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關(guān)鍵詞: 生物科學(xué)史 生物科學(xué)素養(yǎng) 培養(yǎng)策略
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的前言部分描述了課程的基本理念,提高生物科學(xué)素養(yǎng)是四個(gè)基本理念之一,放在第一位描述。生物科學(xué)素養(yǎng)指公民參加社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生產(chǎn)實(shí)踐和個(gè)人決策所需的生物科學(xué)知識(shí)、探究能力及相關(guān)情感態(tài)度與價(jià)值觀,反映了一個(gè)人對(duì)生物科學(xué)領(lǐng)域中核心基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平,以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)的能力。提高每個(gè)高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng),是本課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的核心任務(wù)?!镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》在第四部分“實(shí)施建議”中明確指出:科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程,學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神,對(duì)提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的。那么,如何在高中生物科學(xué)史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)呢?
一、通過(guò)生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀
好奇心、實(shí)事求是的思維品質(zhì)、獨(dú)立思考、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、合作精神等均是科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀的具體內(nèi)容。科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀屬于生物科學(xué)素養(yǎng)五大要素中的科學(xué)意識(shí)和科學(xué)品質(zhì)??茖W(xué)情感態(tài)度是人們?cè)趯?duì)科學(xué)知識(shí)正確理解和對(duì)科學(xué)發(fā)展認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上養(yǎng)成的科學(xué)信念和科學(xué)習(xí)慣;而科學(xué)的價(jià)值觀則是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸認(rèn)識(shí)到世界是能夠被認(rèn)知的,科學(xué)發(fā)現(xiàn)是個(gè)開(kāi)拓、繼承、修正和發(fā)展的過(guò)程,科學(xué)無(wú)法為一切問(wèn)題提供所有答案。生物科學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的人文教育內(nèi)容,科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)的可貴品質(zhì)和科學(xué)態(tài)度,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀的很好素材。例如細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程體現(xiàn)了科學(xué)探究過(guò)程,是一則很好的科學(xué)史教育素材。細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立者施萊登和施旺關(guān)于新細(xì)胞怎樣從老細(xì)胞中產(chǎn)生的問(wèn)題的回答是不正確的,這一錯(cuò)誤是由魏爾肖修正的。魏爾肖能夠取得這樣的成績(jī),受益于同時(shí)代更多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)觀察和材料的正確選擇,也離不開(kāi)自身勤奮工作,不迷信權(quán)威的結(jié)果。從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與命名到細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立及后面對(duì)細(xì)胞學(xué)說(shuō)的修正完善,整個(gè)過(guò)程可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理,還必須通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證,科學(xué)學(xué)說(shuō)不是一成不變的,需要不斷修正和發(fā)展。又如基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)這部分科學(xué)史教學(xué)可以簡(jiǎn)要地簡(jiǎn)述摩爾根的故事。摩爾根最初認(rèn)為孟德?tīng)栠z傳規(guī)律是正確的,后來(lái),由于他在自己進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)能取得類(lèi)似的結(jié)果,便對(duì)這些定律產(chǎn)生懷疑,明確表示不相信孟德?tīng)柕睦碚摚瑢?duì)薩頓的基因位于染色體上的學(xué)說(shuō)更持懷疑態(tài)度,說(shuō)其是主觀臆測(cè),缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)。后來(lái)他經(jīng)過(guò)認(rèn)真觀察,選擇果蠅為實(shí)驗(yàn)材料,進(jìn)行了一系列精心設(shè)計(jì)的果蠅雜交實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn),摩爾根和他學(xué)生把一個(gè)特定基因和一條特定染色體聯(lián)系起來(lái)。從此,摩爾根成了孟德?tīng)柪碚摰膱?jiān)定支持者。通過(guò)該故事讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,摩爾根是一位敢于懷疑、勤奮實(shí)踐的人,并學(xué)習(xí)摩爾根這種可貴的品質(zhì)。類(lèi)似這樣的例子還有很多,我們應(yīng)該多引用挖掘,長(zhǎng)此以往,就能逐漸培養(yǎng)出學(xué)生科學(xué)的情感態(tài)度價(jià)值觀。
二、通過(guò)生物科學(xué)史教學(xué)積累科學(xué)知識(shí)
生物科學(xué)知識(shí)在培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)中起著基礎(chǔ)性作用,是培養(yǎng)和形成其他要素的載體。新人教版必修模塊中的科學(xué)史素材有20多處,如與細(xì)胞有關(guān)的主要是“細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程”、“對(duì)細(xì)胞核功能的探索”等;遺傳方面主要有“孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”、“基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”、“人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”、“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”等。這些生物科學(xué)史的歷史事實(shí),有的是課程的內(nèi)容要素,有的僅是教學(xué)素材。兩者教學(xué)要求不同,重點(diǎn)也不一樣。前者的歷史事實(shí)既是手段又是目標(biāo),學(xué)生要能概述其歷程,并由此達(dá)成對(duì)知識(shí)的理解、科學(xué)方法的領(lǐng)悟、科學(xué)精神的提升。后者的歷史事實(shí)不要求學(xué)生記住,只是增進(jìn)學(xué)生對(duì)結(jié)論性知識(shí)的理解,促成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。無(wú)論哪種類(lèi)型的生物科學(xué)史,都或多或少要求學(xué)生掌握一定的生物學(xué)知識(shí)。例如“生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的建立過(guò)程”要求學(xué)生簡(jiǎn)述生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容;“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”要求學(xué)生概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn);“光合作用的探究歷程”要求學(xué)生掌握的內(nèi)容則更多――簡(jiǎn)要分析薩克斯實(shí)驗(yàn)、恩格爾曼實(shí)驗(yàn)、魯賓-卡門(mén)實(shí)驗(yàn),總結(jié)出光合作用需要光、場(chǎng)所在葉綠體中、產(chǎn)物主要有淀粉、釋放氧氣中的氧來(lái)自水、簡(jiǎn)述光合作用的概念等。這些生物科學(xué)史蘊(yùn)含的知識(shí)就是生物科學(xué)知識(shí)的重要組成部分,學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)史的過(guò)程本身就是積累生物科學(xué)知識(shí)的過(guò)程。
三、通過(guò)生物科學(xué)史教學(xué)掌握科學(xué)方法、提高科學(xué)能力
科學(xué)方法是科學(xué)的認(rèn)識(shí)方式,是幫助學(xué)生有效獲得知識(shí)和能力的工具??茖W(xué)方法是生物科學(xué)素養(yǎng)的重要因素。新人教版必修模塊中生物科學(xué)史的內(nèi)容,許多都是按科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的線索編寫(xiě)的,選取的科學(xué)史素材生動(dòng)再現(xiàn)了科學(xué)家們研究相應(yīng)問(wèn)題的情境及取得重大突破采用的科學(xué)方法。例如“孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”這部分內(nèi)容以分離定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程為載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育。孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)一對(duì)相對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)觀察,提出問(wèn)題“F2中出現(xiàn)3:1的性狀分離比不是偶然的。是什么原因?qū)е逻z傳性狀在雜種后代中按一定比例分離呢?”。孟德?tīng)栐谟^察和分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?,?duì)分離現(xiàn)象的原因提出假說(shuō);然后根據(jù)假說(shuō)演繹推理測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,再通過(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論。這種研究方法叫做假說(shuō)――演繹法,是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法。又如“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”、“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”均運(yùn)用了模型建構(gòu)法;基因位于染色體上假說(shuō)的提出運(yùn)用了類(lèi)比推理法等。通過(guò)生物科學(xué)史的案例教學(xué)使學(xué)生掌握一定的科學(xué)方法。
科學(xué)能力主要包括科學(xué)思維能力和科學(xué)實(shí)踐能力。科學(xué)思維有形式邏輯思維、辯證邏輯思維、批判性邏輯思維等;科學(xué)實(shí)踐能力是綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)意識(shí)解決問(wèn)題的才能和力量,是生物科學(xué)素養(yǎng)的核心。在教學(xué)過(guò)程中,對(duì)生物科學(xué)史的某些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)處理,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等多方面能力的目的。例如“光合作用探究歷程”的科學(xué)史教學(xué),在介紹恩格爾曼(G.Engelmann)實(shí)驗(yàn)時(shí),演示課件“恩格爾曼實(shí)驗(yàn)”動(dòng)畫(huà)過(guò)程,讓學(xué)生觀看動(dòng)畫(huà),結(jié)合教材內(nèi)容思考討論有關(guān)問(wèn)題:(1)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有哪些巧妙之處?(2)恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么?教師有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生分析資料,學(xué)會(huì)觀察與思考,并找到答案。又如學(xué)習(xí)摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)之后,可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):如果讓你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證摩爾根的推論是正確的,可以怎樣設(shè)計(jì)?看最多能設(shè)計(jì)出幾種不同的方案?以小組為單位,完成討論和設(shè)計(jì)。各小組派代表介紹本小組的設(shè)計(jì)方案。這一教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置對(duì)學(xué)生思維能力、探究能力、合作能力等諸多科學(xué)能力培養(yǎng)是大有裨益的。
總之,生物科學(xué)素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)構(gòu)成中的重要組成部分。隨著生物科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高,生物科學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代公民必備的基本素質(zhì)之一。在高中生物教學(xué)過(guò)程中,恰當(dāng)處理和使用生物科學(xué)史素材是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要途徑。要真正實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)史在高中生物教學(xué)中的教育價(jià)值,需要廣大教師進(jìn)一步更新觀念,學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí),進(jìn)行切實(shí)的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究。
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[2]陳維.利用生物科學(xué)史培養(yǎng)核心價(jià)值觀.中學(xué)生物教學(xué),2015(1-2):73-74.
