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导语:在高中生物科学史的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【关键词】生物科学史;高中生物;作用;运用策略
当前教育的目标就是要求教师将教学知识落实到学生的全面发展上,提高学生的综合能力。高中生物作为高中教学阶段一门重要学科,它虽然属于理科类的学科,但其教学内部却更多的偏向文科方向,这就要求着教师必须引导学生能够以文科的思维方式去认识生物学科。为此,生物科学史作为人类文明历史进程的一部分,教师在教学中适当运用生物科学史,不仅能加深学生对生物知识的理解程度,还能在一定程度上调动学生的学习兴趣,提高学生的生物学科素养。
一、利用生物科学史创设导入性的教学情境
在高中生物教材课本上含有大量具有逻辑性的专业术语,这就非常需要学习者具备极强的逻辑性思维能力。但由于当前高中生的逻辑性思维能力并不强,而在这种学习基础上,教师再以板书式的教学方式向学生展示生物知识,这种带有强制性的教学方式不仅容易导致学生对生物课产生错误的想法和观念,还容易对学生日后的学习和发展有着极其不利的影响。
为此,教师在生物教学中必须尽可能使课本知识赋有生命的气息,以其生动形象的文学形象激发学生对它的学习兴趣。生物科学史是人类文明历史发展进程的一部分,它记载了众多生物科学家对生命世界的探索和创作,也就是说,生物科学史中的生物知识在某种意义上是具有生命气息的,那么教师再将生物科学史运用到实际教学中就相当于给生物课堂教学注入了一定的趣味性。
例如,学生在学习《生命活动的基本单位――细胞》前,教师可以给学生播放关于“细胞”历史的小视频或者自制的PPT,给学生讲解“细胞”的发展历程。如,细胞这一说法的提出:在1543年安德烈.维萨里通过对尸体的解剖研究中向世人解释了人体在器官水平的结构,后来比夏又对人体器官进行了再一次的研究,即组织结构。而在这个期间,人类发明了显微镜,但当时比夏并不相信显微镜,他更愿意“眼见为实”。随后在1665年,虎克利用显微镜通过对植物里的木栓组织的观察,发现了“小室”,并将“小室”命名为细胞。而学生在了解到这一生物史时就会对“细胞的提出”这一事件产生浓厚的兴趣,会根据最后的“小室”提出“为什么要叫细胞为小室呢?”,教师在面对学生这一类的问题时,便可将虎克当时手绘记录的图像展示给学生看(即由许多个规格的小框框组成的图像)。如此一来,学生便可清晰的认识到细胞这一概念,教师在趁着学生的这种学习念头,将生物科学史导入到教材中,不仅能够将知识建立在学生的学习兴趣上,还能使学生自主并自觉的集中到教材的讲解上。
二、利用生物科学史开展探究性的教学活动
生物科学史凝集着历代生物科学家对生命世界的探索精神和创造精神,教师在高中生物教学中运用生物科学史在一定程度上能够较好的激发学生对知识点的探究兴趣,从而提高学生的自主探究能力和创新型思维能力。
例如,在学习《DNA的结构和DNA的复制》一课时,教师可以将学生分成以4人形式的小组,并给每一组发可拆开的双链小型DNA模型,让学生对DNA模型进行观察,思考“DNA复制需要的条件”这一问题,接着教师将沃森与克里克对DNA分子双螺旋结构产生的“在提出碱基特异性配对的看法后,我们又立即提出了遗传物质进行复制的一种可能机理”这一想法分享给学生,引导学生根据两位科学家的想法对DNA复制模式进行大胆的猜想。随后,教师向学生提出了科学家提出的DNA复制的模式,即半保留复制、全保留复制和弥散复制,要求学生运用手上的教学道具进行实验证明。教师在设计这一教学活动时,是希望学生能够在听取了科学家们对DNA复制模式的看法后,激发自身对DNA复制模式的探究兴趣。那么学生在这一教学活动中,首先分组学习加强了学生之间的互动和交流,其次在猜想和验证中提高了学生的动手能力和合作意识,可以说,在生物教学中适当的运用生物科学史对学生的探究能力和创新思维的培养有着极大的作用和影响。
三、利用生物科学史渗透德育性的教育形式
(上接第81页)
在当前的教育的发展形势下,社会人士相对于学生的理论知识与技能更多的注重学生人文精神的培养,生物科学史中具有大量科学家的奉献精神,教师将生物科学史运用到实际教学中是当前教学中渗透德育的一个有效的突破点。生物科学史中隐藏的人文精神不仅能开阔学生的知识视野,还能促使学生正确的对待生活中的生物现象,培养学生勇于质疑、敢于挑战、坚持不懈并敢于奉献的精神,在无形之中增强学生的德育意识。
例如,教师在给学生讲解“孟德尔遗传规律再发现”的史记中,可以将后世三位科学家的行为以讲故事的形式分享给同学们,培养学生高尚品德的德育意识。孟德尔在19世纪发现了遗传学中的两个规律,即分离规律和自由组合规律,并于1865年先后发表了他的这一论文,但遗憾的是他的这一发现并没有引起当时人们的关注,就这样默默无闻了35年,人们也并没有将孟德尔当做是科学家。直到1900年,在孟德尔去世16年后,荷兰的一位生物家与德国的一位生物家,以及奥地利的一位生物家几乎在同一个时间段里,在不同的工作实验室再一次发现了分离规律和自由组合规律,而这时才吸引了人们的关注点。但这三位生物家始终坚持遗传学规律是孟德尔的遗传学规律。教师在讲述完这个故事后,学生也能在体验故事的过程中真切的感受到“诚实为人”的伟大精神和情操,促使学生从心灵上得到了德育意识的满足。
四、结语
总而言之,生物科学史集中了众多生物科学家对生命科学世界的探索精神和创新精神,对于学生而言,其丰富的教学资源能够扩大学生的知识视野。为此,教师必须正确认识到生物科学史对教学的促进作用,并在教学中实施有效的运用策略,确保学生能够在生物科学史下的教学活动中获得更多的智慧与思想,促使学生得到综合性的进步和发展。
【⒖嘉南住
[1] 魏磊.生物科学史在高中生物教学中的教育作用[J].文理导航(中旬),2015,(9):64-64
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[关键词] 新课程 科学史 价值
