1、“生长素的发现”教学设计浙江省宁波中学 陈松一、教学理念根据本节课内容特点和学生知识的掌握情况，本文基于以下的教学理念开展教学：问题为主线、探究为主轴、学生为主体、教师为主导,采用问题引导探究、教师引导学生的教学模式。力求以问题串引导学生进行自主探究学习活动，从而将探究性学习方式引入本节生物课堂，体现了课改探究的新理念，激发每位学生的学习兴趣，调动每位学生的学习热情；同时由知识立意向能力立意的转变, 由教师主体向学生主体的转变, 重点提升学生的科学素养，如设计实验方案、分析实验设计和评价实验内容的能力等。二、学习任务分析浙江科学技术出版社必修3第一章第一节“植物激素”由“生长素的发现”和“调节
2、植物生长发育的五大类激素”两个部分构成。其中“生长素的发现”介绍了达尔文父子、波森和詹森、温特等科学家探索生长素的发现过程和科学知识形成的过程。本课内容具有以下几个方面的特征：1、重点介绍科学家对生长素发现探究过程中几个经典实验设计，旨在让学生体验科学家探索科学知识的过程，领悟科学家发现问题、提出问题、设计实验和得出结论的科学探究过程。所以本课内容是高中生物教材中最适合开展生物科学史探究性教学的内容之一。2、知识与生活、生产实践联系紧密，有利于学生养成热爱生活、关注生活中的生物学问题的良好习惯。如植物的向光性就是自然中普遍存在的现象，学生在学习中可以利用已知的、感兴趣的内容作为切入点，提升学习
3、的兴趣和效率。3、实验安排从1880达尔文父子对禾本科植物幼苗的实验到1913年波森和詹森、1926 年的温特，再到20世纪30年代科学家确定了生长素的化学本质，整个科学探索的过程经历了50 多年的时间，参与研究的科学家的人数等这些内容无疑是对学生进行情感教育的好素材，明白科学探索永无止境，需要合作和锲而不舍的努力。由此，通过本节课，学生不仅要掌握生长素发现的过程以及生长素的产生、分布和运输等知识，更要掌握对简单实验的设计、分析和评价的能力，感悟科学发现是一个继承与创新的辨证过程，需要实事求是和坚持不懈的科学精神。三、学习者分析在学习本节内容前，学生经过初中科学和高中生物必修1、必修2的学习，
4、已经具备一定的生物科学素养并对植物的向光性知识有了一定的了解。另外，本校高二学生对生物学习兴趣、观察能力和思维能力都较强，但对实验现象进行语言表达的科学性、规范性和严谨性，以及对实验内容的分析和深入思考的能力都有待提高。所以学习本节内容的过程，就是在已有的知识和经验上学习深层次的知识、培养深层次的实验能力和表达能力以及培养一定的科学素养的过程。四、教学目标1.知识目标概述生长素发现的过程中的相关实验。说出生长素产生、分布和运输。分析生长素发现过程中的实验现象、评价实验设计并得出结论。2.能力目标通过探究实验的参与,提升动手能力,提高实验技能。通过提出问题，设计实验，发展提出问题、分析问题、解决
5、问题的能力。通过课堂强化训练，掌握实验设计的科学规范表达。通过对实验和问题的讨论,逐步提高分析实验、评价实验的能力。3.情感目标通过学习生长素的发现过程，认同科学探究过程需要执着的探索精神、实事求是的科学态度和严谨的科研作风。通过探究性学习活动，养成团结协作的精神，提升实验科学素养。五、教学重难点1.教学重点：生长素的发现过程。2.教学难点：生长素的产生、运输与分布；实验设计的科学严谨性和科学方法的学习。六、教学方法1.问题探究教学法：针对课文中的多个经典实验通过严密的问题探究、层层深入、引导学生思考、活跃学生思维，增强学生对本课内容，乃至整个生命科学的兴趣，从而完成既定的教学目标。2.直观性
6、教学：采用多媒体课件作为辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，增加课堂容量，提高学生的学习兴趣。课时安排：1节课。七、教学过程教学步骤 教师组织和引导学生活动教学意图课前准备：学生兴趣小组实验组织学生，利用玉米幼苗在实验室进行各种对比实验，对实验结果拍照，上课时提供给全班同学学习讨论。提前十天将玉米粒播下，萌发后将玉米粒随机的分成如下五组：第一组：完整幼苗在均匀光和单侧光下比较；第二组：完整幼苗和去除尖端幼苗比较；第三组：用锡箔罩子将幼苗尖端罩住和用锡箔将幼苗基部包住比较；第四组：用一片明胶和云母分别插在幼苗尖端和其下部之间比较；第五组：将幼苗尖端切下，放在琼脂块上，再将此琼脂块和未作以上处理
