基于科学思维培养的高中生物复习课论证式教学研究 ——以“达尔文探究植物向光性的原因”实验为例

摘要:本文以2019人教版选择性必修一第五章第1节：“达尔文探究植物向光性的原因”为切入点，探讨基于科学思维培养的高中生物复习课论证式教学，阐述论证式教学对学生科学思维培养的重要性，并提出相应教学策略与建议。

关键词：科学思维；植物向光性；论证式教学

一、引言

促进学生科学思维能力是实现高中生物课程核心素养的主要环节。论证式教学可以有效引导学生收集证据、提出主张、辩驳等活动，有助于学生科学思维的培养。2019人教版选择性必修一第五章第1节以科学家探索植物向光性生长为背景，从达尔文、鲍森·詹森、拜尔、温特等科学家研究过程，向学生展示了科学家的探索精神，同时，我们也需要重走科学家的探索历程，培养学生像科学家那样思考问题。

二、科学思维与论证式教学

科学思维是指学生通过观察生物现象时以一种严谨的态度从科学的方法中去探索生物的规律，以解决实际问题为出发点，养成科学思维的习惯。论证式教学以事实和证据为基础，综合运用概括、归纳、推理和验证等方法，让学生经历类似科学家的论证过程，养成质疑精神和探索意识。

三、采用“达尔文探究植物向光性的原因”进行实验探究的目的

本文主要以“达尔文探究植物向光性的原因”的研究带领学生对该现象进行研究分析，力求学生可以从发现植物的向光性弯曲生长这个现象开始，通过发现问题，提出问题；根据问题设计相关实验进行论证；最后以事实和证据为基础，综合运用概括、归纳、推理和验证等方法，得出自己的结论。通过这样的过程，来培养学生的科学思维。

四、基于“达尔文探究植物向光性的原因”在论证式教学中的实践

本节以2019人教版选择性必修一第五章第1节：“达尔文探究植物向光性的原因”为例，详细探讨论证式教学在本实验中的运用。

第一步：向学生抛出问题，引发学生思考。假设现在是19世纪末，你就是达尔文，你观察到了自然界中的植物总是向着光源生长的现象，相信你也会像达尔文一样，生出这样的疑问：“植物的这样向光性生长的现象是偶然现象还是存在一定规律呢？如果是有一定的规律，那它这种向光性生长的调节机制是怎样的呢？”

第二步：根据提出的问题，设计实验进行论证。让学生像科学家一样进行思考，这是我们课堂培养的目标，因此需要我们引导学生重走科学家探究的过程。因此，接下来，我们需要引导学生先确定我们的自变量是什么？第一组同学提出自变量是：有无光照。第二组同学提出的自变量是：光照强度的不同。第三组同学提出如果植物的向光性生长和单侧光有关，那单侧光作用的是整个植株还是对植株的某个部位起作用？因此，我们定的自变量是：单侧光作用植株部位的不同。最后，根据大家的讨论、分析，我们应该采用第三组同学的方案。

接下来就是怎么对对照组和实验组进行设置了，由于我们的自变量是“单侧光作用植株部位的不同”，因此，同学们设置了以下几个实验组：1.全株不遮光；2.全株遮光；3.将植株从上往下均分为7个部分，进行梯度遮光。

第三步：对事实现象进行提炼总结，得出结论。从最终的实验现象来看，只有“全株不遮光”和“尖端不遮光”这两个组的植株发生了向光性弯曲生长，从而学生很容易得出植株的向光性弯曲生长和植株的尖端有关的结论。

第四步：根据结论进行进一步的深入研究。根据上面“植株的向光性弯曲生长和植株的尖端有关。”的结论，学生可以展开进一步的深入研究，比如：植株的向光性弯曲生长是不是和尖端产生的某种物质有关呢？如果是的话，我们可以怎么设计相关的实验进行验证呢？针对这个问题，有学生把前面学习的“促胰液素的发现”的实验操作思路迁移了过来，提出我们可以把植株的尖端切下来捣碎制成提取液，然后涂到切掉了尖端的切口处，看看植物还会不会发生向光性弯曲生长。这个方法虽然不一定能让同学得到预想中的现象，但却能有效的锻炼学生思维创新能力，这正是我们开展论证式教学的目的。同时，我们还可以在和学生们一起分析产生这种现象的原因，从而进一步改进实验设置。在教学过程中，我们可以让学生畅所欲言，展开思维想象，我们一定会收获很多很有创意的设计。

论证结束后，教师需要注意引导学生反思评价，引导学生反思论证过程,分析证据是否充分、推理是否合理等,教师对学生的论证过程和结果进行评价,肯定优点,指出不足。

通过通过发现问题，提出问题；根据问题设计相关实验进行论证；最后以事实和证据为基础，综合运用概括、归纳、推理和验证等方法，得出自己的结论。这样的过程，能让学生经历类似科学家的论证过程，培养学生的质疑精神和探索意识。

五、教学效果与反思

通过基于“达尔文探究植物向光性的原因”的论证式教学的实践，学生不仅相关生物学知识了解和掌握得更深刻，而且科学思维水平也得到了发展，但也有发现的问题，例如部分学生证据的收集和分析的较弱、论证时逻辑不够清晰等。在以后的教学中应加强对学生证据收集和分析方法的指导，增加论证式教学的训练频次，不断升华学生的科学思维水平。

六、结论

实践证明，基于科学思维培养的高中生物课论证式教学以“达尔文探究植物向光性的原因”为例的案例，能够提高学生科学思维能力，强化学生对知识的理解及应用，教师不断探索和完善论证式教学方法，为学生科学素养提升和未来发展打下基础。

（本论文用于广东省鹤山市教育科学规划课题“基于科学思维培养的高中生物复习课论证式教学研究”。项目批准号：HSJY-2022-B-002）