重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。《普通高中生物课程标准(实验)》(简称《标准》)提出“提高学生的科学素养”、 “面向全体学生”、“倡导探究性 ”、“ 注重与现实生活的联系”的基本理念。在课程目标中也明确提出,“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,知道生物科学和技术的主要发展方向和成就,知道生物科学发展史上的重要事件”。在实施建议的教学建议部分中,第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例突出强调了“科学是一个发展的过程”。 并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。教育
一.生命科学史的重要价值教育
1.生命科学史揭示了自然科学的本质
生命科学史揭示了自然科学的本质,同时显示了产生每个知识点的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上,提出了染色体学说,即(孟德尔所说的)遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年,摩尔根通过一系列实验发现,控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程,可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。
2.生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史
每一个知识点的产生过程,就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史,生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。(过程中包含着思维方式,如好奇心、求知欲、质疑、推理等;过程中包含着研究方法。)创造科学知识的科学家,哪一个不具备广博的知识呢?DNA双螺旋结构模型的建立,汇集了许多不同学科背景科学家的智慧,显示出知识是非常重要的,仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度,二者是统一的,不能割裂开来。
3.生命科学史展示了人们的合作过程
生命科学史展示了在探究知识的过程中,有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。
这个事实表明从事不同学科研究的人,掌握的知识和技术是不同的,而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式(尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力,他们的思想极大地影响了沃森和克里克),他们的合作为解决问题提供了不同的思路,他们在解决问题中相互启发,相互补充,相互促进,同时共享了研究成果。
4.生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的
孟德尔选择了豌豆;摩尔根选择了果蝇;细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞;贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时,选择了马蛔虫细胞;悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿(这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者)最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘;科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。 以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是:在高中生物新课程中的探究教学中,也涉及选择探究对象的问题,要解决好探究问题,必须先选择好探究对象。
二.生命科学史在高中生物教学中的应用
1.培养学生的科学态度
科学就是客观地研究事物。如实地认识客观规律,符合逻辑地得出正确结论。所以,实事求是的态度就是科学的态度。在生物科学史的教学中,介绍科学家们客观地观察生物的形态结构、生理特性,踏踏实实地做好生物试验,实事求是地分析观察和实验结果的科学态度,能为学生提供学习的榜样,有效地培养学生的实事求是的科学态度。
2.培养学生的科学精神
科学精神是科学品质的核心。科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新。科学的每一次进步,都是对过去的一次革命,它总是要突破以往的窠臼,达到一个新的起点。创新是科学进步的内在动力。创新必需有勇敢的精神作基础,要敢于怀疑现有的观点,敢于冒险,敢于克服困难,敢于接受失败的考验,敢于抵制世俗的偏见和环境的压力,坚韧不拔地追求真理。纵观生物科学的历史可以看到,是科学家们的不断创新才有生物科学的不断进步。因此,在生物科学史的教学中,引导学生学习科学家们的创新精神,有助于学生科学精神的形成。
3.培养学生的科学思维
关键词 科学方法 生物学教学
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
高中生物科学方法教育是指在高中生物教学中有目的、有意识、有步骤地渗透和传授生物科学研究方法,使学生受到科学方法的熏陶和训练,逐步掌握最基本、最主要的研究方法。高中生物科学方法教育的内容分为两大类:获取经验性材料的方法(也叫经验方法),包括观察法、实验法、调查法、模拟实验法等;从经验性材料(感性材料)的获取到问题、假说或结论的得出需要理性思维,理性思维的方法包括逻辑思维、形象思维、直觉和灵感、数学方法、模型方法和系统方法等。那么,教师在高中生物教学中如何进行科学方法的教育,或者说可通过哪些途径引导学生逐步掌握探索生物学的奥秘?
