問題是科學研究的出發點,也是探究性學習活動的核心。高中生物的科學探究性學習,是一個以問題為核心展開的科學探究過程。為了探討,筆者在“生長素的發現”的教學中,有意識地采用了“基于問題”的教學形式,略有收獲?,F將案例整理,以供繼續探討研究。
一、案例背景
在生命科學史上,生長素的發現過程具有一定的研究代表性,通過一系列的實驗從一定程度上反映了科學探索實驗的一般方法。并且,利用胚芽鞘作材料還可以挖掘出許多新的研究內容,讓學生帶著問題參與到這一知識的探究過程中去,對于學習科學知識,培養學生的科學思維和科學的探究能力有重要的作用。
二、教學過程
1.課前準備
(1)每班選幾位學生(自愿報名)成立探究小組,每組2~3人承擔一個探究任務;
(2)發預習提綱,提出一些問題,主要是:你想利用玉米胚芽鞘做哪些實驗?然后根據學生的想法及實驗條件確定探究課題,如《胚芽鞘是否具有向光性》;
(3)要求學生按以下要求操作:提出問題→提出假設→設計實驗方案→預期結果→實驗探究→收集資料并對數據進行分析→得出結論。寫好實驗報告,屆時匯報交流。
2.課堂展開
(1)從觀察中發現問題
教師首先運用多媒體向學生展示玉米苗的向光性生長現象,然后設問:為什么會出現上述現象呢?同學有什么問題或想法可展開討論。
(2)從問題中引發猜想
學生通過啟發提出許多問題,如:為什么有向光性?是否任何植物都有向光性?一些適宜在陰暗環境中生長的植物有向光性嗎?等等。
教師引導學生進行猜想:大家都提出了許多問題,同學們基本上都認為這些現象都是由植物的向光性引起的,要解決這些問題我們首先要知道向光性是怎樣產生的。
(3)從猜想中尋找事實
教師:為了證實我們的猜想是否正確,請大家自己設計實驗來驗證玉米胚芽鞘是否具有向光性,請同學們按照事先分好的小組討論,設計實驗。
(投影儀顯示:探究任務1:胚芽鞘是否具有向光性?)
(學生分組討論,代表發言??偨Y出實驗方案。)
(4)從事實中歸納結論
教師引導:剛才大家提出了許多很好的意見,在課前我們當中已經有幾位同學對剛才的實驗進行了設計并已經付諸實際了,下面我們請他們來介紹一下實驗的有關情況,展示一下實驗結果。
生:(組長汪曉介紹探究的有關情況,展示實驗結果,并讓同學提出問題進行答辯。)
(在整個過程中,實驗所涉及的問題例如:實驗原理、實驗材料的選擇、實驗結果的觀察、實驗的手段和方法、對照實驗的設置等,都在學生激烈的討論中得到解決。)
師:(動畫展示,達爾文的向光性實驗。)
生:(觀察,思考,比較,討論。)
生:得出結論,玉米胚芽鞘具有向光性。
在接下來的教學過程中教師進一步提出一些新問題供學生探究思考:
探究任務2:胚芽鞘的向光生長是否與尖端有關?
探究任務3:感光部位在胚芽鞘的尖端還是尖端的下方?
探究任務4:胚芽鞘生長的部位在胚芽鞘尖端還是在下方?
……
在每一步的探究過程中,都要求學生對他們所提出的假設設計相應的實驗進行證明,并重點討論了探究任務4:探索玉米幼苗感受光刺激的部位。
(通過一系列的探究過程最終由學生得出胚芽鞘向光生長的本質原因。)
3.課后延伸
課后探究任務:請設計一個實驗方案來驗證生長素能否從胚芽鞘的形態學下端運輸到形態學上端。讓學生帶著更多新的問題走出教室,產生進一步探究的愿望。
三、分析和反思
問題式教學可包括“設疑,探疑,釋疑”三個前后相關聯的環節。設疑以發現問題,探疑以研究問題,釋疑以破釋問題。以問題為核心展開科學認識活動,是“基于問題”教學的重要特征。
1.以問題為起點展開課題
問題是一切研究的出發點。問題從哪里來呢?對于中學生來說,從自然現象或實驗現象的觀察中發現問題。因此,把“從觀察中發現問題”作為“生長素的發現”課堂教學的首要環節,體現了探究性教學的“問題性”特征。例如,教師在運用動畫展示了植物向光性的現象后,要求學生就現象每人提出一個問題,然后把與本課題有關的最典型的問題表述為“植物為什么會趨向光生長呢?”,由此展開討論。
2.以問題為核心進行探究
提出問題的目的是為了探究和解決問題,這就常常需要對問題的答案作出猜想和推測,也就是“從問題中引發猜想”。例如,學生通過啟發往往提出以下一些問題:為什么玉米會趨向光生長?是否任何植物都有這種性質?一些適宜在陰暗環境中生長的植物也這樣嗎?等等。這些都是學生所涌現出的創造性浪花,此時教師應對學生的思維進行必要引導,使其在一定程度上有所收斂,作出盡可能正確的猜想。例如,教師可作這樣的引導:大家都提出了許多問題,同學們基本上都認為這些現象都是由植物的向光性引起的,可以推測,所有的植物都具有向光性。
總之,探究的目的來自于探究的問題,探究的具體方案和要求則來自根據探究問題所提出的猜想或假設。問題是各個探究環節的核心。
3.以問題為歸縮歸納結論
探究的最終成果是歸納結論,破釋猜想,即“釋疑”。
“釋疑”的前提是分析論證。這是一個抓住條件與現象之間相互聯系,尋找因素之間相互關系特征的過程。也是培養和訓練學生因果推理能力的過程。例如實驗事實表明,不受光照的玉米直立生長,受單側光照的玉米彎向光源生長,由此可推得光對于玉米生長的方向有因果關系,從而進一步歸納出植物具有向光性生長性質的結論。
總之,問題不僅是探究的起點,也是探究的最終歸縮。