7、的琼脂块分别放在去顶的幼苗一侧比较。从学生实验引入，激发学生的探究兴趣，增加学生对生物科学的学习积极性，提高生物教学效率。生物兴趣小组活动的开展可以极大地增加部分学生的生物知识和对生物的学习兴趣，从而带动班级的生物学习氛围。导课：实验导课播放课件，展示兴趣小组实验过程：提出问题串，引导学生思考：1两个盒子中各自放入一盆生长中的植物幼苗，一段时间后各自会出现什么样的结果呢？学生回答后教师展示结果：2又是哪种环境因素刺激了植物的生长方向的改变？3在自然环境中是否存在这样的现象？4植物的向光性对植物的有什么影响？5植物为什么会有向光性呢？ 观察比较图片、思考教师提出的问题。学生通过讨论，不断修正补充
8、完善答案：1无小窗的直立生长，有小窗的向窗弯曲生长。2单侧光（如回答是光，教师引导为不均匀光或是单侧光）。3是。4有利于植物的光合作用，从而有利于植物的生长。5因为是生长素或是因为生长素的不均匀分布。通过设计问题串的引导，促使学生整理归纳已有的知识并将新旧知识体系整合，强化学生已有知识与当前知识的联系。通过创设情境，激发学生的内部学习动机，激发学生的内部学习动机。加强学生协作精神，形成生态学观点。小结并过渡：从植物的向光性中我们发现了问题，同学们对该问题作出了解释。但是从发现问题到得出结论，并不是一步之遥的，在1860年时，达尔文父子也和同学们一样，发现了相同的问题，接下来我们就踏着前人的足迹
9、，来学习科学家们是如何解决问题、得出结论的。实验（一）：达尔文实验体验实验设计组织引导：1.发现问题：植物为什么会向光生长？2.提出假设：引导学生阅读课本，得出达尔文父子提出的假设是向光性的产生和幼苗尖端有关3.实验设计：实验设计给学生一定时间思考后，教师展示达尔文父子实验设计（如图）并且语言强调：阅读课本相关知识，在教师引导得出实验假设。看科学家是如何设计实验的, 具体体验科学研究的过程。甲乙听讲，观看比较图片。初步了解实验设计的基本方法，了解实验的语言科学性和规范性。图片和文字双重感官刺激，加深学生记忆。取若干的幼苗随机的分成两组。甲组尖端完整，乙组切除尖端。其他条件相同且适宜，并都给以单
10、侧光照射。一段时间后观察实验结果。认真听讲。初步了解实验设计的语言表达，能与同学合作设计简单的实验方案。4.实验结果：支持假设的实验结果是什么呢？教师引导：初步解释探究性实验和验证性实验的不同。展示课前实验结果：根据实践经验回答：甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗即不生长也不弯曲。学生思考得出实验结果不是惟一，而是多样性的，如都向光弯曲生长；如甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗直立生长等。观察思考。通过实验（一）的体验，帮助学生初步了解科学探究的基本步骤，以及实验设计的语言科学性、规范性和巧妙性，为后面的实验设计打好基础。在学习和思考中，引导学生积极开展自评和互评，知识逐步完善和累积，逐步养成学生严谨
11、的科学态度和团结合作精神。5实验结论（引导学生根据实验结果得出实验结论）：向光性的产生和幼苗尖端有关。 了解实验结果和实验结论的区别和联系小结并过渡：强调实验设计语言中的重点内容，如随机的、如其他条件相同且适宜等，帮助学生掌握实验设计中的对照性原则和单因子变量原则，并引导学生发现新的问题：感受单侧光刺激的是尖端还是尖端下部呢？实验（二）：达尔文实验-尝试实验设计1.提出问题：感受单侧光刺激的是尖端还是尖端下部呢？2.指导学生提出假设。3.实验设计：设计前提供温馨提示：实验材料锡箔的特点和实验（一）规范的实验语言。学生完成设计后教师归纳总结。学生可能提出的假设：感受光刺激的部位在尖端。 感受光刺