1 通过生物科学史“解读”科学方法,重现科学巨匠的探究历程
生命科学史是以生物科学产生和发展的过程为轮廓,以科学发展历程中带有重大转折作用的课题及事件为主线,用翔实的资料论述科学家的创造性劳动,生动地描述科学家科学探索的思维过程和方法。它作为学生实施科学探究的范例无疑是实施科学方法教育的一个有效途径。高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容,如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验(探究)的过程,教师可以充分利用这些素材,帮助学生寻着先人的足迹,在享受科学探究的快乐中受到科学方法的教育。
下面以苏教版必修2《遗传与进化》第四章第一节“探索遗传物质的过程”一课为例,介绍科学方法教育如何有效渗透到教学中。首先教师以“想象实验”引导学生进行探究性学习。在教学时要求学生要亲历实验设计(包括实验步骤、实验结果预测等),强调学生分组全员参与,并在教师的指导下完成。其次通过渗入科学猜想,提高学生思辨是非能力。猜想是科学探究的重要一环,它为进一步制定探究计划、进行实验、收集证据、分析论证指示方向。例如,在讲授格里菲思的肺炎球菌第四组实验时,教师要结合实验情境(实验中出现的与常规推理不相吻合的实验结果)引导学生猜想:当时格里菲思是如何猜想的呢?请同学们像科学家一样进行思维,如果是你,你可能有哪些猜想?最后运用比较方法,引导学生分析、比较格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家的探究性实验之间的异同。在不同的实验设计中可以通过比较,分析相同、不同的特征。例如,在教学“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”后引导学生分析这两个实验异同点。这两个实验对象、方法及所处的时代背景都不同,但都证明了DNA是遗传物质,从而认同科学结论的获得,最基本的方法是实证法。实验的设计思路有共同之处(设法将DNA和蛋白质分开,然后单独地观察每种物质的)。接着运用归纳法总结探究生物问题的一般方法:实验事实理论推断(提出假说)实验验证(实验思路)修改或否定原假说,提出新理论进一步探究得出结论(统一认识)。通过解读和体味科学史中的科学方法,教师引导学生站在科学家的位置进行思维探究,培养学生获取科学知识及提高实验技能(如观察、调查、搜集数据、处理数据、实验和实验中怎样设置对照实验、如何恰当选择实验材料、控制变量等实验设计能力)。
应注意的是,用科学史对学生进行科学方法训练,要防止将科学探索的过程固定化,应以活泼多样的形式诱发学生的创造性思维。例如,孟德尔分离定律的发现过程以教师的简述为主,而自由组合定律则应以学生讨论为主,特别是孟德尔应用正交和反交两组测交实验的结果来检验假设的合理性,对学生的思维训练具有重要作用。
2 通过知识(包括概念、原理、规律)的教学“渗透”科学方法,培养学生科学探究品质
生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式,是生物事实的抽象。借助于这种概括、抽象的思维方式,人们找到了复杂的自然世界的简单规律,建立了假说、模型等抽象的思维方式。
生物科学方法教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。科学概念的形成,常用的科学方法策略有以下几点。
① 是建立在丰富的事实基础上,运用归纳法提炼生成。只有相关的事例越丰富,才有可能抽象、概括、从而形成一种理性的解释和表述,即概念的初步建立。例如,“细胞是构成生命的基本结构和功能单位”,这是一个基于大量观察,观察动物、植物、其他生物的身体结构,运用归纳推理得出的一个结论。并不是只有施莱登、施旺分别用显微镜观察植物、动物的结构,还有其他许多学者先后观察了各种生物材料,才总结出这一科学概念。这样的教学目的是引导学生必须在观察植物、动物等多种细胞基础上,也才有可能建立这一概念。
② 概念教学时要注意联系生产生活实际,通过举例演绎生成。如在学习“顶端优势”时,可呈现几个生活现象:园林工人修剪行道树,对盆栽花卉进行造型等,从分析这些生活现象中获得对顶端优势的感性认识。以此引导学生进一步列举自己所熟悉的例子,诸如“果树整枝修剪”、“茶树摘心”、“棉花打顶”等例子,通过这些事例帮助学生理解概念。
③ 概念教学时要重视实验。观察和实验是研究自然科学的基本方法,通过实验,可以提高学生对概念的认识。例如,在学习“渗透作用”概念时,教师可先进行渗透装置的演示实验:根据观察渗透装置中长颈漏斗内液面的上升或下降,指导学生进行分析和讨论,对两组实验现象进行比较与分析,引导学生将问题的焦点集中于半透膜两侧的物质分子大小的差异,最后得出渗透作用即水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散。并让学生设计坐标系,用数学模型(坐标曲线)表示三种运输方式过程中物质的浓度梯度、氧气供应量与物质的运输速度之间的关系。这样的概念教学中充分“渗透”科学方法,便于生成概念。
另外,高中生物教材中相似的概念很多,在教学这些容易混淆概念时,要充分运用逻辑思维中的比较和分类、归纳和演绎、分析和综合以及理想化方法抽象出客观事物的共同本质属性,可以收到事半功倍的教学效果。例如,通过让学生列表比较光合作用和呼吸作用,条件反射和非条件反射等概念能够使概念更清晰,利于掌握概念的本质属性;通过简化的图像对比细胞分裂和细胞分化能够使概念直观化,从而易于区分;通过逆向思维法比较有性生殖、无性生殖概念(一般高等动物都是有性生殖,引导学生思考有没有无性生殖呢,以逆向思考法操作:例举克隆羊多利的事实引证),可以把解决问题的最好方法固定在认知结构中,能够将认知对象的观察自觉深入对变化原因的理性探究中,从而形成对概念的实质性理解。
生命科学中的原理、规律是借助于有关生物学概念才得以表述,在正确理解和运用概念的基础上利于生物学原理的掌握。如归纳总结孟德尔遗传定律之前要先理解父本、母本,正交、反交,显性性状隐性性状等概念。然后运用“假说――演绎法”训练学生的思维:在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结果。由此可见,生物学原理、规律的建立和发展一般在直觉思维、形象思维和抽象思维的共同作用下,经历观察和实验、归纳和演绎、分析与综合、类比、想象、假说等方法的探究,通过假说的试探、直觉的洞察、灵感的激发,不断形成新的概念。并对观察结果进行全面的分析、深入的研究得到原理和规律。因此,在生物学原理、规律教学中,教师要创设便于发现问题、讨论问题、探索规律的教学环境,将原理、规律的教学作为帮助学生认识事物的本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段,使学生能够将知识与方法巧妙的结合,从而真正领悟到生物学内在的魅力。