【關(guān)鍵詞】生物科學(xué)素養(yǎng) 科學(xué)史教育 探究實(shí)驗(yàn)
【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2012)10-0096-01
人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展,自然呼喚著教育改革的不斷深化,從而培養(yǎng)出更多適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的各種優(yōu)秀人才。“面向全體學(xué)生、提高科學(xué)素養(yǎng)、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”是《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出的三大新的課程理念。其中提高每個(gè)高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)也是新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的核心任務(wù),而它的直接源頭是素質(zhì)教育的提出?!稑?biāo)準(zhǔn)》中指出:“生物科學(xué)素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)構(gòu)成中重要的組成部分。生物科學(xué)素養(yǎng)是指公民參加社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生產(chǎn)實(shí)踐和個(gè)人決策所需的生物科學(xué)知識(shí)、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價(jià)值觀,它反映了一個(gè)人對(duì)生物科學(xué)領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平,以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)的能力”。 怎樣培養(yǎng)高中生生物科學(xué)素養(yǎng)?我認(rèn)為可以從下面幾點(diǎn)入手:
一、設(shè)定問(wèn)題情境,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。
獵奇心理是科學(xué)態(tài)度形成的原始驅(qū)動(dòng)力 。 每個(gè)學(xué)生都是天生的科學(xué)家,他們生來(lái)就對(duì)周?chē)氖澜纭⒂绕鋵?duì)自然界中那些有生命的東西充滿(mǎn)了好奇心。初中學(xué)生在上生物課時(shí),對(duì)自然界中的形形的生命現(xiàn)象充滿(mǎn)了熱情,并在探索自然的過(guò)程中能夠產(chǎn)生充實(shí)感和興奮感。高中生物教師的任務(wù)就是要繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)產(chǎn)生好奇并將這種好奇心保持下來(lái),使之轉(zhuǎn)變成對(duì)科學(xué)、對(duì)學(xué)習(xí)的正確態(tài)度。例如,在學(xué)習(xí)《遺傳核——系統(tǒng)的控制中心》時(shí),教材中提供了相關(guān)的圖文資料信息,我進(jìn)行了這樣的課堂情境設(shè)計(jì):一上課我就提問(wèn): “你們聽(tīng)說(shuō)過(guò)克隆羊多莉嗎?”問(wèn)題一提出學(xué)生們就開(kāi)始七嘴八舌了,“聽(tīng)說(shuō)過(guò)”“還有克隆牛,克隆人”,這時(shí)我又提出:“你們知道克隆是怎么回事嗎,克隆羊多莉是怎么產(chǎn)生的?”帶著問(wèn)題,學(xué)生自己通過(guò)對(duì)教材中信息的分析了解了克隆,清楚了遺傳物質(zhì)在細(xì)胞核中。課堂結(jié)束之余我還提出“同學(xué)們既然提到了克隆人,現(xiàn)在又大體了解了克隆技術(shù),那么你們對(duì)關(guān)于科學(xué)家克隆人的這一事件有何看法,請(qǐng)各小組收集有關(guān)信息,闡明你們的觀點(diǎn)。”課后各小組學(xué)生積極準(zhǔn)備了一個(gè)星期,將各自的觀點(diǎn)帶到了課堂上,大家你一句我一句爭(zhēng)相發(fā)表自己的觀點(diǎn)以及依據(jù),“克隆人好,可以治療一些現(xiàn)在無(wú)法治愈的疾病,有資料已經(jīng)說(shuō)了可以治癌癥、老年癡呆癥,還可以使癱瘓的人重新站起來(lái)”;“克隆人不好,壞人再克隆出一個(gè)壞人那不亂套了”;有的小組甚至說(shuō)出“美國(guó)馬薩諸塞州的生物工程公司的科學(xué)家克隆出的是人類(lèi)的胚胎,而不是復(fù)制人的那種克隆”等等。下課時(shí)大家還意猶未盡,我為學(xué)生能夠收集到如此豐富的資料而感到驚奇。在這個(gè)過(guò)程中我并沒(méi)有發(fā)表任何見(jiàn)解,我覺(jué)得無(wú)須告訴學(xué)生什么是對(duì)是錯(cuò),也不要求學(xué)生有最終的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案或者說(shuō)是掌握什么,教學(xué)應(yīng)該重在知識(shí)技能的應(yīng)用而非掌握知識(shí)的數(shù)量;重在親自參與探索性實(shí)踐活動(dòng),獲得感悟和體驗(yàn),而非一般地接受別人傳授的經(jīng)驗(yàn);重在全員參與。顯而易見(jiàn),通過(guò)這次活動(dòng),使學(xué)生收集和組織材料的能力、思維能力、表達(dá)能力都得到了鍛煉。
二、注重生物科學(xué)史教育,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。
教材有許多生物科學(xué)史上有關(guān)研究的事例和方法,生物學(xué)史是從辨證唯物主義和歷史唯物主義出發(fā),對(duì)生物科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展作出的科學(xué)總結(jié),是生物科學(xué)家思維的結(jié)晶。生物學(xué)史例能夠?qū)⒅R(shí)傳授、能力培養(yǎng)和情意發(fā)展三方面教育融合起來(lái),很好地體現(xiàn)生物學(xué)科的特點(diǎn)和素質(zhì)教育的要求。
在教學(xué)中,要充分發(fā)揮生物學(xué)史例的教育作用,除了利用科學(xué)史“故事性”,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,利用生物學(xué)家的生平和事跡,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神和價(jià)值觀的教育之外,其中大多數(shù)如“酶的發(fā)現(xiàn)”、“光合作用的發(fā)現(xiàn)”、“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”、“DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)”等等史例是介紹有關(guān)研究的思維和方法。在生物學(xué)史例教學(xué)中,通過(guò)對(duì)一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和邏輯分析的再現(xiàn),可以讓學(xué)生體驗(yàn)生物學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程,從中學(xué)習(xí)科學(xué)家的思維方法和理解生物學(xué)概念、原理的來(lái)龍去脈。使生物傳統(tǒng)結(jié)論式教學(xué)變?yōu)檫^(guò)程式教學(xué),達(dá)到既傳授知識(shí)又培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維的目標(biāo)。
三、做好探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作來(lái)增加感性認(rèn)識(shí),加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。生物學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物科學(xué)最基本的研究方法?!疤骄啃浴睂?shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的好奇心和鉆研精神,能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體驗(yàn)獲得成功的喜悅。因此教師可適當(dāng)?shù)刈凃?yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn),并盡可能讓學(xué)生自己親自設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)。例如在做“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)時(shí),教材是以菠菜為材料,我們可組織學(xué)生以不同葉片或花為材料,觀察其色素,在滿(mǎn)足學(xué)生好奇心的同時(shí),培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究能力。
另外還可以嘗試以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。如在做質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)時(shí),可增加一組同濃度的硝酸鉀溶液,讓學(xué)生在對(duì)比觀察中分析現(xiàn)象找出原因,加深對(duì)滲透作用的理解。同時(shí)以質(zhì)壁分離及復(fù)原實(shí)驗(yàn)為認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)要求學(xué)生設(shè)計(jì)觀察細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)方案,及測(cè)定細(xì)胞液濃度的實(shí)驗(yàn)方案,使所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通,以達(dá)到將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的目的。
總之, 培養(yǎng)高中生生物科學(xué)素養(yǎng)并非一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的,它需要我們教師在日常教學(xué)中從點(diǎn)點(diǎn)滴滴做起,切實(shí)把課標(biāo)的理念貫徹于課堂教學(xué)之中。有目的、有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、態(tài)度和價(jià)值觀,重視方法、技能的提高和訓(xùn)練,使學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)行為和習(xí)慣,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力,潛移默化地提高每一個(gè)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[關(guān)鍵詞] 科學(xué)史 教育 優(yōu)化 課堂教學(xué)
生物科學(xué)史教育對(duì)于實(shí)現(xiàn)《課標(biāo)》理念具有重要意義,這是由生物科學(xué)史的內(nèi)涵所決定的。生物科學(xué)史既包括科學(xué)家對(duì)生命現(xiàn)象的研究過(guò)程,又包括科學(xué)家研究生命現(xiàn)象時(shí)所持有的不同觀點(diǎn)和態(tài)度;既包括生物學(xué)理論和方法的形成演變,又包括不同學(xué)科之間的聯(lián)系、科學(xué)與社會(huì)的相互影響。新課標(biāo)理念之一就是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),在教學(xué)建議中明確指出注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí),因此通過(guò)充分發(fā)揮科學(xué)史的教學(xué)價(jià)值也是行之有效的途徑之一。
1、科學(xué)史在新課標(biāo)中的重要性
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出“要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)”。 包含生物科學(xué)史的內(nèi)容反復(fù)出現(xiàn)在課標(biāo)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中,例如,生物必修1:分子與細(xì)胞模塊中的 “分析細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立的過(guò)程”、“細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的建構(gòu)”、“說(shuō)明光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程”;生物必修2:遺傳與進(jìn)化模塊中的“總結(jié)人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”、“分析孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”;生物必修3:穩(wěn)態(tài)與環(huán)境模塊中“概述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和作用”等內(nèi)容。高中生物新課程教科書(shū)編寫(xiě)亮點(diǎn)之一就是增加了許多有關(guān)生物科學(xué)史的史例,甚至有些章節(jié)如必修2中遺傳章節(jié)完全按科學(xué)史上對(duì)人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)為主線來(lái)組織編寫(xiě)教材的各節(jié)內(nèi)容,這樣編寫(xiě)的目的是想再現(xiàn)知識(shí)的發(fā)生過(guò)程,力圖使生物學(xué)傳統(tǒng)結(jié)論式教學(xué)轉(zhuǎn)向過(guò)程式教學(xué),以達(dá)到既傳授知識(shí)又能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的目標(biāo)。
2、科學(xué)史教學(xué)中常遇到的問(wèn)題
傳統(tǒng)的科學(xué)史教育,往往是把科學(xué)史作為一種知識(shí)卡片附加在教學(xué)內(nèi)容上,教師往往以故事敘事的方式進(jìn)行教學(xué),對(duì)通過(guò)科學(xué)過(guò)程發(fā)展學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力重視不夠,沒(méi)有真正深入挖掘科學(xué)史的特殊教育價(jià)值來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)三維目標(biāo),反而讓學(xué)生對(duì)科學(xué)史教學(xué)產(chǎn)生泛味枯燥感。如在講授光合作用發(fā)現(xiàn)過(guò)程史時(shí),如果沒(méi)有從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的變量,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則,實(shí)驗(yàn)方法等方面挖掘組織探究式教學(xué),只是按照科學(xué)上發(fā)現(xiàn)光合作用的時(shí)間順序來(lái)介紹發(fā)現(xiàn)光合作用的幾個(gè)簡(jiǎn)單的科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生就會(huì)覺(jué)得無(wú)趣,因?yàn)橛行┙Y(jié)論在初中已經(jīng)知道。
3、科學(xué)史教學(xué)方法的構(gòu)建
建構(gòu)主義理論認(rèn)為,知識(shí)不是被動(dòng)地接受而是由認(rèn)識(shí)主體積極地構(gòu)建;強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自主性,重視學(xué)生的已有知識(shí)對(duì)學(xué)習(xí)的影響,提倡學(xué)生之間、師生之間的交流與對(duì)話(huà),通過(guò)討論、爭(zhēng)辯形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。要求課堂盡量讓學(xué)生有時(shí)間和機(jī)會(huì)表達(dá)自己的見(jiàn)解,提出自己的觀點(diǎn)。科學(xué)史教學(xué)自然會(huì)涉及到這方面的問(wèn)題,例如,問(wèn)題是怎樣產(chǎn)生的?如何提出問(wèn)題的解決方法?結(jié)論是在什么基礎(chǔ)上形成的?當(dāng)時(shí)及以后有沒(méi)有人對(duì)這一結(jié)論提出異議等等??茖W(xué)教育的本質(zhì)就在于培養(yǎng)學(xué)生的理性懷疑精神和科學(xué)創(chuàng)新能力,只有將學(xué)生的觀念與科學(xué)史中科學(xué)家的觀念相互交融,進(jìn)行跨越時(shí)空的對(duì)話(huà),理解科學(xué)的本質(zhì),才可能建構(gòu)科學(xué)觀念。
以DNA是主要的遺傳物質(zhì)例析實(shí)施科學(xué)史教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
結(jié)合建構(gòu)主義和新課標(biāo)探究式教學(xué)理念,經(jīng)過(guò)教學(xué)反復(fù)實(shí)踐總結(jié),進(jìn)行有效科學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下6個(gè)環(huán)節(jié):
(1) 提供科學(xué)爭(zhēng)論主題(或演示某一自然現(xiàn)象) 教師上課一開(kāi)始,就給學(xué)生提供歷史上科學(xué)爭(zhēng)論主題(或就給學(xué)生演示某一自然現(xiàn)象)。20世紀(jì)中葉,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體和遺傳有關(guān),而組成染色體的由蛋白質(zhì)和DNA,究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢?這個(gè)問(wèn)題曾引起生物學(xué)界激烈的爭(zhēng)論。如果你是科學(xué)家,選什么實(shí)驗(yàn)材料研究好?必須指出的是,向?qū)W生揭示的某一自然現(xiàn)象必須是以往科學(xué)家在歷史上進(jìn)行理論研究的問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)觀察思考,由此產(chǎn)生一個(gè)需要解決的問(wèn)題,既能引起學(xué)生的好奇心,又能促使學(xué)生利用科學(xué)史資源進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
(2)頭腦風(fēng)暴發(fā)散思考 教師啟發(fā)學(xué)生就這一自然現(xiàn)象提出自己的觀點(diǎn)(解釋)。為了促使學(xué)生提出各種不同的觀點(diǎn),可采用“頭腦風(fēng)暴法”(即由發(fā)散性思維產(chǎn)生的各種方法),激發(fā)學(xué)生的想像力,促使學(xué)生各抒己見(jiàn),如果你是科學(xué)家你會(huì)選擇什么樣的實(shí)驗(yàn)材料來(lái)研究?真核細(xì)胞、原核細(xì)胞還是病毒?能否找到只有蛋白質(zhì)和DNA的生物?你會(huì)怎樣開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究?使學(xué)生以一種移情的方式,設(shè)身處地地體驗(yàn)歷史上科學(xué)家的探究與思考。
(3)學(xué)習(xí)史料自我對(duì)比 介紹早期科學(xué)家關(guān)于這一現(xiàn)象的思考與實(shí)例,作為學(xué)生研究的參照系;舉例說(shuō)明當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家的不同觀念;引導(dǎo)學(xué)生討論或探索這些觀念產(chǎn)生的背景、條件,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)的歷史局限性。艾弗里是以肺球鏈球菌作為研究人類(lèi)傳染病的模型來(lái)研究致病現(xiàn)象;如果你是當(dāng)時(shí)的艾費(fèi)里,為何會(huì)想到證明轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)的問(wèn)題?赫爾希和蔡斯則是利用噬菌體作為研究生命遺傳現(xiàn)象的模型。以噬菌體這一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作的生物體為模型,充分體現(xiàn)了生物學(xué)研究中簡(jiǎn)化還原的思想。如果你是當(dāng)時(shí)的赫爾希和蔡斯,你接下來(lái)會(huì)怎么做?