12、激的部位在尖端以下部分。 尖端和尖端以下部分共同感受光刺激。 根据实验假设，分成四人小组讨论得出实验设计并表达小组讨论结果（文字略）。甲乙引导学生提出多种假设，进行发散性思维，从而活跃课堂气氛。通过讨论，建立课堂兴奋点，活跃学生思维。通过学生设计实验，提升学生提出问题，分析问题、解决问题的能力及创新能力。帮助学生们逐步提升生物实验素养。4.实验结果：支持假设的实验结果是什么呢？在学生回答了3种可能的基础上，展示课前实验结果：学生可能回答3种结果：甲组幼苗直立生长；乙组幼苗向光弯曲生长。甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗直立生长。甲组幼苗直立生长；乙组幼苗也直立生长。加深了解探究性实验的步骤和特点。
13、在不断的强化中潜移默化的解决课本内容中的重难点。5实验结论（引导学生根据实验结果得出实验结论）：感受光刺激的部位在尖端。小结并过渡：达尔文父子在观察植物幼苗的过程中发现，幼苗发生生长弯曲的部位是尖端以下部分，感光部位在尖端，两者之间是否存在某种联系？实验（三）：波森和詹森实验-强化实验设计1.发现问题：某种物质由尖端传递到了尖端以下部分，并发挥了作用。2.提出假设：幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。3.实验设计：设计前提供温馨提示：实验材料明胶和云母的特点；设计后教师归纳总结。根据实验假设和温馨提示，分成四人小组讨论得出实验设计。表达小组讨论结果（结果以图文结合方式展现，
14、文字略）。甲乙利用问题来引导学生主动参与探究过程，提升学生在探究中获取新知识的能力、正确表达能力以及交流与合作的能力。4.实验结果及结论：针对以上实验设计的实验结果及实验结论是什么呢？展示课前实验结果。学生可能出现的回答：如果结果是甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗不生长也不弯曲。由此结果得出的结论是幼苗的尖端确实产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。 如果结果是甲组幼苗向光弯曲生长；乙组幼苗也向光弯曲。由此结果得出的结论是幼苗的尖端没有产生某种物质。 提升学生判断性思维的能力、分析和解决问题的能力。展示实验结果与学生设计相似, 学生产生满足感,进一步增加学习兴趣。过渡：在1926年荷兰植物学
15、家温特对波森和詹森实验作出了改进，我们来看一下温特是如何设计他的实验的？实验四：温特实验-分析、评价实验设计（一）实验展示1.发现问题：某种物质由尖端传递到了尖端以下部分，并发挥了作用。2.提出假设：幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。3.实验设计：多媒体分步展示并作必要讲解。观看并描述温特的实验设计：（略）。在不断的实验中，强化、学习、掌握实验设计的相关知识。4.实验结果：引导学生讨论，以上实验设计可能出现的实验结果。多媒体展示兴趣小组的结果。全体学生讨论得出所有可能的实验结果，结果可能如下：直立生长。向右弯曲生长。向左弯曲生长。师生共同得出结果为幼苗向右弯曲生长。强化学
16、生分析问题的方法，在观察中能抓住重点信息；在思考中能全面、深入的思考问题；在表达中能准确、规范的表达思路。5.实验结论（引导学生根据实验结果得出实验结论）：幼苗尖端确实存在一种能够促进生长的化学物质。（二）实验分析和评价帮助学生针对实验结果提出问题。针对学生提出的问题，引导讨论。在讨论完成后提供第五组试验照片。学生可能提出的问题：实验结果是否一定由于生长素引起的？如何补充实验解决以上问题？这样的补充符合实验设计的哪些原则？活跃思维方式，树立质疑精神，对于有思考价值的问题，教师都应予以鼓励。对课文中的重点内容反复强调，以求突出重点，突破难点。发现新问题，突破重难点引导学生发现新问题：甲乙讨论1：
17、甲乙两组实验结果是相同的，引起这样的实验结果的外界因素却是不一样的，下面我们通过这两组实验分析来得出植物向光性生长的机理。总结向光性的机理：尖端以下部分背光面生长素浓度高于向光面的生长素浓度，所以背光面的生长速度要快与向光面的生长速度，导致植物出现向光性生长现象。 学生观察讨论，尝试列表比较：甲实验：生长素浓度（适宜浓度范围内）生长速度左侧较高较快右侧较低较慢乙实验：生长素浓度（适宜浓度范围内）生长速度左侧较高较快右侧较低较慢学生逐步形成比较与分类的逻辑思维能力并学习列表技能。使抽象实验直观化，多种刺激有利于引起学生的注意与信息的接受。强化对照原则，形成分析和归纳的能力。讨论2：讨论前提供温馨
