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问题是科学研究的出发点,也是探究性学习活动的核心。高中生物的科学探究性学习,是一个以问题为核心展开的科学探究过程。为了探讨,笔者在“生长素的发现”的教学中,有意识地采用了“基于问题”的教学形式,略有收获。现将案例整理,以供继续探讨研究。
一、案例背景
在生命科学史上,生长素的发现过程具有一定的研究代表性,通过一系列的实验从一定程度上反映了科学探索实验的一般方法。并且,利用胚芽鞘作材料还可以挖掘出许多新的研究内容,让学生带着问题参与到这一知识的探究过程中去,对于学习科学知识,培养学生的科学思维和科学的探究能力有重要的作用。
二、教学过程
1.课前准备
(1)每班选几位学生(自愿报名)成立探究小组,每组2~3人承担一个探究任务;
(2)发预习提纲,提出一些问题,主要是:你想利用玉米胚芽鞘做哪些实验?然后根据学生的想法及实验条件确定探究课题,如《胚芽鞘是否具有向光性》;
(3)要求学生按以下要求操作:提出问题→提出假设→设计实验方案→预期结果→实验探究→收集资料并对数据进行分析→得出结论。写好实验报告,届时汇报交流。
2.课堂展开
(1)从观察中发现问题
教师首先运用多媒体向学生展示玉米苗的向光性生长现象,然后设问:为什么会出现上述现象呢?同学有什么问题或想法可展开讨论。
(2)从问题中引发猜想
学生通过启发提出许多问题,如:为什么有向光性?是否任何植物都有向光性?一些适宜在阴暗环境中生长的植物有向光性吗?等等。
教师引导学生进行猜想:大家都提出了许多问题,同学们基本上都认为这些现象都是由植物的向光性引起的,要解决这些问题我们首先要知道向光性是怎样产生的。
(3)从猜想中寻找事实
教师:为了证实我们的猜想是否正确,请大家自己设计实验来验证玉米胚芽鞘是否具有向光性,请同学们按照事先分好的小组讨论,设计实验。
(投影仪显示:探究任务1:胚芽鞘是否具有向光性?)
(学生分组讨论,代表发言。总结出实验方案。)
(4)从事实中归纳结论
教师引导:刚才大家提出了许多很好的意见,在课前我们当中已经有几位同学对刚才的实验进行了设计并已經付诸实际了,下面我们请他们来介绍一下实验的有关情况,展示一下实验结果。
生:(组长汪晓介绍探究的有关情况,展示实验结果,并让同学提出问题进行答辩。)
(在整个过程中,实验所涉及的问题例如:实验原理、实验材料的选择、实验结果的观察、实验的手段和方法、对照实验的设置等,都在学生激烈的讨论中得到解决。)
师:(动画展示,达尔文的向光性实验。)
生:(观察,思考,比较,讨论。)
生:得出结论,玉米胚芽鞘具有向光性。
在接下来的教学过程中教师进一步提出一些新问题供学生探究思考:
探究任务2:胚芽鞘的向光生长是否与尖端有关?
探究任务3:感光部位在胚芽鞘的尖端还是尖端的下方?
探究任务4:胚芽鞘生长的部位在胚芽鞘尖端还是在下方?
……
在每一步的探究过程中,都要求学生对他们所提出的假设设计相应的实验进行证明,并重点讨论了探究任务4:探索玉米幼苗感受光刺激的部位。
(通过一系列的探究过程最终由学生得出胚芽鞘向光生长的本质原因。)
3.课后延伸
课后探究任务:请设计一个实验方案来验证生长素能否从胚芽鞘的形态学下端运输到形态学上端。让学生带着更多新的问题走出教室,产生进一步探究的愿望。
三、分析和反思
问题式教学可包括“设疑,探疑,释疑”三个前后相关联的环节。设疑以发现问题,探疑以研究问题,释疑以破释问题。以问题为核心展开科学认识活动,是“基于问题”教学的重要特征。
1.以问题为起点展开课题
问题是一切研究的出发点。问题从哪里来呢?对于中学生来说,从自然现象或实验现象的观察中发现问题。因此,把“从观察中发现问题”作为“生长素的发现”课堂教学的首要环节,体现了探究性教学的“问题性”特征。例如,教师在运用动画展示了植物向光性的现象后,要求学生就现象每人提出一个问题,然后把与本课题有关的最典型的问题表述为“植物为什么会趋向光生长呢?”,由此展开讨论。
2.以问题为核心进行探究
提出问题的目的是为了探究和解决问题,这就常常需要对问题的答案作出猜想和推测,也就是“从问题中引发猜想”。例如,学生通过启发往往提出以下一些问题:为什么玉米会趋向光生长?是否任何植物都有这种性质?一些适宜在阴暗环境中生长的植物也这样吗?等等。这些都是学生所涌现出的创造性浪花,此时教师应对学生的思维进行必要引导,使其在一定程度上有所收敛,作出尽可能正确的猜想。例如,教师可作这样的引导:大家都提出了许多问题,同学们基本上都认为这些现象都是由植物的向光性引起的,可以推测,所有的植物都具有向光性。
总之,探究的目的来自于探究的问题,探究的具体方案和要求则来自根据探究问题所提出的猜想或假设。问题是各个探究环节的核心。
3.以问题为归缩归纳结论
探究的最终成果是归纳结论,破释猜想,即“释疑”。
“释疑”的前提是分析论证。这是一个抓住条件与现象之间相互联系,寻找因素之间相互关系特征的过程。也是培养和训练学生因果推理能力的过程。例如实验事实表明,不受光照的玉米直立生长,受单侧光照的玉米弯向光源生长,由此可推得光对于玉米生长的方向有因果关系,从而进一步归纳出植物具有向光性生长性质的结论。