(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn) 教師將學(xué)生分組,要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)(或觀念)中選擇某種觀點(diǎn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到,對(duì)同一自然現(xiàn)象可能有不同的解釋?zhuān)梢杂脤?shí)驗(yàn)檢驗(yàn)這些觀點(diǎn)(假設(shè)),激發(fā)學(xué)生的想像力和創(chuàng)造力。1928年格里菲思通過(guò)肺炎雙球菌在小白鼠身上實(shí)驗(yàn)得知S型菌中存在轉(zhuǎn)化因子,但這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢?如果你是艾費(fèi)里,接下來(lái)你會(huì)怎么想?讓學(xué)生發(fā)散思考,怎樣探明轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)的疑問(wèn)。引導(dǎo)學(xué)生明確思路:“想辦法將蛋白質(zhì)和DNA真正區(qū)分開(kāi),分別觀察蛋白質(zhì)和DNA的作用”。由于肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)DNA提取不純,影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。對(duì)于蛋白質(zhì)和DNA誰(shuí)是遺傳物質(zhì)的問(wèn)題,如何進(jìn)一步進(jìn)行探究? 學(xué)生分組以噬菌體為材料分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),教師巡回指導(dǎo)。選擇有代表性的兩個(gè)小組進(jìn)行成果,征求全班意見(jiàn)以進(jìn)一步改進(jìn)。教師提問(wèn):如何實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA和蛋白質(zhì)分別跟蹤?學(xué)生通過(guò)討論,決定將同位素標(biāo)記法引入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),提高了實(shí)驗(yàn)方案的可行性。教師提問(wèn):如何實(shí)現(xiàn)同位素標(biāo)記?各小組討論,提出對(duì)噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)分別進(jìn)行同位素標(biāo)記的可行辦法。教師繼續(xù)組織討論,兩種同位素是否都標(biāo)記在一個(gè)噬菌體上還是要分組實(shí)驗(yàn)?要求學(xué)生對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較,找出它們的區(qū)別和聯(lián)系。
(5)體會(huì)科學(xué)方法和科學(xué)精神。通過(guò)這兩個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),你有什么啟發(fā)和心得?讓學(xué)生各抒己見(jiàn),暢談自己的感想和體會(huì)。通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)比較,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性與邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)研究的多維性。圍繞某個(gè)問(wèn)題的科學(xué)研究往往不只是從一個(gè)角度展開(kāi)的,一個(gè)觀點(diǎn)的證實(shí)往往需要多方面證據(jù)的共同支持。艾弗里改進(jìn)提純轉(zhuǎn)化因子的實(shí)驗(yàn),將雜質(zhì)氨基酸的含量減少到萬(wàn)分之二,赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)入細(xì)菌的蛋白質(zhì)的含量約百分之一,都是試圖排除蛋白質(zhì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中起到遺傳作用的可能性。事實(shí)上,無(wú)論是埃弗里還是赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn),都沒(méi)能完全排除蛋白質(zhì)對(duì)結(jié)果的影響。但是,其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持使這一疑點(diǎn)得以消除。引導(dǎo)學(xué)生從人文角度分析,領(lǐng)略科學(xué)史中蘊(yùn)涵著豐富的精神養(yǎng)料。埃弗里提純轉(zhuǎn)化因子花了十年左右的時(shí)間,而當(dāng)他最終將結(jié)果發(fā)表時(shí),卻不被接受。八年之后,其科學(xué)價(jià)值才被承認(rèn)。事實(shí)上,科學(xué)史已不止一次地表明,超越時(shí)代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)注定難以為那個(gè)時(shí)代所接受。而正是在這樣的逆境中,科學(xué)大師的精神、氣質(zhì)才得以凸現(xiàn),給人以心靈的震撼與沖擊;也正是在這樣的曲折中,科學(xué)不迷信權(quán)威,科學(xué)追求真理的特性才得以徹底地體現(xiàn)。這些鮮活的事例,或許能使學(xué)生終生難忘,給學(xué)生以人生境界的潤(rùn)澤與點(diǎn)化。
4、實(shí)施科學(xué)史課堂教學(xué)反思
4.1根據(jù)教學(xué)目標(biāo)需求,選擇編輯科學(xué)史素材
雖然新課標(biāo)明確提出要注重科學(xué)史的教學(xué)和學(xué)習(xí),但在新教材編寫(xiě)中由于篇幅、容量等方面的原因,并沒(méi)有完全把相關(guān)的科學(xué)史都寫(xiě)入教材,但對(duì)課堂教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成卻相當(dāng)重要的史料事件,教師就有必要在課前,根據(jù)符合本節(jié)課堂教學(xué)目標(biāo)的要求,通過(guò)多種途徑搜集相關(guān)的科學(xué)史的文本素材和圖像素材,對(duì)搜集到的相關(guān)科學(xué)史素材內(nèi)容進(jìn)行精心選擇和適當(dāng)整理編輯,突出其主題和關(guān)鍵事件,展示給學(xué)生,以作教材的補(bǔ)充,為教學(xué)服務(wù)。
4.2根據(jù)教學(xué)目標(biāo)需求,側(cè)重不同的教學(xué)價(jià)值
科學(xué)史的教育教學(xué)功能是多方面,其中蘊(yùn)含著科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法和科學(xué)精神,在課堂教學(xué)中必須要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)需求,側(cè)重發(fā)揮符合本節(jié)教學(xué)目標(biāo)的某方面教育教學(xué)價(jià)值功能,以有利于達(dá)成教學(xué)目標(biāo),切不可為講科學(xué)史而講科學(xué)史,或喧賓奪主、木末倒置。如在介紹艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)時(shí),要重點(diǎn)突出科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性與邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性等科學(xué)方法的教育功能的一面。如在介紹DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建科學(xué)史時(shí),要重點(diǎn)突出發(fā)揮科學(xué)精神的德育教育功能,重點(diǎn)介紹沃森、克里克不畏艱苦失敗克服了一個(gè)又一個(gè)困難勇于探究的科學(xué)精神和相互鼓勵(lì)、精誠(chéng)合作的精神,同時(shí)介紹威爾金斯和富蘭克林等科學(xué)家對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立所提供的幫助,使學(xué)生懂得合作的重要,形成在合作中學(xué)習(xí)、在合作中提高的意識(shí)。
參考文獻(xiàn)
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[2]劉恩山 生物教育研究方法與案例 [M] 高等教育出版社,2008年9月
[關(guān)鍵詞] 新課程 生物科學(xué)史 科學(xué)素養(yǎng) 教學(xué)實(shí)踐
科學(xué)史是研究科學(xué)發(fā)展的歷史,作為一種教育資源,由于其獨(dú)特的視角和范例價(jià)值,受到越來(lái)越多的教育工作者的重視。而生物科學(xué)史又由于它研究?jī)?nèi)容的特殊性,即人類(lèi)認(rèn)識(shí)生命世界、認(rèn)識(shí)自身的發(fā)展過(guò)程,其本身的價(jià)值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“促進(jìn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)”的價(jià)值范圍。它已經(jīng)成為生物課程的一個(gè)重要組成部分。
《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)……使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神……提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?!辈⒃诰唧w的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)、孟德?tīng)柕难芯糠椒ā⒓?xì)胞學(xué)說(shuō)的建立等內(nèi)容作了規(guī)定。在新課程的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中,筆者在科學(xué)史教學(xué)方面突破現(xiàn)行教材,做了一些嘗試,并有所感悟,與大家共勉。
用科學(xué)史,學(xué)習(xí)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作,根據(jù)加涅等對(duì)知識(shí)的分類(lèi),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)屬于程序性知識(shí)①,科學(xué)家的范例作用是不可忽視的。在這類(lèi)知識(shí)的教學(xué)中,學(xué)生初次接觸,設(shè)計(jì)得不太全面是正常的,教師不要太急于求成,將要求降低,力求突破一點(diǎn)。
例如,在“光和作用發(fā)現(xiàn)”一節(jié)的教學(xué)中,將簡(jiǎn)單的科學(xué)史敘述拓展為討論課,讓學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)家的工作方法和過(guò)程,體會(huì)探索的艱辛與快樂(lè),學(xué)習(xí)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。在介紹普里斯特利小鼠-鐘罩實(shí)驗(yàn)時(shí),增加問(wèn)題:許多人重復(fù)了他的實(shí)驗(yàn),有人成功了,有人卻沒(méi)有成功,這是為什么?要求學(xué)生通過(guò)觀察分析解答,從而指出實(shí)驗(yàn)條件—光的重要作用。在介紹薩克斯葉片遮光—碘熏蒸檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí),提出問(wèn)題:薩克斯為什么要把葉片先放在黑暗條件下處理幾個(gè)小時(shí),不這樣做會(huì)有什么影響?引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)條件控制在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要作用。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步利用恩格爾曼水綿實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生分析:①為什么選用水綿作為實(shí)驗(yàn)材料?②為什么把水綿裝片黑暗密封處理?③為什么先用一束極細(xì)的光線照射,再完全暴露在光下?不這樣做行不行?④恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)你有什么啟發(fā)?這樣一步一步引導(dǎo)學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)材料、條件控制、對(duì)照實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)手段在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要作用。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)從高出看問(wèn)題,學(xué)方法而不僅僅是學(xué)結(jié)論。
而在介紹魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)—同位素標(biāo)記法,發(fā)現(xiàn)光和作用產(chǎn)生的氧氣全部來(lái)自于水時(shí),先不引入實(shí)驗(yàn)過(guò)程,而是提出問(wèn)題,讓學(xué)生作出假設(shè)和設(shè)計(jì),再與教材的實(shí)驗(yàn)對(duì)比,從而體驗(yàn)了探索的過(guò)程,體會(huì)了探索的樂(lè)趣。
適時(shí)引入科學(xué)史,有取有舍
