一、活动背景
现在的高中生和农村的距离越来越远,他们可能熟知各种电脑游戏,却对植物的栽培很陌生;他们可能熟知各种城市花卉,却不知每天必吃的蔬菜是如何长大的。如何在工业化、城市化的环境里,在我们的学生中将农业文明传承下去,光靠书本和课堂是远远不够的。为此,我们尝试让学生自己动手种植植物,并以此为实验材料进行相关实验拓展,实现多样化实验教学。在活动实践过程中,不断激发学生利用在课堂上所学理论知识与丰富的社会实践相结合,自己动手、动脑,设计实施方案,参与实地考察,亲身体验整个实践过程中的艰辛与乐趣。栽种植物与生物学习并行。
二、活动目标
1. 知识与技能
学生将所学到的植物学、化学、数学、物理学、生态环境等相关学科的知识应用到实践活动中去,从而提高其综合素质与能力,增强其对自然界生物结构、生命现象探索的兴趣;尝试发现问题、开展创新性实验,并提出解决方案,系统地培养学生对数据的获取和处理技能,掌握科学研究方法、观察、分析的技能。同时,学生在学习、生活、劳动中学会相互关心、相互帮助、相互爱护、相互尊重,健康成长。
2. 情感、态度、价值观
这次活动必将经历一定的挫折与考验,但通过困难的考验,能使同学们深刻体会到交流合作的重要性,体会合作精神的可贵,享受到探索的乐趣和成功的喜悦,将有助于提高学生的科学素养和健康人格的养成。
通过探究活动的开展,培养学生良好的科学素养和学习、合作、探究问题的能力;锻炼学生的毅力与意志,激发学生热爱科学的情怀,树立环境保护意识。
三、活动内容
(一)活动准备
(1)进行思想教育,熟悉活动进程,了解活动的常规要求和注意事项。
(2)成立活动小组,明确职责分工。将活动中的工作,如标本采集、植物栽种、管理、实验设计、实验记录、拍照或摄像、采访等工作具体到每个人,设小组组长,制定活动计划。
(3)做好活动前的培训、指导。聘请高校、园林管理部门等单位科研人员对小组成员进行调查方法与技术指导。
(二)植物栽种专题知识学习
(1)农耕文化知识讲座:学生通过查阅资料、自主学习、科普讲座,了解我国的农业文明、农耕文化。
(2)植物栽种专题知识讲座:学生通过科技教师的科普讲座、宣传橱窗、自编的校本教材,学习植物栽种的相关知识。
(3)适合栽种植物的知识学习:学生通过自学,并结合科技教师的集中讲座,了解一年四季可栽种的植物、与高中生物学习内容相关的植物及其栽种方法。
(4)植物栽种专题知识测评:组织知识竞赛以检测学习效果。
(三)学习与高中生物学习内容相关适合栽种的植物
(1)以小组为单位到园林部门走访、查阅资料,了解本地区适合栽种的植物,从中寻找与学习相关的植物进行栽种。
(2)实地考察各自环境(分析几种典型的环境),做好观察、采集、访问、记录等工作,教师在各个环节中做好指导工作。
(3)学习与了解高中课程实验中与植物相关的知识、实验内容,理解生物学核心概念。
(四)开展主题活动
结合高中生物学学习特点与高中生的个性特征,根据不同年级分组、依据植物生长时令,结合生物学教学进程从浅入深展开活动,共同进行四个主题活动,逐步提高,探究栽种植物为生物实验教学服务,最后进行交流分享。
主题一:经历生命历程、关爱生命、敬畏生命,探究生命的奥秘,体验成功的喜悦(高一年级)