3 通过实验“体验”科学方法,感受科学探究过程
生物学是以实验为基础的科学,回忆和解读生物科学史中的实验仅是生物教学中的一小部分,学生亲历实验是实验教学的主要内容。新课标中安排了大量的“演示”、“实验”、“做一做”,它把实验与其他教学内容紧密地结合在一起,使实验成为高中生物教学中“教”的手段,也成为“学”的手段,更是学习、认识科学方法的手段。例如,人教版必修1教材中“酶在细胞代谢中的作用”一节,教材重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解速率的实验,教师要通过引导学生做实验并得出结论,从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。通过实验使学生充分体会控制变量(理解自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验),假说方法以及用图像法(绘坐标图区别酶和无机催化剂催化效果比较等)等科学实验方法,这样的教学有助于培养学生的科学探究能力。同时利于培养学生敢于质疑、敢于创新,大胆猜想的科学精神和态度价值观。
3 通过解题“理解”科学方法,形成“生物思想方法”
“学以致用”,科学方法教育的最终目的无非是提高学习者的科学探究能力,而在高中生物教学中一个重要的落脚点无非是解题和运用能力。近年来的生物高考试题更加重视对学生生物学科素质和能力的考查,如科学态度、意志品质、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力和科学探究的方法等。以实验题为例,从实验设计的角度,挖掘科学研究方法教育的合理因素,帮助学生归纳科学方法的基本过程,并加深学生对这些过程的理解,就是十分有效的科学方法指导。① 生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程,分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验。② 高考试题的设计都比较严密,尤其是生物实验的设计有较强的逻辑性,有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯。③ 高考导向作用的力量是不可估量的,生物科学研究方法以高考试题的形式出现对教师和学生的引导作用非常巨大。
总之,在解题过程中要重分析、重引导、重讨论、重总结,用一系列最基本的思想方法去解决一般乃至于最困难的问题,形成一套行之有效的“生物思想方法”。从这个高度去看各种具体解题方法,不过是掌握了“生物思想方法”之后的必然产物,而这一切,正是科学方法教育的最终产物。
此外,高中生物科学方法教育的策略还有:在解决实际问题中运用科学方法;通过开设专题讲座等第二课堂教学方式渗透科学方法;在探究性学习、合作学习等自主探索中总结科学方法;通过课外制作、小发明等科技活动进行科学方法教育等。因篇幅所限,在此不再详述。
参考文献:
如何创设有效的学习情境,这要根据学生的年龄和认知结构的不同,再加上教师对教育学和心理学的掌握,在教学过程中能够通过建立师生之间、认知客体与主体之间的良好的情感氛围,使得教学在积极的情感和优化的学习环境中展开,使学生以情感活动参与认知活动,从而激发学生的情境思维,并依靠情境思维得到知识、培养能力、发展智力的有效效果。情境是学生融入学习的现实环境,教学情境一般会贯穿于整堂课,这是学生主动自觉的参与学习的根本保证。
生物教学以往都是以教师讲授为主,学生接受的填鸭式教育方式为主,这样并不利于学生真正的掌握生物知识。而情境教学则是在生物教学中通过采用具体的情境,让学生直接参与,并且进行教师和学生的角色转换,这样一方面使学生对抽象知识达到理性、深刻的理解;另一方面也会激发学生对生物学的浓厚兴趣,自觉的学习生物。因此,通过情境教学使学习者对生物学习主动产生兴趣,才能从根本上改变生物灌输式教学的现状。
一、创设高中生物情境教学的实施原则
1、以学生为教学活动的主体。学生主体是指在教学活动中,学生在老师所创设的学习情境中主动获取、处理信息,解决问题并完善自我的认知结构。教师在设置情境教学时,要考虑以下的几点:首先,情境的设置应该有利于发挥学生的能动性。学生能主动自觉的从中获取信息。其次,情境的设置具有很强的独立性。最后,情境的设置需要与生物学知识密切联系,且具有一定的探究性。只有以学生作为创设情境参与的主体,才能真正的使情境教学成为高中生物课堂的有效策略。
2、以学生的体验学习为主。从生物学的课程进行过程来看,围绕学习情境的学习过程大致可以分为融入情境,做出假设,达成共识和形成新的认识四个逐渐递进的阶段。学生在接触学习情境后,会以不同的方式融入学习情境,从而产生不同的体验。因此,教师在创设学习情境时要充分考虑学生的已有的知识结构,方法技能和情感态度价值观等,只有如此才能把握学生融入学习情境时的角度,从而让学习情境充分激发学生的积极情感并最终促进学生的整个认识过程。
二、高中生物学情境教学的实施策略
1、通过直观事物创设情境。这是指在具体的教学活动中,教师通过一定的方式、方法向学生展示,达到提高学习效率或效果的一种教学方式,包括实物直观和模象直观。实物直观是指通过直接感知实际实物而进行的一种教学方式,如,观察各种实物标本、演示各种实验等,这使学生与实际事物间的联系比较密切,给人以真实感、亲切感,有利于激发学生的学习兴趣,调动学生的积极性。模象直观是指通过对事物的模拟性形象直接感知而进行的一种教学方式。
这种教学方式不仅活跃了课堂气氛,还实现了生物学理论与实际生活的联系,也将大大加深学生对知识的印象。
2、设置问题创设情境。问题情境是指从学生的经验和已有的知识出发,提出生动有趣并有助于学生自主学习的问题,设置悬念,激发学生的学习兴趣。问题情境教学法尤其适合生物学等自然科学的教学,它有利于发挥教师的主导作用和学生的主体作用,更有利于培养学生的思维、探索和分析、解决问题的能力。问题情境教学法的关键就是问题的设计,合理问题的提出会对下面知识的学习起到抛砖引玉的作用。如在学习《ATP的主要来源-细胞呼吸》时,可以以下面问题的提出展开教学。问题一:人在剧烈运动后,比如长跑或长时间锻炼,为什么腿部或身体某一部位的肌肉会有酸痛的感觉?休息一段时间后这种感觉为什么又消失了?慢步前行时为什么这种感觉不会出现?问题二:把苹果放进不透气的塑料袋中,几天之后再打开为什么会有一股酒味?