例如在“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)的教學(xué)中教材上有關(guān)生物科學(xué)時(shí)的資料很少,只有一個(gè)大致的框架,中間的跨度很大,學(xué)生難以形成一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。在磷脂分子在“空氣—水”界面的鋪展問(wèn)題上,我先通過(guò)講解磷脂分子的結(jié)構(gòu),在讓學(xué)生自己畫(huà)出磷脂分子的排布情況,再?lài)L試畫(huà)出磷脂雙層的排布情況,并就幾種可能的情況進(jìn)行討論,從而得出磷脂雙分子層必然是“腳對(duì)腳”的排列方式。這種“史實(shí)的再現(xiàn)”方式能夠使學(xué)生有效構(gòu)建膜的結(jié)構(gòu)模型。而在“暗—亮—暗”模型的建構(gòu)過(guò)程中,我增加了我在教學(xué)中增加了有關(guān)電鏡的工作原理的介紹,讓學(xué)生明確的“三明治”模型的含義。這樣學(xué)生沿著科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)歷程認(rèn)識(shí)膜的結(jié)構(gòu),逐步搭建知識(shí)框架結(jié)構(gòu),并在此過(guò)程中能對(duì)科學(xué)家的結(jié)論的合理性做出自己的判斷。
但是,科學(xué)史的引入也要注意取舍。我們不是重復(fù)史實(shí),課堂教學(xué)也不需要重復(fù)科學(xué)史上做過(guò)的每件事情,而是要抓住主線,排除干擾。如光和作用發(fā)現(xiàn)史有很多比較著名的實(shí)驗(yàn):希爾反應(yīng),紫硫細(xì)菌利用硫化氫作原料進(jìn)行光合作用等。但是對(duì)于教學(xué)主線來(lái)講,是個(gè)干擾,教學(xué)中就應(yīng)該舍棄。
科學(xué)家生平—激勵(lì)與熏陶
科學(xué)的發(fā)展史也是科學(xué)家們不計(jì)個(gè)人名利,為科學(xué)和真理奉獻(xiàn)一生的奮斗史??茖W(xué)家成長(zhǎng)過(guò)程與當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境、科研條件、個(gè)人努力創(chuàng)新都是分不開(kāi)的。如“遺傳的基本規(guī)律”一節(jié),教材著重歸納總結(jié)了孟德?tīng)柹?。孟德?tīng)柕某晒?,不僅是他積極進(jìn)取、勇于創(chuàng)新、大膽實(shí)踐的結(jié)果,同時(shí)也是與他所處的社會(huì)環(huán)境是分不開(kāi)的:他所在的大學(xué)有如多普勒、艾廷豪森、昂格爾等諸多名師名家,他所在的修道院的良好的學(xué)術(shù)氛圍等。
而在進(jìn)化論部分教學(xué)中,達(dá)爾文的理論成功與實(shí)踐失敗,對(duì)學(xué)生也是一種啟迪。從而讓學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、不舍的探究精神,還要認(rèn)識(shí)到個(gè)人理論發(fā)展的局限性以及個(gè)人發(fā)展與社會(huì)環(huán)境的關(guān)系。
另外,沃森和克里克的偉大合作等又體現(xiàn)著“科學(xué)無(wú)國(guó)界”的公理,科學(xué)家的協(xié)作精神是全人類(lèi)的寶貴精神財(cái)富。
總之,科學(xué)史教學(xué)重在展現(xiàn)科學(xué)史實(shí)的內(nèi)在價(jià)值,是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的途徑之一。它對(duì)于學(xué)生理解相關(guān)理論知識(shí),建構(gòu)知識(shí)框架體系,以及科學(xué)態(tài)度、情感價(jià)值觀的培訓(xùn)作用是其他方面教學(xué)所不可替代的。高中學(xué)生有一定的知識(shí)基礎(chǔ),會(huì)在科學(xué)史學(xué)習(xí)中有自己的理解和感悟。這對(duì)他們的科學(xué)素養(yǎng)的形成,乃至將來(lái)的人生規(guī)劃都有重要的啟發(fā)意義。
參考文獻(xiàn):
①皮連生,教學(xué)設(shè)計(jì)—心理學(xué)的理論與技術(shù),知識(shí)的定義及其分類(lèi)。P27-.28。北京:高等教育出版社,2000
關(guān)鍵詞: 高中生物 遺傳與進(jìn)化 STS教育
自20世紀(jì)80年代以來(lái),STS的理念和教育模式作為科學(xué)教育領(lǐng)域內(nèi)的一種新的嘗試得到了世界眾多國(guó)家的認(rèn)同,成為世界科學(xué)教育改革的一個(gè)重要方向。STS是“Science,Technology and Society”(科學(xué)、技術(shù)和社會(huì))的英文縮寫(xiě),是研究科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互關(guān)系,以及科學(xué)技術(shù)服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)、生活及發(fā)展的科學(xué)教育思想,它要求學(xué)生懂得科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用,知道科學(xué)技術(shù)與社會(huì)之間的相互影響和作用,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)的意識(shí),并能以正確的價(jià)值觀和方法解決科技發(fā)展所帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題。
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》在課程性質(zhì)部分明確指出:“高中生物課程將在義務(wù)教育基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)。尤其是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力,幫助學(xué)生理解生物科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自然和社會(huì)的責(zé)任感,促進(jìn)學(xué)生形成正確的世界觀和價(jià)值觀。”
“遺傳與進(jìn)化”是高中生物必修模塊,它是生物學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)和核心內(nèi)容,也是生物科學(xué)與社會(huì)、個(gè)人生活關(guān)系最密切的領(lǐng)域,在本部分內(nèi)容里包含遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)、分子基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律、生物的變異、人類(lèi)遺傳病、生物的進(jìn)化六部分,該模塊主要從細(xì)胞水平和分子水平闡述生命的延續(xù)性及生物進(jìn)化的過(guò)程和原因。本文以該模塊為切入點(diǎn),對(duì)STS教育在生物學(xué)中的滲透進(jìn)行探討。
一、系統(tǒng)化生物學(xué)知識(shí),在教學(xué)中貫穿STS教育
生物具有嚴(yán)整的結(jié)構(gòu),通過(guò)代謝表現(xiàn)為生長(zhǎng)、繁殖等生命現(xiàn)象,具有應(yīng)激性,能夠適應(yīng)并影響環(huán)境,因此生物學(xué)的基本概念和原理不是孤立的,而是彼此有著一定關(guān)聯(lián)。在教學(xué)中,教師應(yīng)心中有STS理念,在有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)、技能的同時(shí),建立起生物科技與社會(huì)的教育觀念。
例如:學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂知識(shí)后,分析細(xì)胞分裂中DNA、染色體變化規(guī)律,推導(dǎo)DNA與生物的遺傳相關(guān),通過(guò)“Avery實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”證明“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”,繼續(xù)追問(wèn)思考:作為遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備什么條件?為什么DNA可以作為遺傳物質(zhì)?通過(guò)了解沃森和克里克成功的奧秘引出DNA結(jié)構(gòu)、功能、中心法則這些遺傳學(xué)的基本知識(shí),由此引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注:人類(lèi)基因組計(jì)劃、中國(guó)超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃、親子鑒定、基因診斷與治療、生物技術(shù)制藥和研制疫苗、艾滋病病毒的遺傳機(jī)理、基因工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因食品、害蟲(chóng)和病原體抗藥性形成、干細(xì)胞的應(yīng)用、克隆技術(shù)、人體器官移植、組織培養(yǎng)、朊病毒等,這些都是極好的STS教育素材,教師只要隨心巧用,必可達(dá)到良好的STS教育效果。
可遺傳的變異為生物的進(jìn)化提供選擇的材料,在生存斗爭(zhēng)過(guò)程中適者生存,不適者淘汰,有利變異不斷積累和加強(qiáng),推進(jìn)了生物的進(jìn)化,學(xué)生沿著達(dá)爾文的思路,能了解達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)模型,教師提示學(xué)生達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說(shuō)的局限,能激發(fā)學(xué)生深入探究了解現(xiàn)代生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)。不同的物種之間,生物和環(huán)境之間,在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,即共同進(jìn)化。至此,又很自然地把生物與環(huán)境的相關(guān)知識(shí)水到渠成的聯(lián)系起來(lái),在生物與環(huán)境里,生物性污染、生物凈化、生物資源合理利用、綠色消費(fèi)等又是滲透STS教育的良好素材。
以上的知識(shí)梳理只是一個(gè)示例,在任何一個(gè)模塊的學(xué)習(xí)中,任何一個(gè)生物學(xué)的基本概念和規(guī)律的拓展,均可以作為主線將STS生物學(xué)知識(shí)框架建構(gòu)。教師心中應(yīng)有生物整體的概念,善于從不同角度把STS教育落實(shí)于生物教學(xué)實(shí)踐中。
二、穿插應(yīng)用生物科學(xué)史,滲透STS教育
生物科學(xué)史是一部科學(xué)發(fā)展的歷史,它揭示了人類(lèi)生命科學(xué)的發(fā)展規(guī)律,蘊(yùn)含著豐富的STS教育材料。如孟德?tīng)枴⒛柛诮?jīng)典遺傳學(xué)上的貢獻(xiàn)、我國(guó)首次人工合成結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸、袁隆平兩系雜交水稻法、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出、《寂靜的春天》帶來(lái)的環(huán)保革命等,生物科學(xué)史為我們展示了生物科學(xué)事實(shí)、概念、原理、方法,以及技術(shù)發(fā)明的歷史背景、發(fā)展歷程、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,對(duì)于學(xué)生深入了解生物學(xué)原理、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路、掌握科學(xué)研究的一般方法,提供了極好的范例,同時(shí),從生命科學(xué)的發(fā)展史來(lái)看,每一項(xiàng)成就的獲得無(wú)一不是生物學(xué)家們不斷思考、不斷探索,甚至是不斷失敗后反復(fù)實(shí)驗(yàn)而獲得的成功,因此生物科學(xué)史在教學(xué)中的融合,既有助于學(xué)生理解知識(shí)和概念,培養(yǎng)科學(xué)思維,形成良好的知識(shí)結(jié)構(gòu),理解科學(xué)研究方法,掌握生物科學(xué)概念原理,又有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和形成正確的價(jià)值觀。
例如,“基因的分離定律”可以采用以下教學(xué)步驟:(1)問(wèn)題引導(dǎo),設(shè)疑激趣:簡(jiǎn)單解釋“融合遺傳”的觀點(diǎn),預(yù)測(cè)孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)F1會(huì)是什么樣顏色?實(shí)際結(jié)果F1紫色,與“融合理論”不符合,怎么解釋?(2)設(shè)問(wèn):在孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)里為什么F1全是高莖?矮莖消失了嗎?F2為什么會(huì)出現(xiàn)3∶1這樣的結(jié)果?是偶然的嗎?怎么解釋孟德?tīng)柕陌l(fā)現(xiàn)?(3)帶著疑問(wèn),引導(dǎo)學(xué)生思考孟德?tīng)枌?duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋;它與“融合理論”的本質(zhì)區(qū)別是什么?孟德?tīng)柕慕忉屖欠窈侠砟?怎么檢驗(yàn)它的正確性?(4)介紹“假說(shuō)―演繹法”,指導(dǎo)學(xué)生繪制一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳圖解,理解測(cè)交實(shí)驗(yàn)過(guò)程,預(yù)測(cè)測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果,領(lǐng)悟“假說(shuō)―演繹法”在科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中的價(jià)值。(5)師生共同歸納總結(jié)孟德?tīng)柣蚍蛛x定律的實(shí)質(zhì),并組織模擬性狀分離比實(shí)驗(yàn),體會(huì)模型意義。(6)介紹孟德?tīng)柖稍谏a(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用。通過(guò)設(shè)疑探究模擬孟德?tīng)栮P(guān)于基因分離定律的過(guò)程,再現(xiàn)生物學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作,讓學(xué)生親身體驗(yàn)和感受科學(xué)探究過(guò)程,學(xué)生能夠較好理解基因的分離定律實(shí)質(zhì),理解“生物―技術(shù)―社會(huì)”之間的關(guān)系,并對(duì)“觀察、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題―分析問(wèn)題、假設(shè)―實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證―歸納總結(jié)”的一般研究過(guò)程有了真實(shí)的體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)知識(shí)(分離定律)、技能(科學(xué)研究方法)目標(biāo)的達(dá)成。