高一年级上学期学习生物学的主要内容为细胞的分子组成、细胞的基本结构与物质运输、细胞的能量供应和利用(光合作用与呼吸作用)、细胞的生命历程;下学期主要学习遗传的基本规律、生物变异和育种等知识。结合以上学习进程,将植物的栽种、实验与探究有机结合、提高学生学习兴趣和生活体验。
(1)栽种:活动起始阶段,选择易栽种、易成活且易于管理、能了解植物一生的植物 , 激发学生兴趣和自信心,培养学生的责任心。上学期主要栽种天竺葵、紫鸭跖草、菠菜、木耳菜、洋葱、葱、蒜、莴笋等;下学期主要栽种豌豆、小麦、向日葵、草莓等。
(2)验证:利用栽种的植物开展实验验证,补充实验材料不足,丰富学生课外实验。
①离子、分子水平的实验验证:种植萝卜用于生物组织中可溶性糖鉴定;种植葱、蒜观察根对矿质元素离子的交换吸附现象;种植菠菜、木耳菜、莴笋等用于叶绿体中色素的提取和分离;采用缺素培养和全素培养同种植物,对比验证无机盐离子的作用。
②细胞水平的实验:种植紫鸭跖草、菠菜、木耳菜观察叶绿体的形态结构、细胞质的流动;洋葱表皮用于观察质壁分离和复原。
③组织、器官水平的实验:种植天竺葵进行光合作用条件和产物的实验验证;种植向日葵及进行植物向性运动的实验设计和观察;培养洋葱(葱、蒜)根尖用来观察细胞的有丝分裂;种植豌豆进行去雄套袋授粉即杂交,体验孟德尔假说演绎法。
(3)探究:结合栽种与高一学习的知识进行分组实验、对比(对照)实验,在家庭或学校展开课外探究,在探究过程中将所学的知识应用到实践,在栽种过程中掌握技巧。
①设计对比实验,选择以上栽种的某一种植物进行探究植物影响光合作用的条件、影响光合作用的因素。
②探究无性繁殖与有性生殖的方式栽种草莓差异。
③探究豌豆(小麦或向日葵)种子萌发的条件、子叶的出土情况、叶的形态等。
④探究天竺葵、紫鸭跖草、菠菜、木耳菜等光合作用的条件、光合作用效率、不同光质对其光合作用的影响、不同光照强度对光合作用的影响等。
⑤选择不同豌豆,设计不同杂交方式,完成杂交实验。
⑥选择不同辐射方式,对豌豆的育种进行探究实验。
⑦探究低温诱导植物染色体加倍实验。
⑧探究同种植物(如空心菜、万年青、生菜)不同的栽种方法(扦插、嫁接、组织培养)。
⑨组培苗与自然培养苗生物的对比实验。
主题二:经历科学探索过程,感受科学实验的严谨,探究科学的奥秘,体验科学探究的乐趣(高二年级)
高二年级上学期学习生物学的主要内容为生命活动的调节、生物与环境,此时学生已对科学实验的具体规范要求和过程有了初步了解。本主题活动主要引导学生结合以上学习进程,将植物的栽种与科学探索有机组合。
(1)栽种:结合生命活动的调节中“植物激素的调节”, 可栽种月季、万年青、绿萝、米兰、蒲公英、番茄等植物;结合“生长素作用的双重性”, 可栽种三角梅、凤凰木、富贵竹等;结合植物的“顶端优势比较及去除顶端优势”, 可栽种丝瓜、葫芦瓜、黄瓜等植物。
(2)验证:结合课堂所学的知识内容,先进行预实验 , 再展开实验验证,自主发现问题并尝试寻找问题的解决方案。
①选择栽种的丝瓜、葫芦、黄瓜等植物进行生长素作用的双重性验证实验。
②选择各种植物生长调节剂,实验验证它对栽种植物的作用。
③生长素类似物培育无籽番茄的实验。
(3)探究 : 生长素类似物促进三角梅或凤凰木插条生根的最适浓度;三角梅扦插的条件;某种植物(如落地生根)提取液对植物生根(生长)的影响;垂直绿化、水平绿化与室温变化,寻求最佳的绿化效果;选择栽种的瓜类进行“顶花带刺”实验。
