“根向重力性”自主性实验的教学设计吴红漫(江苏省扬州大学附属中学，225001)生物学教学2003年(第28卷)第5期人教版高中《生物》的实验十“植物向性运动的实验设计和观察”是新教材中的开放性实验，教学目标定位于“学会设计植物向性运动实验的方法”和“学会观察植物的向性运动”。显然，增强开放性，增加学生实验活动的自主性是教学目标达成的关键。笔者组织学生进行了“植物根向重力性”自主性实验，意在通过教师的引导与点拨，让学生亲身体验科学实验从准备、选材、设计、操作、分析到结论的全过程，在独立实验中培养学生创新能力。1实验时间和条件因为向重力性实验对材料、用具、药品等要求不复杂，学生有理论基础，故采取课后自主性实验方式。1.1布置学生利用课余时间，在两周左右完成实验。可以利用课余时间去实验室完成，或带进教室，或带回家，根据操作需要也可“随身携带”。1.2布置学生根据自己设计的实验的需要列出实验用具清单，向实验室借或领实验用具，也可以由学生自备，如用矿泉水瓶、易拉罐、纸杯剪成的小花盆，使学生的实验设计尽量不受实验用具的限制，有助于拓宽思路。2实验材料的选择教材中提供的实验材料是“刚萌发并长出幼根的蚕豆种子或玉米种子”，为什么呢?启发学生自主选材：提出疑问→小组讨论→师生共议→学生选择。提问一.为什么要选用幼苗或刚萌发的种子?学生讨论结果：主要原因是幼苗或刚萌发的种子的幼嫩的根和茎在萌发和生长的过程中受到重力的影响，逐步表现出正向重力性和负向重力性，实验现象明显，易于观察;其次实验材料易准备;实验条件易控制，种子体积小易于操作;实验周期较短等。提问二.哪些植物对我们实验比较合适?学生讨论结果：因当地平均最高气温在0℃～6℃，经过种子培养实验，发现冬小麦与玉米相比、豌豆与蚕豆相比发芽率高，发芽较早。因此，可选用这两种植物分别代表单子叶植物和双子叶植物。提问三.除了种子，还能选择其它实验材料吗?学生讨论结果：还可以用两类材料，一是块茎，如当年收获的、处于休眠的马铃薯块茎;二是球茎，如洋葱、蒜或水仙。经过分析、讨论和培养实验，学生的选材主要集中在四种材料：冬小麦种子、豌豆种子、马铃薯块茎、洋葱鳞茎。当然，学生的最佳选择不一定是真正的最佳选择，但不能轻易否定，应给学生实践的机会。学生的自主性选材首先受到其自身知识水平的影响，又受到生生活经验的启迪，还受到教师的提示和启发，但并不受书本选材的限制，这样的过程触发了学生思维的开放性和多元化。3实验方案的设计实验设计是指正式进行科学实验之前，根据一定的目的要求，运用生物学原理，制定一套研究方案。本实验的研究方案包括以下内容：提出假设→提出预期→实验方法及步骤→观察和收集数据→结果分析→实验结论→班级交流。本实验的假设为：植物根的生长受到重力的影响，具有向重力的方向生长的特性。学生的设计的方案有四套，简介如下。[方案一]准备：将冬小麦种子若干，培养至刚萌发，选取胚根长约0.5ｍｍ，胚芽长约1ｍｍ的种子4ｎ(ｎ≥1)粒，分为四组。预期：不论胚根与地心引力的相对位置如何，幼根总是向地生长。实验过程：取一只大号培养皿，填满湿棉花，将四组麦种，每组4粒(设ｎ=4)，排成“口”字形经1、2、3、4组的胚根分别对准罗盘的北、东、南、西4个方向，并做好标记。排放时注意将种子放在棉花上，有胚根和胚芽的一面向外，再盖上培养皿。这样做，一是保证萌发和生长的空气;二是防止棉纤维羁绊幼根的生长，影响实验效果。将整套装置竖起，成第1组上、第2组右、第3组下、第4组左的状态，即使第1组成为对照，第2、3、4组为实验组，放在温暖避光处。[方案二]准备：选择大小及饱满度相当的豌豆种子3ｎ(ｎ≥1)颗，浸泡后分为三组培养至胚根刚突破种孔。用纸杯剪成等高的3组小花盆，并填满取自同一地点的等量土壤。预期：不论豌豆种子在土壤中如何埋置，长成的主根都呈现向重力性。实验过程：将三组培养好的豌豆种子分种在三组花盆中，取ｎ=4，第1组的4粒种子种孔向上，第2组的4粒种子种孔向下，第3组的4粒种子种孔偏向侧面，种脐在种孔上方，使第3组成为对照。埋置的土层深度一致，离表面1ｃｍ，适当洒水，三组花盆用胶带纸和泡沫塑料固定在一起。[方案三]准备：马铃薯块茎多个，纵切带一个芽眼的块茎，用赤霉素液浸泡打破休眠，并凉干;沙土一盆。预期：不论马铃薯的芽眼与地心引力的相对方向如何，新芽总是背地生长，新根总是向地生长。实验过程：将马铃薯小块茎分为两组，对照组小块茎上的芽眼朝正上方，实验组芽眼朝一侧横放，浅埋于湿的沙土中，置于较温暖的环境中。[方案四]准备：洋葱鳞茎2ｎ个，分为两组，都切除枯腐的老根，打破休眠。预期：不论洋葱正或倒挂，根总是向地生长。实验过程：将两只大小相近的洋葱鳞茎，一只根部朝下，正挂起