三、情境創(chuàng)設(shè)、課堂引導(dǎo),落實(shí)STS教育
建構(gòu)主義觀點(diǎn)認(rèn)為:知識(shí)是從情境和活動(dòng)中來(lái)的,學(xué)習(xí)是在真實(shí)的活動(dòng)和社會(huì)性的互動(dòng)里發(fā)生的,情境教學(xué)是教學(xué)研究中的一個(gè)重要問(wèn)題,所謂“情境教學(xué)”,就是“從情與境、情與辭、情與理,情與全面發(fā)展的辯證關(guān)系出發(fā),創(chuàng)設(shè)典型的場(chǎng)景,激起兒童熱烈的情緒,把情感活動(dòng)和認(rèn)識(shí)活動(dòng)結(jié)合起來(lái),所創(chuàng)建的一種教學(xué)模式”,即“情境教學(xué)”指的是教師人為“創(chuàng)設(shè)”的情境中所進(jìn)行的教學(xué)。[1]創(chuàng)設(shè)情境的目的或激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,或啟迪思維,總的來(lái)說(shuō)是為實(shí)現(xiàn)有效的教學(xué)服務(wù),因此創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境,開(kāi)展STS教育活動(dòng),是生物教師的基本素質(zhì)和能力體現(xiàn)。如學(xué)習(xí)“性別決定和伴性遺傳”的內(nèi)容時(shí),我先給學(xué)生展示一位男明星和一位女明星的照片,設(shè)問(wèn):人都是由受精卵發(fā)育而來(lái),為什么有的發(fā)育成雄性,有點(diǎn)發(fā)育成雌性?再講述“色盲的發(fā)現(xiàn)”“月亮的女兒”的故事,提問(wèn):色盲和白化病的患病人群有什么不同?為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情形呢?面對(duì)可能出現(xiàn)的不同的遺傳病,如果你是一個(gè)遺傳咨詢(xún)師,你怎么給一個(gè)懷孕的母親進(jìn)行遺傳咨詢(xún)?在這樣創(chuàng)設(shè)的提問(wèn)情境,學(xué)生產(chǎn)生了價(jià)值取向,注意力集中,認(rèn)真思考,為相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)做好了準(zhǔn)備。隨著一個(gè)個(gè)問(wèn)題的解決,學(xué)生較好掌握了知識(shí),同時(shí)在假設(shè)的情景里應(yīng)用所學(xué)習(xí)知識(shí)分析問(wèn)題,解決問(wèn)題,“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”的意識(shí)也自然地融入在教學(xué)活動(dòng)中。
四、活動(dòng)延伸,課外拓展STS教育
課堂教學(xué)的時(shí)間是有限的,因此教師在做好課堂教學(xué)的活動(dòng)的同時(shí),應(yīng)充分組織學(xué)生圍繞與生物學(xué)有關(guān)的科學(xué)、技術(shù)及社會(huì)問(wèn)題開(kāi)展以學(xué)生為主體,以實(shí)踐性、趣味性為主要特征的活動(dòng)課,對(duì)生物學(xué)課堂教予以必要延伸和拓展補(bǔ)充。如舉辦“基因工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)”“克隆技術(shù)與人類(lèi)未來(lái)”“人類(lèi)基因組計(jì)劃”等專(zhuān)題講座,進(jìn)行“生物與人類(lèi)未來(lái)”“環(huán)境污染”“健康與生命”“健康與營(yíng)養(yǎng)”等專(zhuān)題調(diào)查,推薦適合中學(xué)生的科普讀物,收集報(bào)刊雜志上最新科技發(fā)展動(dòng)態(tài),開(kāi)展閱讀競(jìng)賽活動(dòng),進(jìn)行小制作、小發(fā)明、小實(shí)驗(yàn)等豐富多彩的活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)活動(dòng)的參與,能鞏固已學(xué)的生物學(xué)知識(shí),學(xué)和合作與分享,認(rèn)識(shí)體會(huì)生物學(xué)科學(xué)的重要性,養(yǎng)成關(guān)注與生物學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題的習(xí)慣,自覺(jué)運(yùn)用生物學(xué)的相關(guān)知識(shí)解決人類(lèi)面臨的社會(huì)問(wèn)題。
當(dāng)今世界,生命科學(xué)日新月異,生物工程、克隆技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、人類(lèi)基因組計(jì)劃的研究在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥生產(chǎn)和疾病預(yù)治等方面發(fā)揮巨大作用的背景下,在新課程理念的指導(dǎo)下,生物教學(xué)與STS教育相結(jié)合,把知識(shí)與應(yīng)用、科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展,價(jià)值觀與關(guān)注社會(huì)的理念融于教學(xué)過(guò)程中,能使生物教學(xué)的內(nèi)容更趨于完整。教師應(yīng)立足于社會(huì)生活中的實(shí)際情況和問(wèn)題,利用好教材,使學(xué)生能夠積極思考,理解生物科學(xué)與技術(shù)在社會(huì)中的作用及反作用,作出判斷和決策,主動(dòng)學(xué)習(xí),尋求當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中的生物科學(xué)、技術(shù)運(yùn)用的最佳方案,培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀,具有對(duì)社會(huì)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)、判斷、決策和解決的能力,使生物學(xué)科教學(xué)真正著眼于每個(gè)學(xué)生的全面發(fā)展和終身發(fā)展的需要,真正全面提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
一、 探究性學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)能力
生物科學(xué)素養(yǎng)是指公民參加社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生產(chǎn)實(shí)踐和個(gè)人決策所需
要的生物科學(xué)知識(shí)、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價(jià)值觀。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中,過(guò)多強(qiáng)調(diào)單純依靠知識(shí)的傳承、講授和灌輸,學(xué)生長(zhǎng)期處于被動(dòng)地位。這樣的教學(xué)模式,既不能全面提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng),也不利于學(xué)生的身心健康。探究性學(xué)習(xí),注重在探究過(guò)程中主動(dòng)地獲取體驗(yàn)和知識(shí)、應(yīng)用知識(shí),解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)活動(dòng),從根本上變革了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在理解基本科學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律以及科學(xué)原理的基礎(chǔ)上,運(yùn)用科學(xué)知識(shí),理解或解釋發(fā)生在身邊的生物科學(xué)現(xiàn)象,形成正確的情感、態(tài)度,價(jià)值觀和科學(xué)世界觀,并掌握一系列的相關(guān)技能。因此,探究性學(xué)習(xí)能提高學(xué)生自身生物科學(xué)素養(yǎng)的能力。
二、 探究性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的幾點(diǎn)思考。
探究性學(xué)習(xí)是一種新的教學(xué)模式,所以無(wú)章可循。不過(guò),在多年的教學(xué)實(shí)踐
中,就培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)方面,我認(rèn)為可以從以下幾方面進(jìn)行思考:
2.1 創(chuàng)設(shè)多方面的科學(xué)探究活動(dòng),豐富和積累科學(xué)知識(shí)。
了解科學(xué)知識(shí)的本質(zhì),是具有科學(xué)素養(yǎng)的人應(yīng)具備的條件之一。作為學(xué)生,獲取科學(xué)知識(shí)的途徑,大部分主要來(lái)自書(shū)本知識(shí)。書(shū)本知識(shí)是前人體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),缺少學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程和真正的體驗(yàn)。而探究性學(xué)習(xí)是實(shí)踐活動(dòng)性很強(qiáng)的學(xué)習(xí),因此,在教學(xué)活動(dòng)中,我們可以多路并舉、采用靈活多變的教學(xué)方式和策略,積極創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究活動(dòng),使學(xué)生從科學(xué)探究中獲得的知識(shí)與從其它方式獲得的知識(shí)聯(lián)系起來(lái),奠定扎實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ),豐富和積累科學(xué)知識(shí)。
2.1.1 引導(dǎo)學(xué)生收集信息,處理信息,獲取新知。
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,生物科學(xué)知識(shí)也在不斷的更新和發(fā)展,一些新的概念、新的技術(shù)等不可避免的要在教學(xué)過(guò)程中反映出來(lái)。如干細(xì)胞、人類(lèi)基因組計(jì)劃、轉(zhuǎn)基因技術(shù)等。教學(xué)中,組織學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)上、從書(shū)本中、從生活里搜集有關(guān)這方面的資料,就可加深對(duì)這些知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí),通過(guò)解讀有關(guān)數(shù)據(jù),處理有關(guān)信息,從而獲取新知。
2.1.2 組織學(xué)生調(diào)查研究,提出問(wèn)題,解決問(wèn)題。
生物科學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系人們的生活實(shí)際、生產(chǎn)實(shí)例,如細(xì)胞的分裂、分化與癌變;免疫、傳染病與艾滋??;減數(shù)分裂、受精作用與試管嬰兒;生態(tài)平衡與沙塵暴等。教學(xué)中,組織學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況,針對(duì)性的提出問(wèn)題,開(kāi)展調(diào)查研究活動(dòng),運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)提出見(jiàn)解或深層次的質(zhì)疑,作出分析決策。通過(guò)參與和解決現(xiàn)實(shí)生活中的具體問(wèn)題,來(lái)獲得科學(xué)與技術(shù)知識(shí)。
2.1.3 組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),動(dòng)手操作,建構(gòu)新知。
生物科學(xué)本身就是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)。新的課程標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)了更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生盡可能多地身臨其境,親自動(dòng)手。如模擬實(shí)驗(yàn)探究膜的透性、探究影響酶活動(dòng)的因素、探究酵母菌的呼吸方式等等,教學(xué)中,組織學(xué)生針對(duì)提出的問(wèn)題,像科學(xué)家一樣自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷和推理,將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和已有的知識(shí)聯(lián)系起來(lái),形成超越巳有知識(shí)的新的理解,建構(gòu)新知。