具有启发性问题的导入,能迅速激起学生的求知欲和探索欲,激发潜在的学习内驱力。教师在使用这种方法时,注意切入的问题要从学生熟悉的事物出发,并且具有诱发性和延伸性,只有合适的问题才能实现积极的教学效果。
3、利用多媒体创设情境。多媒体是以计算机为中心把处理多种媒体信息的技术集成在一起。多媒体情境则是利用多媒体技术把文本、图形图像、视频图像、动画和声音等承载信息的媒体集成在一起,并结合教学的相关内容来创设教学情境的方法。与传统教学系统相比,多媒体情境尤其独特的功能,如多重感官刺激、传输信息量大速度快、信息传输质量高应用范围广、使用方便等。多媒体教学不仅能为课题教学开辟广阔的领域和前景,而且给学生提供了更多自由选择的渠道和广阔的空间,也给学生形象的呈现了一个活灵活现的精彩世界,使学生身临其境,引起情感的共鸣。例如在讲授《细胞的分裂》一节时,如果只是按照教学彩图来讲,学生可能还是一头雾水,但是通过多媒体不但可以展示各个分裂时期的图片,还可以制作小动画,让学生直观清晰的理解这两个过程。由于课件具有直观感和新鲜感,学生通过观察、分析,很快能理解和掌握细胞分裂的过程,这将显著增强教学效果。
在生物教学中,多媒体在课堂教学中所起的作用主要是课堂演示,它在揭示一些较抽象的生理过程vhe生物学规律等内容的教学活动中发挥了重要的作用。
关键词:高中生物;素质教育;策略
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2017)06-0109-02
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2017.06.067
应试教育到素质教育转变是当前我国基础教育领域的一项深刻变革,多年来,教育界一直在探索具体的实施办法,做出了很多有益的尝试。不过,总体看来,素质教育还有很长的路要走,要实现素质教育,需要多方面共同努力。我们的高中生物教学同样需要开展素质教育,这关系到我们培养的生物科学人才的质量高低。在日常的教学实践中,我们积累了一些经验,因此,现在,笔者就高中生物教学如何推行素质教育提供一些建议和思考,希望给大家提供借鉴。
一、运用生命科学史渗透素质教育
当前,生物科学发展迅猛,世界上诸多国家都加大了对生物科学的研发投入,人类对生物生命科学的奥秘有了更多新的发现和认识。生命科学史内容的引入可以让学生从历史的角度对生物生命科学有个整体的认识。国际上普遍将科学素养概括为三个组成部分,即对于科学知识达到基本的了解程度;对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度;对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。目前各国在测试本国公众科学素养时普遍采用这个标准。只有在上述三个方面都达到要求者才算具备基本科学素养的公众。而对于我们的学生来说,一个进行科学素质教育的基本指导思想应该是让学生了解生物科学研究的一般过程,而不仅仅看重结果。在课堂上适当引入生命科学史,使得学生在这些历史故事中,了解学科发展以及研究方法,这样学生不仅受到厚重人文气息的熏陶,而且潜移默化间也学会了新的学习和思考方法,进而使得科学素质得以提升。因此,我们要把生命科学史引入课堂教学。
例如,通过光合作用的发现过程进行科学史的教育,可以使学生了解到,科学家用了200多年的时间,才对光合作用的生理过程有了比较清楚的认识,从而使学生认识到科学发现的艰难、科学研究方法的重要,以及综合利用各学科的成果和研究手段的重要性。所以,教师在教学中一定要深入挖掘这样的教学契机,将生命科学史自然融入其中。生物科学中很多的新发现都不是轻而易举的,有艰苦卓绝的深入探索,也有灵感闪现似的顿悟,然而这一切其实都是为有准备的人而生的。这些历史故事可以给学生勇于攀登科学高峰的勇气,让他们逐渐具备生物科学研究所需要的必备素质,那就是基本的研究头脑和用于探索,认真执著的品质。
二、高中生物课堂要培养学生良好的观察习惯和品质
(一)让学生学会观察
观察看似简单,实则不然,做科学研究,就要学会科学的观察方法。科学历史上一些重大发现无不始于细心科学的观察,科学脱离不开实践,我们要在实践中观察,养成勤于观察、善于观察的好习惯。尤其是生物学的学习跟观察是密不可分的,只有通过观察,我们才能发现生物的多样性、特异性、细微性。作为教师要积极调动学生主动去观察的兴趣,兴趣本身有着强烈的动力,让学生愿意去观察,带着问题去观察。浓厚的学习兴趣,是启迪学生求知欲望,培养学生观察能力的重要手段。
(二)培养学生的综合观察习惯
在多年的教学生涯中,我们会发现,各门课程之间好像互不相关,然而,实际上彼此之间却有密切的联系。事物之间不是孤立存在的,面对观察对象,要启发学生去思考事物之间存在的内在联系。通过综合观察习惯的培养,学生就能够将不同事物和现象之间联系起来进行综合的思考和学习。如生态系统中的食物链,通过综合观察,学生才能真正认识食物链是什么,它的结构呈现出什么特点,才能真正认识生产者、消费者和分解者三者之间的关系。
(三)培养学生全面记录的习惯
及时准确的记录是观察必不可少的环节,这样就可以避免观察本身的随意性。在观察之前,教师要指导学生有目的地观察,观察中要注意重点关注的是什么,可以列出观察的提纲,留出空白,方便学生作详实的记录。因此,在观察提纲的引导下,学生就能比较全面、详细地去观察,同时也更能做好观察记录。科学研究讲究严谨求实,好的记录习惯也必不可少。如观察海洋鱼类的多样性,教师可以带领学生对海洋鱼类标本进行全面观察,全面记录海洋鱼类的形态、大小、鱼鳍的形状大小等等。在观察和记录中加深对知识的理解和记忆的深度。