总之,问题不仅是探究的起点,也是探究的最终归缩。
一、案例背景
在生命科学史上,生长素的发现过程具有一定的研究代表性,通过一系列的实验从一定程度上反映了科学探索实验的一般方法。并且,利用胚芽鞘作材料还可以挖掘出许多新的研究内容,让学生带着问题参与到这一知识的探究过程中去,对于学习科学知识,培养学生的科学思维和科学的探究能力有重要的作用。
二、教学过程
1.课前准备
(1)每班选几位学生(自愿报名)成立探究小组,每组2~3人承担一个探究任务;
(2)发预习提纲,提出一些问题,主要是:你想利用玉米胚芽鞘做哪些实验?然后根据学生的想法及实验条件确定探究课题,如《胚芽鞘是否具有向光性》;
(3)要求学生按以下要求操作:提出问题→提出假设→设计实验方案→预期结果→实验探究→收集资料并对数据进行分析→得出结论。写好实验报告,届时汇报交流。
2.课堂展开
(1)从观察中发现问题
教师首先运用多媒体向学生展示玉米苗的向光性生长现象,然后设问:为什么会出现上述现象呢?同学有什么问题或想法可展开讨论。
(2)从问题中引发猜想
学生通过启发提出许多问题,如:为什么有向光性?是否任何植物都有向光性?一些适宜在阴暗环境中生长的植物有向光性吗?等等。
教师引导学生进行猜想:大家都提出了许多问题,同学们基本上都认为这些现象都是由植物的向光性引起的,要解决这些问题我们首先要知道向光性是怎样产生的。
(3)从猜想中寻找事实
教师:为了证实我们的猜想是否正确,请大家自己设计实验来验证玉米胚芽鞘是否具有向光性,请同学们按照事先分好的小组讨论,设计实验。
(投影仪显示:探究任务1:胚芽鞘是否具有向光性?)
(学生分组讨论,代表发言。总结出实验方案。)
(4)从事实中归纳结论
教师引导:刚才大家提出了许多很好的意见,在课前我们当中已经有几位同学对刚才的实验进行了设计并已經付诸实际了,下面我们请他们来介绍一下实验的有关情况,展示一下实验结果。
生:(组长汪晓介绍探究的有关情况,展示实验结果,并让同学提出问题进行答辩。)
(在整个过程中,实验所涉及的问题例如:实验原理、实验材料的选择、实验结果的观察、实验的手段和方法、对照实验的设置等,都在学生激烈的讨论中得到解决。)
师:(动画展示,达尔文的向光性实验。)
生:(观察,思考,比较,讨论。)
生:得出结论,玉米胚芽鞘具有向光性。
在接下来的教学过程中教师进一步提出一些新问题供学生探究思考:
探究任务2:胚芽鞘的向光生长是否与尖端有关?
探究任务3:感光部位在胚芽鞘的尖端还是尖端的下方?
探究任务4:胚芽鞘生长的部位在胚芽鞘尖端还是在下方?
……
在每一步的探究过程中,都要求学生对他们所提出的假设设计相应的实验进行证明,并重点讨论了探究任务4:探索玉米幼苗感受光刺激的部位。
(通过一系列的探究过程最终由学生得出胚芽鞘向光生长的本质原因。)
3.课后延伸
课后探究任务:请设计一个实验方案来验证生长素能否从胚芽鞘的形态学下端运输到形态学上端。让学生带着更多新的问题走出教室,产生进一步探究的愿望。
三、分析和反思
问题式教学可包括“设疑,探疑,释疑”三个前后相关联的环节。设疑以发现问题,探疑以研究问题,释疑以破释问题。以问题为核心展开科学认识活动,是“基于问题”教学的重要特征。
1.以问题为起点展开课题
问题是一切研究的出发点。问题从哪里来呢?对于中学生来说,从自然现象或实验现象的观察中发现问题。因此,把“从观察中发现问题”作为“生长素的发现”课堂教学的首要环节,体现了探究性教学的“问题性”特征。例如,教师在运用动画展示了植物向光性的现象后,要求学生就现象每人提出一个问题,然后把与本课题有关的最典型的问题表述为“植物为什么会趋向光生长呢?”,由此展开讨论。
2.以问题为核心进行探究
提出问题的目的是为了探究和解决问题,这就常常需要对问题的答案作出猜想和推测,也就是“从问题中引发猜想”。例如,学生通过启发往往提出以下一些问题:为什么玉米会趋向光生长?是否任何植物都有这种性质?一些适宜在阴暗环境中生长的植物也这样吗?等等。这些都是学生所涌现出的创造性浪花,此时教师应对学生的思维进行必要引导,使其在一定程度上有所收敛,作出尽可能正确的猜想。例如,教师可作这样的引导:大家都提出了许多问题,同学们基本上都认为这些现象都是由植物的向光性引起的,可以推测,所有的植物都具有向光性。
总之,探究的目的来自于探究的问题,探究的具体方案和要求则来自根据探究问题所提出的猜想或假设。问题是各个探究环节的核心。
3.以问题为归缩归纳结论
探究的最终成果是归纳结论,破释猜想,即“释疑”。
“释疑”的前提是分析论证。这是一个抓住条件与现象之间相互联系,寻找因素之间相互关系特征的过程。也是培养和训练学生因果推理能力的过程。例如实验事实表明,不受光照的玉米直立生长,受单侧光照的玉米弯向光源生长,由此可推得光对于玉米生长的方向有因果关系,从而进一步归纳出植物具有向光性生长性质的结论。
总之,问题不仅是探究的起点,也是探究的最终归缩。