2. 2 強(qiáng)調(diào)探究親歷過(guò)程、重視探究技能的規(guī)范化訓(xùn)練,培養(yǎng)科學(xué)探究能力。
2.2.1 讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究的過(guò)程
探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)是以學(xué)生為核心,由學(xué)生自主提出問(wèn)題、自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探究想要知道的“未知性”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。探究過(guò)程中,充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性:思路讓學(xué)生自主探究,方法讓學(xué)生自主尋找,規(guī)律讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn),問(wèn)題讓學(xué)生自主解決。最終達(dá)到讓學(xué)生在“活動(dòng)”中學(xué)習(xí),在“主動(dòng)”中發(fā)展,在“合作”中增知,在“探究”中創(chuàng)新。
2.2.2規(guī)范學(xué)生的基本探究技能
探究性學(xué)習(xí)的核心在于對(duì)問(wèn)題的探究,探究活動(dòng)無(wú)論是在內(nèi)容、目的、操作,還是組織形式等方面都有著較高的要求。特別是學(xué)生的操作技能是否熟練、規(guī)范,不僅直接影響到科學(xué)探究的質(zhì)量,而且也影響著生物科學(xué)素養(yǎng)的提高。例如探究活動(dòng)的基本方法之一―觀察,必須有明確目的,掌握一定的觀察方法,具有良好的觀察習(xí)慣。在觀察探究活動(dòng)中,既要通過(guò)問(wèn)題的形式讓學(xué)生明確觀察的目的,更要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,養(yǎng)成積極思考的好習(xí)慣。然后在觀察的基礎(chǔ)上,學(xué)生自主討論,交流看法和體會(huì),從而獲得新的知識(shí)。同樣的道理,在各種探究活動(dòng)時(shí),教師要根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的要求,結(jié)合教材中的具體內(nèi)容,對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀察、發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題、作出假設(shè)和推理、調(diào)查、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作、搜集和分析資料等基本技能和方法的規(guī)范化訓(xùn)練和指導(dǎo)。學(xué)生掌握了這些規(guī)范化的基本技能和方法,就能懂得探究活動(dòng)中到底要探究什么,如何進(jìn)行探究?jī)?nèi)容的設(shè)計(jì)、探究過(guò)程的分析和探究結(jié)果的評(píng)價(jià)等,因而,科學(xué)探究的能力得到了最大程度的發(fā)展。
2.3學(xué)習(xí)生物科學(xué)史及科學(xué)探究歷程,培養(yǎng)科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀
科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。在高中生物課程中,有不少內(nèi)容涉及到生物科學(xué)史及科學(xué)探究歷程,如細(xì)胞學(xué)說(shuō)的提出、酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)、生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)、人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程、孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)及遺傳的基本規(guī)律的總結(jié)、達(dá)爾文生物進(jìn)化理論的提出等等。學(xué)生學(xué)習(xí)這些生物科學(xué)的發(fā)展史及其科學(xué)探究歷程,可沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究方法,通過(guò)了解科學(xué)家面對(duì)問(wèn)題的思考或試驗(yàn)探索過(guò)程,從中領(lǐng)悟到科學(xué)家的創(chuàng)造過(guò)程及解決問(wèn)題的方法;了解到科學(xué)理論的暫時(shí)性與不確定性,開(kāi)闊心胸,勇于接受錯(cuò)誤;了解到科學(xué)與社會(huì)之間的關(guān)系,縮小科學(xué)與人文之間的鴻溝。因此培養(yǎng)了學(xué)生正確的情感、態(tài)度、價(jià)值觀和科學(xué)世界觀,并且還可以以此來(lái)指導(dǎo)自身的行為。
總之,科學(xué)素養(yǎng)盡管是對(duì)科學(xué)了解的最基本標(biāo)準(zhǔn),但也不是通過(guò)簡(jiǎn)單的在學(xué)校各種教育中一下子培養(yǎng)起來(lái)的,只有終身學(xué)習(xí)才能達(dá)到理想的地步。探究性學(xué)習(xí)也不是全部的教學(xué)活動(dòng),教學(xué)的策略和方法也是多種多樣的。然而,我們提倡探究性學(xué)習(xí),合理運(yùn)用探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是可以得到真正的提高的。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】生物科學(xué)方法;理性思維;減數(shù)分裂
1.問(wèn)題的提出
高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中提出要全面提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。生物科學(xué)素養(yǎng)包含科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度三個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生在掌握科學(xué)知識(shí)的同時(shí),掌握科學(xué)方法、思維及應(yīng)用。隨著新課程改革的深入,生物科學(xué)方法教育逐漸受到重視,但在實(shí)際教學(xué)中,往往把科學(xué)方法的教育轉(zhuǎn)化成了陳述性知識(shí)和結(jié)論,而忽視了在知識(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中滲透生物科學(xué)方法教育,教師應(yīng)該讓學(xué)生通過(guò)各種有效的途徑親身體驗(yàn)科學(xué)方法,讓學(xué)生掌握生物學(xué)科基本概念和原理等知識(shí)的同時(shí),發(fā)展學(xué)生的理性思維,全面提高生物科學(xué)素養(yǎng)。
2.生物科學(xué)方法的主要內(nèi)容
趙占良在《人教版高中生物課標(biāo)教材中的科學(xué)方法體系》中闡述了生物科學(xué)方法內(nèi)容。其包括獲取經(jīng)驗(yàn)性材料的方法和理性思維的方法。獲取經(jīng)驗(yàn)性材料的方法包括觀察法、實(shí)驗(yàn)法、調(diào)查法、模擬法。理性思維的方法包括形象思維、邏輯思維、直覺(jué)和靈感、模型方法、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)方法。邏輯思維包括歸納、演繹、分析、綜合和類(lèi)比。模型方法包括物理模型、數(shù)學(xué)模型、概念模型。
3.理性思維的概念
理性思維是人類(lèi)思維的高級(jí)形式,是人們把握客觀事物本質(zhì)和規(guī)律的能動(dòng)活動(dòng)。理性思維是一種有明確的思維方向,有充分的思維依據(jù),能對(duì)事物或問(wèn)題進(jìn)行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維。即理性思維就是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式。
4.生物科學(xué)方法教育在減數(shù)分裂教學(xué)中的具體應(yīng)用案例分析
下面以人教版高中生物必修二第二章第一節(jié)《減數(shù)分裂和受精作用》中的形成過(guò)程的教學(xué)為例,闡述在減數(shù)分裂教學(xué)中滲透生物科學(xué)方法教育,發(fā)展學(xué)生理性思維的一些做法。
4.1生物科學(xué)史 體會(huì)生物科學(xué)方法
生物科學(xué)史不僅包含科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的人物和事件,更重要的是蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神等內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)生物科學(xué)史的學(xué)習(xí),體會(huì)科學(xué)家提出問(wèn)題,解決問(wèn)題,不斷探究、質(zhì)疑、再提新問(wèn)題的實(shí)踐過(guò)程,學(xué)習(xí)科學(xué)家思考問(wèn)題的方式。當(dāng)孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律被重新發(fā)現(xiàn)后,隨之而來(lái)的問(wèn)題是遺傳因子在細(xì)胞中的什么位置,怎樣精確的代代相傳?魏斯曼對(duì)染色體減數(shù)分裂及其合理性進(jìn)行了預(yù)言。他認(rèn)為:必須在細(xì)胞和個(gè)體水平上來(lái)研究遺傳,他拒絕了達(dá)爾文的“泛生論”以及獲得性遺傳等觀點(diǎn)。他預(yù)測(cè):在卵細(xì)胞和的成熟過(guò)程中,必然有一個(gè)特別的分裂過(guò)程使染色體數(shù)目減少一半。受精時(shí),和卵細(xì)胞結(jié)合,使染色體的數(shù)目又恢復(fù)到原來(lái)的水平。后來(lái),鮑維里和斯特拉斯分別證實(shí)了魏斯曼關(guān)于減數(shù)分裂的預(yù)言。通過(guò)了解科學(xué)發(fā)展的過(guò)程,筆者將孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律與減數(shù)分裂有機(jī)結(jié)合起來(lái),避免對(duì)生物知識(shí)進(jìn)行割裂式的教學(xué),為建立知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系打下良好的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容通過(guò)了解魏斯曼的預(yù)言及鮑維里和斯特拉斯的實(shí)驗(yàn)論證,讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家大膽質(zhì)疑、提出合理假設(shè),實(shí)驗(yàn)論證的理性思維方式。
4.2建構(gòu)模型 學(xué)習(xí)生物科學(xué)方法
減數(shù)分裂過(guò)程是一個(gè)抽象復(fù)雜的過(guò)程,通常教師會(huì)運(yùn)用視頻和圖片輔助教學(xué),給學(xué)生直觀感性的認(rèn)識(shí),但這依然是學(xué)生被動(dòng)的接受,并未真正參與到發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過(guò)程中。筆者采用染色體模型讓學(xué)生動(dòng)態(tài)地模擬減數(shù)分裂過(guò)程。如果在知識(shí)全部講解完后模擬減數(shù)分裂過(guò)程,只能使學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂知識(shí)進(jìn)行鞏固,對(duì)生物科學(xué)方法教育不夠深入,學(xué)生的理性思維的發(fā)展得不到有效的鍛煉。因此,根據(jù)“發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)”原理,筆者認(rèn)為應(yīng)該讓學(xué)生用模型模擬減數(shù)分裂過(guò)程貫穿于教學(xué)過(guò)程中的每一個(gè)階段,對(duì)書(shū)本靜態(tài)的圖片動(dòng)態(tài)化,進(jìn)而構(gòu)建染色體數(shù)目和行為變化的模型。通過(guò)先學(xué)后教,先操作后總結(jié)的教學(xué)順序,學(xué)生構(gòu)建過(guò)程中的錯(cuò)誤會(huì)不斷涌現(xiàn),針對(duì)錯(cuò)誤,一起觀察、剖析、解決問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了“此處無(wú)聲勝有聲”的科學(xué)方法教育。模擬過(guò)程主要分四步。第一步,理解同源染色體、非同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體等重要概念。有的學(xué)生用模型構(gòu)建同源染色體會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,例如,選擇染色體模型時(shí)只想到選擇大小一致的配對(duì),有的學(xué)生沒(méi)想到用不同顏色來(lái)表示一條來(lái)自父方一條來(lái)自母方這一特點(diǎn)。又如,X染色體和Y染色體能夠配對(duì),但大小不一樣,也是同源染色體,在錯(cuò)誤中總結(jié)完善了同源染色體的概念。第二步,理解同源染色體分離,非同源染色體自由組合的過(guò)程。在此過(guò)程中,有的學(xué)生會(huì)猶豫哪些染色體移向一邊,哪些染色體移向另一邊,通過(guò)點(diǎn)撥,非同源染色體可以自由組合,學(xué)生加深了對(duì)配子中染色體多樣性的理解。第三步,完成減數(shù)第一次分裂,注意分裂完的細(xì)胞數(shù)目及每個(gè)細(xì)胞中染色體數(shù)目等。第四步,完成減數(shù)第二次分裂過(guò)程,特別要注意如何模擬著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分離,移向細(xì)胞兩極的過(guò)程,最后形成的生殖細(xì)胞的數(shù)目及染色體的形態(tài)和數(shù)目。隨著教學(xué)的層層推進(jìn),學(xué)生逐步構(gòu)建減數(shù)分裂過(guò)程,最終理清染色體行為和數(shù)目的變化,形成有意義的主動(dòng)的模型構(gòu)建。整個(gè)教學(xué)過(guò)程把抽象的知識(shí)變得直觀,可操作化,學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題中學(xué)習(xí)了生物科學(xué)方法,理性思維得到了發(fā)展。
