史中，先知們雖然不能直接得知現(xiàn)象的內(nèi)在本質(zhì)和規(guī)律，但能根據(jù)觀察和實驗提出假說，并解釋現(xiàn)象。

例如，在《生長素的發(fā)現(xiàn)過程》一課中，為了讓學生體驗先知們提出假說的過程，教師首先創(chuàng)設(shè)了如下問題情境：（1）動物的激素調(diào)節(jié)到近代才被科學家發(fā)現(xiàn)，那么植物激素是如何被發(fā)現(xiàn)的？其背后又有怎樣的故事呢？（教師展示植物向光生長的現(xiàn)象，介紹植物的向光性）許多植物有向光性的原因是什么呢？（教師指出科學家正是在研究植物向光性的過程中發(fā)現(xiàn)了生長素，它也是人類發(fā)現(xiàn)的第一種植物激素）（2）科學家是選擇怎樣的實驗材料進行研究的？（教師介紹胚芽鞘的相關(guān)知識：①胚芽鞘是單子葉植物如玉米、小麥等種子萌發(fā)時，包在胚芽外面成錐形的套狀葉，如蔥最外側(cè)的被剝落的部分就是衰老的胚芽鞘；②胚芽鞘上部區(qū)域可以分為尖端和尖端下面一段，其中達爾文父子通過觀察發(fā)現(xiàn)生長彎曲的部位在尖端下面一段）（3）如何設(shè)計實驗驗證胚芽鞘具有向光性及其向光彎曲生長與尖端有關(guān)？如何設(shè)計實驗探究胚芽鞘的感光部位？根據(jù)達爾文父子觀察到的實驗現(xiàn)象，請小組討論：既然感光部位在尖端，而生長彎曲的部位在尖端下面一段，那么兩個部位之間有怎樣的聯(lián)系？單側(cè)光照射下又為何會出現(xiàn)彎曲生長？

通過上述問題情境的創(chuàng)設(shè)，學生能了解“胚芽鞘”等生物名詞，得出“胚芽鞘感光部位在尖端，生長彎曲的部位在尖端下面一段”的結(jié)論，并遵循實驗設(shè)計中的單一變量和對照原則。教師通過巧設(shè)“如何讓感光部位和生長彎曲的部位發(fā)生聯(lián)系”這一問題情境，讓學生通過討論后認同達爾文父子提出的假說：胚芽鞘尖端細胞可能產(chǎn)生某種化學物質(zhì)，并從尖端傳遞到下部，影響下部細胞的生長，導致向光一側(cè)與背光一側(cè)的細胞生長不均勻，為下一步的科學史教學奠定基礎(chǔ)。

二、精設(shè)問題情境，體驗假說的驗證過程

在科學發(fā)現(xiàn)史中，假說的驗證過程往往充滿曲折，上述植物向光性研究中，達爾文提出的假說的核心內(nèi)容有兩點：一是單側(cè)光照射后，尖端向尖端下面一段運送了某種刺激，而且這種刺激很可能是一種物質(zhì)；二是這種刺激的分布不均勻，導致了生長不均勻，從而造成彎曲。為了讓學生體驗假說的驗證過程，教師可以精設(shè)問題情境，讓學生認同詹森、拜爾、溫特等科學家“接力棒式”地設(shè)計經(jīng)典實驗驗證假說的過程。

教學過程可以設(shè)計如下：（1）介紹背景知識：瓊脂是食品加工行業(yè)中經(jīng)常使用的一種物質(zhì)，屬于海藻中的多糖，加少量于水中，加熱冷卻后能夠使溶液變?yōu)楣腆w，形成瓊脂塊，瓊脂塊具有透過性。（2）依次了解詹森、拜爾和溫特的驗證實驗。（3）創(chuàng)設(shè)問題情境：①在詹森所做的實驗中，為了證明尖端能產(chǎn)生某種化學物質(zhì)并運到下端，你覺得可以增設(shè)怎樣的對照實驗？②拜爾所做的實驗中，為什么胚芽鞘會彎曲生長？該實驗的外界環(huán)境是怎樣的？黑暗中是否有生長素產(chǎn)生？單側(cè)光的作用是什么？③溫特所做實驗中，胚芽鞘尖端放置的瓊脂塊為何能使切去尖端的胚芽鞘生長和彎曲？實驗中需要設(shè)置怎樣的對照組？這種物質(zhì)的作用是什么？名稱是什么？

通過上述問題情境的精設(shè)，學生可以得出“胚芽鞘尖端確實產(chǎn)生了某種物質(zhì)，并能從尖端運輸?shù)较虏?，這種物質(zhì)的不均勻分布造成彎曲生長”等結(jié)論；認同溫特的成就：收集到了這種化學物質(zhì)，初步證明了其作用，并將其命名為生“長素”。通過上述教學，提升了學生實驗分析、實驗設(shè)計以及得出科學結(jié)論的能力。

三、增設(shè)問題情境，體驗科學結(jié)論的完善過程

在科學發(fā)現(xiàn)史中，科學家一開始得到的結(jié)論并不一定完全正確，需要在實踐中進一步檢驗、修正和完善。為了讓學生體驗科學家的認識越來越接近真理的過程，本課例增設(shè)了問題情境進行教學。

教師創(chuàng)設(shè)了如下問題情境：（1）根據(jù)詹森、拜爾的實驗結(jié)果分析，單側(cè)光可能對生長素的分布產(chǎn)生了怎樣的影響作用？（2）單側(cè)光照射下，生長素在尖端分布不均勻的原因可能是向光側(cè)的生長素被分解了，也可能是向光側(cè)生長素向背光側(cè)發(fā)生了移動，你支持哪種觀點？（3）如果某同學認為生長素在光下沒有被分解，而是發(fā)生了橫向移動，請你模擬科學家的研究過程，設(shè)計實驗驗證假設(shè)是否正確?；顒又薪處熃榻BWinslow Briggs的相關(guān)實驗及結(jié)果（瓊脂塊甲、乙使去尖端的胚芽鞘彎曲程度相同，說明生長素在光下沒有被分解；瓊脂塊丁使胚芽鞘彎曲的程度大于瓊脂塊丙，說明生長素在單側(cè)光作用下發(fā)生了橫向移動）。（4）嘗試對植物向光性的原因進行總結(jié)。

通過本環(huán)節(jié)問題情境的增設(shè)，學生認識到了單側(cè)光對胚芽鞘的作用，設(shè)計實驗探究了單側(cè)光造成生長素分布不均勻的原因，并了解了橫向運輸發(fā)生的部位，全面地認識了植物向光性的原因以及生長素的發(fā)現(xiàn)史。

綜上可知，“創(chuàng)”與“生”是教學中相輔相成、相互轉(zhuǎn)化的兩個方面。本課例通過層層遞進地設(shè)計問題情境，促進學生的課堂生成，而新的生成又為下一輪的問題情境的創(chuàng)設(shè)打好基礎(chǔ)，環(huán)環(huán)相扣，教師連續(xù)地“創(chuàng)”，學生持續(xù)地“生”。師生共同跟隨著科學家的足跡，真正了解了生長素的發(fā)現(xiàn)史，讓更多的學生真正領(lǐng)感悟牛頓的名言“如果說我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上”的內(nèi)涵。

（責任編輯 黃春香）