18、提示:ABCD12生长素浓度A=B=5010-8mol/L， C=7010-8mol/L， D=3010-8mol/L（1和2是幼苗尖端，其中尖端1置于无光环境中，尖端2置于单侧光环境中；ABCD是4个琼脂块）引导学生发现问题：为什么浓度会出现上图差异？是由于生长素在光下分解了？还是运输了？引导学生构建生长素运输模型：针对问题，展开讨论，得出结论：背光侧生长素浓度高于向光侧是由于向光侧的生长素向背光侧运输导致。由学生上台画出生长素的运输方向，并解释原因。背光侧向光侧提升学生由图表中获取信息的能力和利用图表信息解决问题的能力。强化学生收集信息、处理信息、逻辑思维和解决问题的能力也培养合作精神。促
19、使学生学会用准确的图表、术语来表达自己的思想。生长素本质组织自学相关内容。阅读课本。发展自主学习能力，养成锲而不舍的精神。共同总结：20世纪30年代，科学家首次分离出具有生长素效应的物质，经鉴定是吲哚乙酸，1942年又从高等植物中分离出生长素。课堂小结实验小结：师生共同完成以下表格:科学家实验假设实验设计实验结论达尔文向光性的产生和幼苗尖端有关 甲组尖端完整，乙组切除尖端向光性的产生和幼苗尖端有关达尔文感受光刺激的部位在尖端 甲组尖端遮光，乙组尖端以下遮光感受光刺激的部位在尖端波森和詹森幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。甲组尖端和尖端以下部分之间插入明胶，乙组相同部位插入
20、云母幼苗尖端确实产生某种促进植物生长的物质并向下运输温特幼苗的尖端可能产生某种物质，这种物质从苗尖传递到了下面。甲组放有生长素的琼脂乙组放无生长素的琼脂幼苗尖端确实产生某种促进植物生长的物质并向下运输小结教师通过以上表格，和学生一起归纳总结出科学探究的模式：发现问题作出假设实验验证结果结论提升学生归纳、总结等能力，有利于学生内化所学的知识，加深记忆，增强解题能力。生长素知识点小结：给学生一定时间，由学生自己构建概念图：横向运输：向由光侧运向 背光侧，而只 能在尖端运输植物向光性生长外因：单侧光内因：生长素分 布不均匀产生部位：尖端发挥作用部位：尖端以 下部分运输：纵向运输：只能由尖端 向下运输
21、提高学生的归纳总结能力，通过建构植物生长素相关知识的概念图，从而系统全面的掌握知识。课堂作业见附件（1）检测新知识的理解和掌握，巩固课堂知识。结束语师生共同深情朗读：“我的成功是因为，对科学的热爱、对问题的思索和对时间的执著”达尔文。养成对科学的热爱、对问题的思索和执著探索的精神。八、板书设计生长素的发现向光侧背光侧植物向光性生长外因：单侧光内因：生长素分 布不均匀产生部位：尖端发挥作用部位：尖端以 下部分运输：纵向运输：只能由尖端 向下运输横向运输：向由光侧运向 背光侧，且只 能在尖端运输 科学探究的模式：发现问题作出假设实验验证结果结论附件1：课堂练习1、右下图表示一项关于生长素研究的实验
22、，以下关于实验结果的叙述正确的是A放M的幼苗长得比N的快B放N的幼苗长得比M的快C放M的幼苗弯向一侧而放N的不弯曲D放N的幼苗弯向一侧而放M的不弯曲2、根据下图所示的实验现象可以得出的结论有 A、生长素能促进植物生长 B、生长素的化学成分为吲哚乙酸C、单侧光照射引起生长素分布不均匀D、感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端3、某实验小组为了探究生长素具有促进果实生长发育的生理作用的假设，生长发育的具体效果可以用果实的重量和含糖量进行测定。进行了下列实验：取若干生长状况基本相同的幼苗随机的分成A、B两组。A组用一定量的生长素处理，B组用等量的_处理。其他条件相同且适宜。一段时间后测定_。若_时，则证明实验假设是正确的。若_时，则证明实验假设是错误的。参考答案：1、A 2、A3、第一空格：蒸馏水；第二空格：果实的重量和含糖量；第三空格：A组的平均重量和含糖量高于B组第四空格：A组的平均重量和含糖量等于或小于B组