4.3問(wèn)題鏈導(dǎo)學(xué) 滲透生物科學(xué)方法
本節(jié)內(nèi)容在模型構(gòu)建過(guò)程中,采用問(wèn)題鏈導(dǎo)學(xué)的方法,指導(dǎo)學(xué)生模擬減數(shù)分裂過(guò)程。在解決新問(wèn)題時(shí),通過(guò)問(wèn)題鏈?zhǔn)崂砼f知,進(jìn)行鋪墊,提供一條解決問(wèn)題的知識(shí)鏈。當(dāng)問(wèn)題比較復(fù)雜時(shí),分解成若干小問(wèn)題,層層遞進(jìn),每一個(gè)小問(wèn)題運(yùn)用什么知識(shí)點(diǎn),在需要解決的眾多問(wèn)題中,什么可以先解決,什么必須先解決,什么是解決問(wèn)題的必要條件,這需要教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用回憶、觀察、比較、分析、演繹、綜合、歸納等科學(xué)方法來(lái)進(jìn)行思維。問(wèn)題鏈可以讓學(xué)生思維更清晰,精力更集中,更能理解探究的精髓。教師針對(duì)減數(shù)分裂內(nèi)容精心設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈,使之成為整個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容的探究線索,學(xué)生沿著這個(gè)線索指引的方向,經(jīng)過(guò)思考,模擬減數(shù)分裂過(guò)程。問(wèn)題鏈如下:(1)如果和卵細(xì)胞是通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的,則受精卵中有多少條染色體?(2)如果是這樣,那么前后代的遺傳能否穩(wěn)定?(3)減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中染色體是如何減半的?(4)一個(gè)精原細(xì)胞需分裂幾次?染色體復(fù)制幾次?產(chǎn)生幾個(gè)?(5)如果復(fù)制后的染色體著絲點(diǎn)分裂后,所產(chǎn)生的子細(xì)胞染色體數(shù)目能減半嗎?(6)染色體如何變化能使子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半?(7)染色體怎樣才能有序地排列在赤道板兩側(cè)?(8)什么是同源染色體,聯(lián)會(huì),四分體?(9)從染色體的行為變化分析,導(dǎo)致次級(jí)精母細(xì)胞染色體數(shù)目減半的原因是什么?(10)次級(jí)精母細(xì)胞中染色體如何變化使其產(chǎn)生的中染色體數(shù)與它相同?DNA數(shù)目如何變化?(11)總結(jié)什么是減數(shù)分裂?1-2問(wèn)題利用有絲分裂的知識(shí),創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突,形成認(rèn)知矛盾,激起學(xué)生探究欲望。3-6問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生假設(shè)、分析、推論、尋求答案。7-11問(wèn)題層層遞進(jìn),為模擬減數(shù)分裂過(guò)程提供線索,點(diǎn)撥學(xué)生的思維方向,最后總結(jié)減數(shù)分裂的核心概念。
4.4實(shí)驗(yàn)教學(xué) 內(nèi)化生物科學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物教學(xué)中極其重要的組成部分,是生物科學(xué)方法教育的重要途徑。生物實(shí)驗(yàn)類(lèi)型分為:觀察型,驗(yàn)證型,設(shè)計(jì)型,探究型,演示型和模擬型。每個(gè)實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含著不同的生物科學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)研究方法的過(guò)程。教師如果從傳授知識(shí)的角度來(lái)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生過(guò)多重視實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,這樣會(huì)使科學(xué)方法教育大打折扣。反之,教師按照科學(xué)方法呈現(xiàn)的邏輯組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。本節(jié)內(nèi)容包含一個(gè)觀察實(shí)驗(yàn)――觀察蝗蟲(chóng)精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片,此實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)觀察蝗蟲(chóng)精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片,識(shí)別減數(shù)分裂不同時(shí)期的染色體的行為變化、形態(tài)、位置和數(shù)目。為了更好地突出科學(xué)方法教育和發(fā)展學(xué)生的理性思維,在課堂時(shí)間有限的情況下,筆者將此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成制作洋蔥雄蕊減數(shù)分裂裝片并進(jìn)行觀察的實(shí)驗(yàn)。材料特點(diǎn)及方法步驟如下:洋蔥(2N=16)春天四五月份可長(zhǎng)出花序,采摘花序,放置于卡諾固定液中(酒精:冰醋酸=3:1)固定2小時(shí),然后取出花序,挑取小花即可制片。如不及時(shí)制片,可將固定后的花序,用95%酒精沖洗后(直至聞不到醋酸味為止)放入70%酒精中,存于冰箱內(nèi),可隨時(shí)取用。制片時(shí)挑取一朵小花,撥出雄蕊,用堿性品紅或醋酸洋紅染液染色2-3分鐘,按常規(guī)壓片法壓片,鏡檢,可清楚地看到減數(shù)分裂的各個(gè)時(shí)期。本實(shí)驗(yàn)學(xué)生要學(xué)會(huì)正確的操作,細(xì)致的觀察,分辨出減數(shù)分裂的各個(gè)時(shí)期,區(qū)分出模型圖和顯微圖像的差別。
在生物興趣小組活動(dòng)或者校本課程上,我們可以將此驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)成探究性實(shí)驗(yàn),探究觀察減數(shù)分裂過(guò)程的最佳實(shí)驗(yàn)材料,學(xué)生查閱資料,選擇不同的植物材料,進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。也可以用動(dòng)物的精巢(如蝗蟲(chóng))作為實(shí)驗(yàn)材料,和植物雄蕊材料進(jìn)行對(duì)比,觀察動(dòng)物和植物原始生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的區(qū)別。探究實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、合作討論完善實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論,進(jìn)而使學(xué)生體驗(yàn)到生物科學(xué)研究方法的過(guò)程并能進(jìn)行總結(jié)和內(nèi)化。
4.5習(xí)題訓(xùn)練 運(yùn)用生物科學(xué)方法
近年來(lái)的生物高考試題更加重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)遷移能力和生物科學(xué)素養(yǎng)的考查。在新情境中考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,科學(xué)探究的方法和思維能力。高考試題的設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的邏輯性和思維的廣度、深度,生物科學(xué)方法廣泛蘊(yùn)含在高考試題中,對(duì)教師和學(xué)生的引導(dǎo)作用非常巨大。在平時(shí)解題訓(xùn)練過(guò)程中要重分析、重引導(dǎo)、重討論、重總結(jié),指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物科學(xué)方法解決問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)縝密的理性思維習(xí)慣。
5.有效實(shí)施生物科學(xué)方法教育應(yīng)注意的問(wèn)題
生物課程標(biāo)準(zhǔn)把“以學(xué)生的發(fā)展為根本”作為指導(dǎo)思想,教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮學(xué)生的實(shí)際水平,注重研究學(xué)生的心理特點(diǎn),思維水平,知識(shí)結(jié)構(gòu)。課堂上能積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過(guò)程,親身體驗(yàn)生物科學(xué)方法教育,讓學(xué)生的思維真正“活”起來(lái)、“動(dòng)”起來(lái),才有可能使他們的理性思維能力得到充分的發(fā)展。生物科學(xué)方法教育切記生搬硬套,必須以知識(shí)教學(xué)為載體,不同的知識(shí)采用不同的生物科學(xué)方法教育,同時(shí)顯性教育和隱性教育相結(jié)合。隱性科學(xué)方法教育即教師隱蔽地發(fā)揮科學(xué)方法的導(dǎo)向作用,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中受到科學(xué)方法的啟蒙和熏陶。顯性科學(xué)方法教育是指在生物知識(shí)教學(xué)過(guò)程中,教師對(duì)科學(xué)方法的名稱(chēng)、特點(diǎn)和操作過(guò)程等講清楚,并指導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地、自覺(jué)地加以運(yùn)用。在高中階段,學(xué)生的理性思維能力還有待提高,因此,生物科學(xué)方法的顯性教育尤為重要,這是提高高中學(xué)生理性思維的重要途徑。
總之,加強(qiáng)生物科學(xué)方法教育,是學(xué)生構(gòu)建知識(shí)、發(fā)展能力、提高理性思維能力的有效途徑。教師在教學(xué)中要抓住生物科學(xué)方法教育這一主線,針對(duì)不同的知識(shí)內(nèi)容以及學(xué)生的實(shí)際需要,有效地開(kāi)展科學(xué)方法教育,發(fā)展學(xué)生理性思維,提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]趙占良.人教版高中生物課標(biāo)教材中的科學(xué)方法體系. 中學(xué)生物教學(xué)[J].2007.3
關(guān)鍵詞: 光合作用科學(xué)史 探究性學(xué)習(xí) 提出問(wèn)題 分析問(wèn)題 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
生物科學(xué)是由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識(shí)體系,是在人們不斷探究的過(guò)程中逐步發(fā)展起來(lái)的,所以科學(xué)史本身蘊(yùn)涵著豐富的課程資源。將生物科學(xué)史融入生物課程,學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí),能沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)及其研究方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神,而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有重要意義。
《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。在探究性學(xué)習(xí)中,實(shí)驗(yàn)探究是一個(gè)重要手段,生物教材中有關(guān)光合作用的科學(xué)史內(nèi)容,是以實(shí)驗(yàn)介紹的形式呈現(xiàn)的。在實(shí)際教學(xué)中,可以把科學(xué)家們的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成探究性的課題,學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路,領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過(guò)程,領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法,培養(yǎng)探究能力。
現(xiàn)結(jié)合光合作用的科學(xué)史和探究性學(xué)習(xí)的基本過(guò)程,我將想法總結(jié)如下。
一、提出問(wèn)題