三、教师要提高自身素质,改变教学观念
(一)教师要提高自身业务理论水平
学生素质的提高,首先需要一位高素质的教师,生物科学发展迅猛,生物学教师要紧跟科学发展的前沿,树立“活到老,学到老”的理念,将学习变成习惯,扎实提高个人业务水平和理论素养。只有这样,教师才会更灵活、更科学地去安排好教学,对课堂进行优化,学生才能受到教师更多有益的影响,进而促使学生综合素质的提高。
(二)教师要改变传统的教学观念
素质教育下的高中生物教学要改变传统的教师“一言堂”的局面,要充分认识到学生才是课堂的主人,变传统的“以教师为中心”为“以学生为中心”,通过教学创新,充分调动学生参与课堂的热情。在教学改革中,PBL教学法让学生带着问题去学习,通过自主探究合作的学习效果会更好,应加以推广应用。
总之,在新课标的指引下,我们高中生物学教师要转变观念,大胆改革实践,不断提高自身素质,充分调动学生的积极主动性,将素质教育渗透到课堂教学中去,通过生命科学史,培养学生科学的观察和研究能力等,助力学生综合素质的不断提高。
参考文献:
关键词:学法;生物学概念;生物科学史;总结
古人云:授人之鱼,只供一饭之需;教人之渔,则终生受益无穷。可见教师必须注重学法指导,让学生“学会学习”,以提高学习能力,达到叶圣陶先生所说的“教是为了不教”,“自求得之”的目的。中学生物教学面临教材内容多,课时少等问题,这就促使并要求生物教师更加高效率、高质量地进行教学。在教学中渗透学法指导,利用“学法”这一杠杆,提高教学质量。下面,就生物学科如何渗透学法指导谈谈笔者在教学实践中的几点做法。
一、加强生物学概念教学,指导学生加强对概念的理解
在高中生物教学中.加强概念的教学是一项非常重要的教学内容。可以说,高中生物课的教学,就是对生物概念的教学;高中生物课的学习,就是对生物概念的学习。学生对概念掌握正确与否.直接关系到对生物学知识的理解应用.以及今后的创造性活动。
概念是反映思维对象特有属性或本质属性的思维形式。概念包括内涵和外延两个基本特征。概念的内涵是指反映在概念中的思维对象的特有属性或本质属性,又叫概念的含义。概念的外延是指具有概念所反映的特有属性或本质属性的对象.又称概念的适用对象。教师在教学中,一定要通过各种手段帮助学生理清概念的内涵与外延,即概念的含义和使用范围。只有当学生真正地把握了概念的内涵和外延时,才能够运用概念去解决问题,从而达到教学目的。
对于一些概括性高、较抽象的概念,教学中如果直接切入概念,则不利于学生的理解和掌握。教师可以先用丰富的实例使学生掌握相关的概念,然后从中总结出它们的共同特点,得出新概念。如无性生殖是一个概括性较高的概念,教学时可以先用丰富的实例使学生掌握分裂生殖、出芽生殖、营养生殖等概念,然后启发学生尝试着从中总结出它们的共同特点:不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体。通过这种方式得到的无性生殖的概念能让学生举一反三.理解深刻。
二、重视相关生物科学史教学,指导学生学会科学的思维与方法
在过去的生物教学中,科学史没有得到足够的重视,传统的科学史教育.往往是把科学史作为一种知识附加在科学教学内容上,而新的高中生物课程在这方面有了明显的改进。在《课标》第四部分“实施建议”中.明确提出“注重生物科学史的学习”.首次提出知道生物科学发展史上的重要事件的要求.反映出新课程对知识的“来龙去脉”的重视。事实上,生物科学史不仅仅是生命科学发展历程中的一系列人物和事件.更重要的是它蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学的世界观以及科学精神和科学态度等内容,具有很高的教育价值。生物科学史的知识不仅可以让学生体验到科学家们的探索精神与科学态度.而且它也是学生开展探究活动的极好素材,从中可以领会科学的思维与方法。
在过去的科学史教学时,教师一般都以讲故事的方式进行。实践证明,这种科学史的教学方法是低效的。对科学史实施探究教学,有利于学生了解科学研究的历史及科学本质。在教学中,教师可以引导学生假想自己就是当时的科学家.让学生大胆地去提出问题.想办法解决问题并得出结论.让学生真正的成为学习的主体。比如,《光合作用的探究历程》是必修一中的重要内容,笔者按照时间顺序将一些光合作用发现史中重要的科学实验作为背景资料呈现给学生.设置一些问题串让学生分组讨论.分析实验现象并提出自己小组的推断.在此基础上引导学生提出进一步想探究的问题等,再与前人所得结论进行比较。通过对这段科学史的探究学习,学生不仅了解光合作用知识的来龙去脉,经历人类探究光合作用的漫长过程,牢固掌握了相关知识,还学会了如何依据资料作出科学结论。
三、灵活应用图表,指导学生善于总结
生物这门学科与其他的理科相比,内容虽然不是很多,但都比较零散,需要记忆的知识点也比较多。这就要求学生要对支离破碎的知识进行梳理归纳,使之条理化,从整体上或实质上把握具体知识,减少学习上的盲目性,提高学习效率。所谓读书要从“从薄到厚”到“从厚到薄”,强调的就是学习过程中要善于归纳,精于总结。
关键词:生物科学史 新课程 光合作用
科学史的创始人乔治・萨顿认为, 科学史是自然科学与人文科学之间的桥梁, 它能够帮助学生获得自然科学的整体形象, 从而全面地理解科学与人文的关系。高中生物课程不再只限于理论知识的讲解,而是更多地引入生物发展史上的经典事例,向学生系统地介绍生命科学的起源和发展。这样不但能充分激发学生的好奇心与求知欲,同时还能培养学生科学的世界观,养成勇于探索、实事求是的科学态度。本文仅就如何应用光合作用的科学史进行生物教学展开了讨论。
早在公元前3世纪,古希腊亚里士多德就提出土壤是构成植物组分的观点。这一观点统治西方将近2000年,这也是人们对光合作用最早的认识。
