基于论证式教学的“其他植物激素”教学设计
摘 要 以论证式教学为主要教学策略，进行“其他植物激素”一节的教学设计，培养学生的生物学核心素养。
关键词 核心素养 论证式教学 植物激素 植物生长调节剂
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
1 教学分析和设计思路
1.1 教材分析
“其他植物激素”是人民教育出版社2011年版《必修3·稳态与环境》第三章“植物的激素调节”第三节的内容。本章前两节已经介绍了生长素的发现历程和生理作用。本节内容主要包括“其他植物激素的种类和作用”和“植物生长调节剂的应用”两个方面的内容。
1.2 学情分析
学生已经学习了“生长素的发现”和“生长素的生理作用”，对植物激素的研究方法和作用机制有一定的认知。因此，从科学史的角度切入，归纳植物激素的种类和作用，有利于学生学习的延续性。学生对应用植物生长调节剂的案例已有所耳闻。教师还可要求学生进一步查找有关的资料，在论证活动中做到“有话可说”。
1.3 设计思路
本节课尝试以论证式教学培养学生的生物学核心素养，主要包括两个论证活动：① 将重点内容“其他植物激素的种类和作用”融入科学史资料中，引导学生以论证的方式对其他植物激素的发现历程进行探讨，培养学生生命观念、理性思维和科学探究等方面的素养；② 论证植物生长调节剂应用的合理性和规范性，培养学生理性思维和社会责任等方面的素养。
2 教学目标
2.1 生命观念
以细胞分裂素为例，讨论激素结构与功能的关系。
2.2 理性思维
基于科学史，论证植物激素的种类和作用。
2.3 科学探究
以乙烯的三重反应为例，进行科学实验结果的分析。
2.4 社会责任
论证植物生长调节剂应用的合理性和规范性。
3 教学过程
3.1 创设情境，激发兴趣
教师以教材中的“问题探讨”栏目中“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味（宋·苏轼《格物粗谈·果品》）”创设情境，提出问题：“乙烯在植物体内能发挥什么作用？你听说过用乙烯利催熟香蕉等水果的做法吗？你同意这种做法吗？”教师以此引导学生关注本节课的两大内容：植物激素和植物生长调节剂。
3.2 科学论证，探索新知
3.2.1 赤霉素的发现
教师提供资料：1926年，科学家发现水稻感染了赤霉菌后，会出现恶苗病。科学家将赤霉菌培养基的滤液喷施到健康水稻幼苗上，发现这些幼苗虽然没有感染赤霉菌，却出现了恶苗病的症状。
教师要求学生对恶苗病产生的原因进行推论：恶苗病是由赤霉菌分泌的某种化学物质诱导所致。教师要求学生思考进一步证明推论的方法，引导学生提出通过提纯证明这种化学物质的存在。
教师提供资料：1938年，薮田和住木从赤霉菌培养基的过滤液中分离获得了非纯结晶的赤霉素。1954年，英国科学家获得了化学纯产品，并阐明了其结构。
教师提出问题：这能证明赤霉素是一种新的植物激素吗？教师以此问题引导学生质疑，研究所得的结果只能证明赤霉素是赤霉菌产生的，不能证明植物也能产生赤霉素。
教师及时补充证据：1958年，从高等植物红花菜豆的种子中鉴定到了赤霉素。
3.2.2 细胞分裂素的发现
教师提供资料：1948年，斯库格和崔澂等发现在一定条件下腺嘌呤能刺激烟草髓培养组织发生细胞分裂。教师引导学生得出推论：能促进细胞分裂的植物激素可能与腺嘌呤的化学结构相似。
教师进一步补充证据：1955年，米勒和斯库格等发现经高压灭菌处理的鲱鱼精细胞DNA能诱导烟草髓组织的细胞分裂。他们分离出了这种活性物质，并命名为激动素（图1）。教师引导学生从结构与功能的关系角度对图1进行分析，并引导学生质疑：研究所得的结果仍不能证明发现一种新的植物激素。
教师进步一补充证据：1973年，莱撒姆从未成熟的玉米子粒中分离出了一种类似于激动素的细胞分裂促进物质，命名为玉米素（图2）。1965年，斯库格等提议将来源于植物的、其生理活性类似于激动素的化合物统称为细胞分裂素。教师进一步引导学生通过图2理解结构与功能的关系。
3.2.3 脱落酸的发现