主题三:感受栽种植物乐趣,学与种同行,劳逸结合,提高学习效率(高三年级)
高三年级学习的主要内容为现代生物科技专题,由于毕业班学习压力较大,本主题活动主要栽种和探究用以缓解学生紧张情绪的植物,学与种同行,劳逸结合,提高学习效率。
(1)栽种:生姜、茶树、水仙花、天竺葵仙人球、观音连、人参榕、罗汉松、茉莉、芦荟、碰碰香、一叶兰、蔷薇、铜钱草、花叶碧玉、珍珠泪、紫罗兰等栽种和管理方便、有利于缓解紧张情绪、提高学习效率的植物。
(2)探究:结合高三现代生物科技学习,将自己栽种的植物进行精油的粗提取,与同学分享。
主题四:学与种的升华,探究各自阳台植物栽种的模式
景观设计师是一门新兴行业,是与生物学有关的职业之一。本活动旨在以上三个主题活动的基础上,让学与种升华,探究各自环境植物栽种的模式,让学生当一名小小景观设计师。
阳台植物栽种首先要考虑面积,家里阳台的面积一般都不大,因此阳台绿化的布置形式就较为重要。在有限的空间内,不同的绿化布置形式会带来不同的视觉效果。通常,面积大的双层阳台宜采用地栽式栽培方式,而较小阳台宜利用台架、阶梯或其他可以抬高或分层放置种植容器的物体在阳台上进行立体盆花布置,从而加大绿化面积。植物的摆放样式可采用悬垂式、藤棚式、附壁式、花架式、花箱式,然后根据季节和阳台小环境配置植物。
活动五:探究学与种的交互与及时分享
学生参与活动的时间、精力有限,栽种植物与实验的过程相对较漫长,可通过科技微课制作、开展摹课教学,通过不同小组间制作的微视频进行交流和分享,及时解决困惑、交流心得、分享成果。
活动六:成果展示交流与评价
通过小组成员的自评、互评,评选出“最富创新的课题”“最吃苦耐劳的同学”“活动最认真的同学”“最富奉献精神的同学” “最有创意的栽种方法” “栽种植物管理最好的同学”等以表彰优秀,形成激励机制。
活动七:宣传和推广
在校园、社区内开展阳台等空闲地方绿化开发的宣传活动,学生通过亲身参与和体验,在宣传过程中不断提升自己的科学思维能力、创新能力、写作能力、语言表达能力、社会交际能力,发动广大市民开展环境保护活动。在校园、社区内以实物、图片、PPT、宣传画、讲解形式普及生态环境保护的基本常识、绿化的重要性。
四、活动收获
(1)学生经历蔬菜瓜果各种植物的生长情况,并且亲自灌溉、亲自采摘,不但获得了乐趣,而且学会许多切实有用的知识,在活动中提高了生物核心素养:生命观念、理性思维、科学探究和社会责任感。
(2)通过学习植物栽种、观察了解不同植物生态、比较同种植物不同的栽种方法,起到探索自然规律的科学教育功能。
(3)通过系列活动的开展,学生的合作能力大大提高。通过活动计划的实践,同学们了解到合作的重要性和必要性,掌握合作的方法和技巧。
(4)本项活动具有极强的实践性和开拓性,利于培养青少年的创新精神和实践能力,有利于培养学生的科学素养和学习、合作、探究问题的能力,锻炼学生的毅力与意志。
(5)对其他学校、地区开展类似活动具有示范性作用 。
专家评语
该方案体现了“三自”原则,教育目标明确,传播的与阳台绿化相关之科学知识、方法、技能和思想来源基本可靠,符合科技教育活动的基本规律。所设计的“阳台种植”活动的内容和形式具有较好的创新性,方案同时体现出完整性和可行性,实施后亦产生较好的示范效应。
本方案涉及活动之教育设计似有不足,建议继续完善方案,以充分发挥其提升青少年科学素质的作用。