基于科学探究培养科学思维的教学设计

彭汀汀

摘要：通过一系列探究活动的串联，引导学生主动获知植物吸水和失水的奥秘。与此同时，围绕如何开展探究活动，如何收集、分析数据资料和实验现象，师生共同参与讨论，关注动态生成，以期培养与提升学生的科学思维能力。

关键词：植物吸水 植物失水 科学探究 科学思维 初中生物学

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

1教材分析与设计思路

“植物吸水和失水”是苏教版生物教材七年级上册第五章第三节“植物生长需要水和无机盐”中的重要概念。教材首先安排了一个观察实验，引导学生通过观察盐水和清水中植物幼苗的状态，从而得出外界溶液浓度影响植物吸水和失水。而后，教材呈现“根细胞吸水和失水模式图”，图文结合说明外界溶液浓度与植物细胞吸水和失水的关系。在教学中，笔者尝试设计“美味凉菜馆——显微观察间——科学解密室”三个教学环节（图1），从构建的生活情境出发，引导学生提出问题并作出假设，通过相关探究活动的串联，培养学生归纳与概括、演绎与推理、批判性思维等科学思维能力。

2教学目标

①通过层层探究，理解植物吸水和失水的原理;通过设计与完善实验方案，学会开展科学探究。

②通过探究方案设计、实施过程中的组内合作、组间互评，培养比较与归纳、总结与概括及批判性思维等科学思维能力。

③通过分析生活、生产中“拌菜、烧苗、合理施肥”等实际问题，学会知识的迁移与运用，养成留心观察、善于思考的科研态度。

3教學过程

3.1美味凉菜馆

3.1.1构建情境，导入新课

教师创设情境：美味的凉拌蔬菜时常出现在家家户户的餐桌上，而白糖往往是凉拌菜中不可或缺的调味料。那么，拌入白糖的蔬菜会发生怎样的变化呢？教师在蔬菜篮中提前准备好萝卜、西红柿、青菜和洋葱等。各学生小组选取蔬菜篮中的蔬菜，切成合适大小放入培养皿中，拌入白糖，并观察实验结果。

3.1.2观察现象，提出问题

学生通过操作，发现以下现象：①蔬菜拌入白糖，静置一段时间后，培养皿中的液面会升高;②加入白糖的量越多，蔬菜出水的量就相对越大。教师要求学生结合发现，尝试提出本组想要探究的问题。同时，介绍初中化学教材中有关溶液浓度与溶质关系的内容，铺设跨学科知识桥梁以帮助学生提出问题。

3.1.3分析讨论，设计探究

学生先组内讨论，初步制定探究方案;而后，不同小组进行组间互评，修改完善本组的探究方案。教师巡视，引导学生思考：①不同探究角度会导致不同的实验变量，本组的实验变量是什么？②实验设计中要怎样体现单一变量？对照组和实验组设计是否合理？③如果以“外界溶液浓度对细胞吸水或失水的影响”为探究问题，该怎样设计探究实验？在师生讨论过程中，学生的思维被充分激活，体会到可以以“外界溶液浓度”“蔬菜切块大小”“植物细胞结构特点”等不同的变量进行多角度开展探究活动。

设计意图：“学习不能与其发生和存在的情境分离”，教师从生活情境出发，结合动手操作，激发了学生的学习兴趣，开启了学生的思维之旅。开放性不唯一的探究思路，还原了科学探究的真实过程，让学生思维的发散性得以培养和提高。

3.2显微观察间

教师提出过渡性问题：蔬菜拌入白糖后，培养皿中的液面会升高，这些液体来自哪里？细胞是植物体的基本组成单位，拌糖前后，细胞会不会发生一些变化？该怎样设计相关探究实验？

教师出示“质壁分离”实验步骤，供学生参考借鉴。各学生小组充分思考、讨论后，开展探究并完成表1。

设计意图：学生通过观察细胞，将思维从宏观带入微观，从而体会到“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”。“制作洋葱鳞片叶表皮标本”是学生已有的实验经验，“质壁分离”是学生高中待学习的探究实验。此处将两个实验融合起来，有利于学生无缝对接初高中生物学知识。

3.3科学解密室

各小组间比对实验记录单，思考：①细胞吸水或失水时液泡的大小如何？②外界溶液浓度与细胞液浓度的大小和细胞吸水或失水的关系如何？③细胞吸水或失水时，水分子的运动方向如何？

通过比对、分析、讨论，学生逐步得出：细胞吸水时，液泡大而充盈;细胞失水时，液泡小且不饱满。外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水;外界溶液小于细胞液浓度时，细胞吸水。水分子的运动方向有出有入，但整体来说，细胞吸水时，进入细胞的水分子数大于出细胞的;细胞失水时则相反，出细胞的水分子数大于进细胞的。

教师进一步展示农业常用肥料（尿素、磷酸二铵、硫酸钾等）的使用浓度，引导学生分析“烧苗”现象的产生原因。

设计意图：教师以问题串的形式帮助学生进行总结、梳理，从实验直观感知中抽象、概括出生物学知识。教师引入生产实践问题，使学生在真实情境中解决问题，实现知识的迁移，体会知识对生产实践的指导意义。

4教学反思

本节课的教学设计以解决问题为驱动，以探究活动为主线，让学生亲历从宏观到微观、从设计到实施、从现象到本质、从知识到应用等生物科学发展历程，培养了学生的科学思维和科学探究能力。在探究过程中，教师提供多种实验材料，鼓励学生多角度提出问题，采用自评、组评、师评、生评等多元化评价方式，力求不限制学生科学思维的发散性和创造性。同时，教师利用问题串、实验方法借鉴等手段，引导学生的探究活动围绕本节课的知识体系展开，保证了科学探究的方向性和有效性。