科學(xué)的任何發(fā)展和進(jìn)步,為我們解決問(wèn)題的同時(shí),都會(huì)引發(fā)新的問(wèn)題。在教學(xué)設(shè)計(jì)中,教師可以適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并提出問(wèn)題。如比利時(shí)科學(xué)家海爾蒙特柳樹(shù)稱(chēng)重的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了植物的生長(zhǎng)不是僅依賴(lài)土壤,那么,影響植物生長(zhǎng)的還有什么?英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣,為什么有人重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),卻得到了相反的結(jié)論?在科學(xué)證實(shí)植物的光合作用需要光以后,我們不禁要問(wèn):光能哪里去了?在清楚了光合作用的原料有水和二氧化碳,產(chǎn)物中有氧氣后,我們是否想弄清楚產(chǎn)物氧氣中的氧到底來(lái)自二氧化碳還是水?等等。我們可以在科學(xué)發(fā)展中發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題。在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下,才有探究的動(dòng)力。
二、作出假設(shè)
提出問(wèn)題以后,同學(xué)們基本上都能根據(jù)自己對(duì)光合作用的了解作出正確的回答。這時(shí)要提醒學(xué)生,在科學(xué)發(fā)展史上,發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題的當(dāng)時(shí),人們并不知道正確的答案,他們可能會(huì)誤入歧途,也可能會(huì)有正確的回答,但即使他們回答正確,在當(dāng)時(shí)能判斷正確與否嗎?充其量只是推測(cè)、假說(shuō)而已,它的正確性還需要實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)答案很重要。
三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),教師要引導(dǎo)學(xué)生從多方面完善實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案。首先,實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊欢ㄒ鞔_,然后要清楚實(shí)驗(yàn)自變量和因變量的關(guān)系,能找到在當(dāng)時(shí)條件下可行的觀察或測(cè)量變量的方法,能列出實(shí)驗(yàn)的重要步驟,選擇合適的材料用具等。
1.材料用具的選擇
實(shí)驗(yàn)的成功與否,能否恰當(dāng)?shù)剡x擇實(shí)驗(yàn)材料用具很關(guān)鍵。如恩格爾曼的實(shí)驗(yàn),在眾多可進(jìn)行光合作用的植物中,他為什么偏偏選擇了水綿這種低等植物?為什么又選用了好氧細(xì)菌?它有什么作用?在教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生分析原因的同時(shí),體會(huì)實(shí)驗(yàn)材料用具恰當(dāng)選擇的重要性。
2.方法步驟的設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)的方法步驟需要精心設(shè)計(jì),可行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案有利于得出正確結(jié)論,促進(jìn)科學(xué)的不斷發(fā)展。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程能反映出學(xué)生分析能力和解決問(wèn)題能力,同時(shí)在討論制訂方案及學(xué)習(xí)分析科學(xué)家們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中,學(xué)生的探究能力會(huì)得到進(jìn)一步提高。
如在恩格爾曼證明光合作用的場(chǎng)所是葉綠體的實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以討論恩格爾曼為什么把臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中?為什么選擇極細(xì)的光束照射水綿?如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?在薩克斯證明光合作用的產(chǎn)物中有淀粉的實(shí)驗(yàn)中,為什么要把綠葉先在暗處放置幾小時(shí)?這個(gè)實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有遵循實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則?實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別進(jìn)行了怎樣的處理?在探究光合作用釋放的氧氣是來(lái)自二氧化碳還是水的探究課題中,如何區(qū)分二氧化碳中的氧和水中的氧?如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?如何收集植物釋放的氧氣并檢驗(yàn)?等等。
學(xué)生在學(xué)習(xí)和討論中領(lǐng)悟科學(xué)家們的思維過(guò)程,再發(fā)現(xiàn)再創(chuàng)作,領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法,培養(yǎng)探究能力。
四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
當(dāng)然,科學(xué)史中涉及的實(shí)驗(yàn),大多無(wú)法重復(fù),但這并不意味著全部無(wú)法重復(fù)。比如普利斯特利的實(shí)驗(yàn),薩克斯的實(shí)驗(yàn)就具有可操作性,雖然實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已知,但說(shuō)實(shí)驗(yàn)和做實(shí)驗(yàn)是兩回事。在實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施過(guò)程中,不僅能鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能,而且將促進(jìn)良好的科學(xué)品質(zhì)的形成,認(rèn)真操作,仔細(xì)觀察,實(shí)事求是地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。所以教師應(yīng)當(dāng)積極鼓勵(lì)和幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)可以交給生物興趣小組同學(xué)在課外完成。
上面列舉了生物科學(xué)史對(duì)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)可能產(chǎn)生的影響。不僅光合作用的發(fā)現(xiàn)史如此,教材中有關(guān)科學(xué)史的素材還有很多。當(dāng)然,科學(xué)史的教育價(jià)值遠(yuǎn)不止這些??茖W(xué)史本身是豐富的教育教學(xué)資源,在教學(xué)中,教師要善于帶領(lǐng)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去挖掘,正確、恰當(dāng)?shù)靥幚砜茖W(xué)史,使靜態(tài)教條式的歷史活起來(lái)。學(xué)生從科學(xué)史中不僅了解歷史,更重要的是領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法,培養(yǎng)探究能力。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:課堂教學(xué);探究;教學(xué)模式;生物新課程;把握
中圖分類(lèi)號(hào):G642.421
生物課程是高中階段重要的科學(xué)課程,是一門(mén)基礎(chǔ)的自然學(xué)科。在高中生物教學(xué)中,探究性學(xué)習(xí)包括:資料探究(如DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn))、科學(xué)史探究(如光合作用的發(fā)現(xiàn)史)、實(shí)驗(yàn)探究(如探究酵母菌的呼吸方式)、調(diào)查性探究(如轉(zhuǎn)基因食品的安全性問(wèn)題)等。而探究式課堂教學(xué)是指在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生積極參與科學(xué)探索的實(shí)踐過(guò)程,模擬科學(xué)家分析解決問(wèn)題的方法,體會(huì)科學(xué)家面對(duì)疑難,養(yǎng)成主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)獲取知識(shí)和發(fā)展能力的習(xí)慣,學(xué)會(huì)搜集和加工需要的新資料,獲得在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,進(jìn)而培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、與他人的合作和交流的能力,探究式課堂教學(xué)是以探究為基本特征的一種教學(xué)活動(dòng)形式。那么,如何把握探究式課堂教學(xué)呢?筆者認(rèn)為要做好以下幾個(gè)方面:
首先立題要巧,問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)要妙:為激發(fā)學(xué)生的探究興趣,問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)一定要"妙",課題引入更要"巧",不管是巧,還是妙,都要以實(shí)際生活、生產(chǎn)事實(shí)為出發(fā)點(diǎn)。如在"溫度對(duì)酶活性的影響"的教學(xué)過(guò)程中,可以從"加酶洗衣粉的洗滌溫度"引出問(wèn)題,并提出課題"為什么用溫水的原因"。接著進(jìn)一步創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境:自己家是如何使用加酶洗衣粉的?洗滌效果如何?這樣提出問(wèn)題,確立課題,非常巧妙,而且新穎,因此,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲。
其次要提供資料,組織學(xué)生設(shè)計(jì)方案:學(xué)生是課堂的主體,探究是學(xué)生的探究,沒(méi)有學(xué)生的主動(dòng)參與,探究活動(dòng)將成為空話(huà)。教師首先要將教材中提到的或?qū)嶒?yàn)需要的具有啟發(fā)性的資料提供給學(xué)生,促其思考,使學(xué)生多動(dòng)手,多動(dòng)腦,多發(fā)言,多記錄,多歸納,給予他們充分自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究的空間,同時(shí)讓學(xué)生以小組為單位討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,使之體驗(yàn)更多科學(xué)探究的樂(lè)趣。例如,在"光合作用"教學(xué)過(guò)程中,課前可布置學(xué)生收集普利斯特利、英格豪斯、梅耶、薩克斯、魯賓和卡門(mén)這些科學(xué)家探索光合作用的過(guò)程及理論材料,并對(duì)此作出評(píng)價(jià);課堂上由學(xué)生簡(jiǎn)述理論要點(diǎn),組織自由演說(shuō)"我從光合作用的探索歷程得到的啟示……"活動(dòng)。這不僅能為學(xué)生提供自我展示的空間,又能體驗(yàn)探究過(guò)程。
三分析實(shí)驗(yàn)方案,全班交流完善:選派1-2個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)方案為代表在全班展示,并在小組間進(jìn)行互評(píng),教師也要積極參加到一個(gè)小組的討論活動(dòng)中去。學(xué)生在小組討論與合作的過(guò)程中可以獲得知識(shí),并能提高探究能力和協(xié)作能力。在學(xué)生充分討論交流的基礎(chǔ)上,教師要發(fā)其揮引導(dǎo)作用,提出一些細(xì)化的問(wèn)題,比如:(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要遵循哪些原則?(2)何為自變量?如何控制自變量?(3)無(wú)關(guān)變量如何控制?(4)因變量是什么?如何檢測(cè)?(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意哪些問(wèn)題?以此來(lái)引導(dǎo)學(xué)生的思考方向,通過(guò)小組內(nèi)討論交流使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案逐步完善。
四實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案,預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:依據(jù)設(shè)計(jì)方案,組裝實(shí)驗(yàn)裝置并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。且在等待結(jié)果的時(shí)候,一定讓學(xué)生先預(yù)測(cè)每組的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的表格。
五觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析現(xiàn)象得出結(jié)論:根據(jù)觀察的現(xiàn)象,把結(jié)果記錄在表格中。并聯(lián)系實(shí)驗(yàn)假設(shè),大家討論后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
六展示探究成果,彼此交流:大文豪肖伯納曾經(jīng)說(shuō)過(guò):"如果你有一個(gè)蘋(píng)果,我有一個(gè)蘋(píng)果,彼此交換,那么,每個(gè)人只有一個(gè)蘋(píng)果;如果你有一個(gè)思想,我有一個(gè)思想,彼此交換,我們每個(gè)人就有了兩個(gè)思想,甚至多于兩個(gè)思想。"在探究式課堂教學(xué)過(guò)程中,一定要讓學(xué)生展示和交流探究成果,讓所有學(xué)生都能分享成果,共享智慧,實(shí)現(xiàn)全體發(fā)展和共同進(jìn)步。
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