1648年,海尔蒙特的盆栽柳树实验证明树木的重量增加来自雨水而非土壤,世界各地生物课本都会提到这一段记载。他所做的柳树实验说明光合作用过程中有水的参与,也是生物研究上划时代的工作,向传统的认识提出了新的挑战,为人们的研究指明了方向。
1771年,普利斯特利通过实验发现,植物可以更新空气。但是,他并不知道更新了空气中的哪种成分,也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。问题的研究进一步深化,问题更加具体化。
1779年,荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验,并进一步证实光照是这一实验成功的秘诀,即光照是植物放氧的先决条件。
随着化学水平的发展人们发现了空气的组成,到了1782年,日内瓦教师塞尼比尔发现在煮沸过的水中放入绿叶时,即使光照充足也不能收集到氧气;只有在水中通入CO2后,才能看到气泡的出现。因此,他认为,植物在光照下如果产生O2就必须有CO2的存在,O2是来自CO2的;指出CO2是光合作用的原料,氧气是产物,而且CO2也是产物氧气的来源。
1804年,法国科学家德・索叙尔通过定量分析植物所吸收的CO2、释放的O2及植物体的增加量发现,绿色植物在阳光照射下,用CO2与H2O在植物体内合成了有机物质,并产生了与CO2大致相等体积的O2。他提出,CO2和H2O是植物体有机物质的来源,即两者是光合作用的原料。
1864年,德国科学家萨克斯用天竺葵做实验材料得出结论:天竺葵的叶子在光下制造了淀粉,同时也说明光合作用需要光,产物为淀粉。
1880年,美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧型细菌进行实验说明:氧是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。这就有力地说明了叶绿体是光合作用的场所,氧气是光合作用的产物。
1937年,英国科学家希尔将离体的叶绿体加到具有适当氢受体的水溶液中,光照后放出氧气,此反应称为希尔反应。氢受体有2,6―二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等,说明氧气是在水的光解过程中产生的,为人们研究光合作用产物氧气的来源提出了新的见解。
1939年,美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究实验,有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。
进入20世纪40年代,美国科学家卡尔文等用小球藻做实验,采用放射性同位素14C做标记,最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。至此,根据科学的发展进程可归纳出光合作用的定义和反应式:
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧的过程。即:
[关键词] 科学史 教育 优化 课堂教学
生物科学史教育对于实现《课标》理念具有重要意义,这是由生物科学史的内涵所决定的。生物科学史既包括科学家对生命现象的研究过程,又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度;既包括生物学理论和方法的形成演变,又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。新课标理念之一就是提高学生的科学素养,在教学建议中明确指出注重生物科学史的学习,因此通过充分发挥科学史的教学价值也是行之有效的途径之一。
1、科学史在新课标中的重要性
《普通高中生物课程标准》中明确指出“要注重生物科学史的学习”。 包含生物科学史的内容反复出现在课标的内容标准中,例如,生物必修1:分子与细胞模块中的 “分析细胞学说建立的过程”、“细胞膜的流动镶嵌模型的建构”、“说明光合作用以及对它的认识过程”;生物必修2:遗传与进化模块中的“总结人类对遗传物质的探索过程”、“分析孟德尔遗传实验的科学方法”;生物必修3:稳态与环境模块中“概述植物生长素的发现和作用”等内容。高中生物新课程教科书编写亮点之一就是增加了许多有关生物科学史的史例,甚至有些章节如必修2中遗传章节完全按科学史上对人类对遗传物质的探索过为主线来组织编写教材的各节内容,这样编写的目的是想再现知识的发生过程,力图使生物学传统结论式教学转向过程式教学,以达到既传授知识又能达到培养学生科学思维的目标。
2、科学史教学中常遇到的问题
传统的科学史教育,往往是把科学史作为一种知识卡片附加在教学内容上,教师往往以故事叙事的方式进行教学,对通过科学过程发展学生的认识能力重视不够,没有真正深入挖掘科学史的特殊教育价值来实现教学三维目标,反而让学生对科学史教学产生泛味枯燥感。如在讲授光合作用发现过程史时,如果没有从实验设计的变量,实验设计的原则,实验方法等方面挖掘组织探究式教学,只是按照科学上发现光合作用的时间顺序来介绍发现光合作用的几个简单的科学实验时,学生就会觉得无趣,因为有些结论在初中已经知道。
3、科学史教学方法的构建
建构主义理论认为,知识不是被动地接受而是由认识主体积极地构建;强调学生学习的主动性和自主性,重视学生的已有知识对学习的影响,提倡学生之间、师生之间的交流与对话,通过讨论、争辩形成统一的认识。要求课堂尽量让学生有时间和机会表达自己的见解,提出自己的观点。科学史教学自然会涉及到这方面的问题,例如,问题是怎样产生的?如何提出问题的解决方法?结论是在什么基础上形成的?当时及以后有没有人对这一结论提出异议等等。科学教育的本质就在于培养学生的理性怀疑精神和科学创新能力,只有将学生的观念与科学史中科学家的观念相互交融,进行跨越时空的对话,理解科学的本质,才可能建构科学观念。