教师提供资料：1963年，Addicott提纯、结晶出一种促进棉花果实脱落的物质，称为脱落素Ⅱ。大约在同一時间，WareIng用桦树作材料发现一种促进芽休眠的物质，称为休眠素。教师提问：脱落素Ⅱ、休眠素可能是同一种物质，应该如何证明呢？
在学生讨论的基础上，教师进一步展示科学家的研究：1965年，Cornforth等从干槭树叶中得到了休眠素纯结晶，通过与脱落素Ⅱ的相对分子质量、红外光谱和熔点等的比较鉴定，确定休眠素和脱落素Ⅱ是同一物质。1967年，这种生长调节物质正式被命名为脱落酸。
3.2.4 乙烯的发现
教师提供资料：早在1864年就有关于燃气街灯漏气会促进附近的树落叶的报道。
教师提问：这种落叶的现象是脱落酸引起的吗？以此引导学生分析：脱落酸是一种结晶而非气体，可能是其他物质引起这种现象。
教师补充证据：1901年Neljubow才首先证实是照明气中的乙烯在起作用。
教师提供资料：1959年，气相色谱的应用推动了乙烯研究的发展。Burg等测出了未成熟果实中有极少量的乙烯产生，并且随着果实的成熟，产生的乙烯量不断增加。
教师引导学生得出结论：乙烯具有促进果实成熟的作用。
3.2.5 植物激素之间的作用
教师提供资料：Neljubow还发现乙烯能引起黄化豌豆幼苗的三重反应（图3）。教师引导学生通过观察图3分析实验结果，培养学生分析实验结果的探究能力。
教师根据教材中的材料，进一步向学生指出：乙烯的产生与生长素有关。在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作用共同调节。
3.3 关注社会，回归理性
教师引导学生关注植物生长调节剂的应用问题：近年来，与植物生长调节剂有关的“避孕黄瓜”“爆炸西瓜”“洗澡猕猴桃”等事件成为社会关注的焦点。与此同时，一些不法分子道听途说，甚至有意散布谣言，让广大消费者疑虑重重。你支持植物生长调节剂的应用吗？举出所学知识及查找的资料论证你的观点。
教师引导学生将观点集中在自己密切关注的社会问题上，观点预设见表1。
教师根据学生进行论证活动的情况，进行归纳小结：在农业生产上，施用生长调节剂时，要综合考虑施用目的、药物效果、药物毒性、药物残留、价格和施用是否方便等因素。在施用时，还要考虑施用时间、处理部位、施用方式、适宜的浓度和施用次数等问题。只有规范、合理使用植物生长调节剂才能保障其安全性。
4 教学反思
4.1 用概念培养生命观念
生命观念的形成是建立在对生命现象及规律的认识上的。本节内容通过对细胞分裂素的结构通式的分析，帮助学生建立“结构与功能相适应”这一生命观念。在植物生长调节剂的相关论证活动中，学生需要运用这一观念分析植物激素对动物不起作用的原因，通过应用体现了生命观念的价值。
4.2 用论证开发理性思维
理性思维的基础是尊重事实和证据。论证必须从事实和证据出发，追求的是合理范围内的结论和认知。在论证过程中，学生需要基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，逐步发展理性思维。
4.3 用活动进行科学探究
科学探究包括多个维度的能力，在实际教学中，往往将能力分解到每一节课之中。本节课的重心是培养学生進行探究结果的交流与讨论的能力。许多的科学史素材蕴含了科学研究的方法，应加以开发，使学生像科学家一样思考。
4.4 用讨论渗透社会责任
社会责任是生物学核心素养的重要组成部分，往往对学生今后的生活产生影响。本节课以观点和理由切入，引导学生对自己的看法进行辩护、辩驳及反思，目标指向学生运用所学生物学知识，参与社会事务的讨论，作出理性解释和判断。
综上所述，论证教学可以帮助学生认识科学、理解科学，用思维过程加强学生的学习体验，从而培养学生的独立思考的科学精神。学生能慢慢从体验科学精神到践行科学精神，最终将论证的思维、用事实说话的思维，贯彻落实到今后的工作生活之中，真正获得终生受益的生物学核心素养。
参考文献：
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