以DNA是主要的遗传物质例析实施科学史教学过程设计
结合建构主义和新课标探究式教学理念,经过教学反复实践总结,进行有效科学史教学设计应包括以下6个环节:
(1) 提供科学争论主题(或演示某一自然现象) 教师上课一开始,就给学生提供历史上科学争论主题(或就给学生演示某一自然现象)。20世纪中叶,科学家发现染色体和遗传有关,而组成染色体的由蛋白质和DNA,究竟哪一种是遗传物质呢?这个问题曾引起生物学界激烈的争论。如果你是科学家,选什么实验材料研究好?必须指出的是,向学生揭示的某一自然现象必须是以往科学家在历史上进行理论研究的问题。学生通过观察思考,由此产生一个需要解决的问题,既能引起学生的好奇心,又能促使学生利用科学史资源进行进一步的探究。
(2)头脑风暴发散思考 教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(解释)。为了促使学生提出各种不同的观点,可采用“头脑风暴法”(即由发散性思维产生的各种方法),激发学生的想像力,促使学生各抒己见,如果你是科学家你会选择什么样的实验材料来研究?真核细胞、原核细胞还是病毒?能否找到只有蛋白质和DNA的生物?你会怎样开展实验研究?使学生以一种移情的方式,设身处地地体验历史上科学家的探究与思考。
(3)学习史料自我对比 介绍早期科学家关于这一现象的思考与实例,作为学生研究的参照系;举例说明当时其他科学家的不同观念;引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件,使学生认识到科学认识的历史局限性。艾弗里是以肺球链球菌作为研究人类传染病的模型来研究致病现象;如果你是当时的艾费里,为何会想到证明转化因子是什么物质的问题?赫尔希和蔡斯则是利用噬菌体作为研究生命遗传现象的模型。以噬菌体这一结构简单、便于操作的生物体为模型,充分体现了生物学研究中简化还原的思想。如果你是当时的赫尔希和蔡斯,你接下来会怎么做?
(4)设计实验探究体验 教师将学生分组,要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点,设计实验进行检验。让学生认识到,对同一自然现象可能有不同的解释,可以用实验检验这些观点(假设),激发学生的想像力和创造力。1928年格里菲思通过肺炎双球菌在小白鼠身上实验得知S型菌中存在转化因子,但这种转化因子究竟是什么物质呢?如果你是艾费里,接下来你会怎么想?让学生发散思考,怎样探明转化因子是什么物质的疑问。引导学生明确思路:“想办法将蛋白质和DNA真正区分开,分别观察蛋白质和DNA的作用”。由于肺炎双球菌的体外转化实验DNA提取不纯,影响了实验结果的可信度。对于蛋白质和DNA谁是遗传物质的问题,如何进一步进行探究? 学生分组以噬菌体为材料分组设计实验,教师巡回指导。选择有代表性的两个小组进行成果,征求全班意见以进一步改进。教师提问:如何实现对DNA和蛋白质分别跟踪?学生通过讨论,决定将同位素标记法引入实验设计,提高了实验方案的可行性。教师提问:如何实现同位素标记?各小组讨论,提出对噬菌体的DNA和蛋白质分别进行同位素标记的可行办法。教师继续组织讨论,两种同位素是否都标记在一个噬菌体上还是要分组实验?要求学生对两种设计方案进行比较,找出它们的区别和联系。
(5)体会科学方法和科学精神。通过这两个科学实验的学习,你有什么启发和心得?让学生各抒己见,畅谈自己的感想和体会。通过两个实验比较,使学生认识到实验的严密性与逻辑的严谨性和科学研究的多维性。围绕某个问题的科学研究往往不只是从一个角度展开的,一个观点的证实往往需要多方面证据的共同支持。艾弗里改进提纯转化因子的实验,将杂质氨基酸的含量减少到万分之二,赫尔希和蔡斯的实验中进入细菌的蛋白质的含量约百分之一,都是试图排除蛋白质在实验过程中起到遗传作用的可能性。事实上,无论是埃弗里还是赫尔希和蔡斯的实验,都没能完全排除蛋白质对结果的影响。但是,其他相关实验证据的支持使这一疑点得以消除。引导学生从人文角度分析,领略科学史中蕴涵着丰富的精神养料。埃弗里提纯转化因子花了十年左右的时间,而当他最终将结果发表时,却不被接受。八年之后,其科学价值才被承认。事实上,科学史已不止一次地表明,超越时代的科学发现注定难以为那个时代所接受。而正是在这样的逆境中,科学大师的精神、气质才得以凸现,给人以心灵的震撼与冲击;也正是在这样的曲折中,科学不迷信权威,科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例,或许能使学生终生难忘,给学生以人生境界的润泽与点化。
4、实施科学史课堂教学反思
4.1根据教学目标需求,选择编辑科学史素材
虽然新课标明确提出要注重科学史的教学和学习,但在新教材编写中由于篇幅、容量等方面的原因,并没有完全把相关的科学史都写入教材,但对课堂教学目标的达成却相当重要的史料事件,教师就有必要在课前,根据符合本节课堂教学目标的要求,通过多种途径搜集相关的科学史的文本素材和图像素材,对搜集到的相关科学史素材内容进行精心选择和适当整理编辑,突出其主题和关键事件,展示给学生,以作教材的补充,为教学服务。
4.2根据教学目标需求,侧重不同的教学价值
科学史的教育教学功能是多方面,其中蕴含着科学知识、科学方法和科学精神,在课堂教学中必须要根据教学目标需求,侧重发挥符合本节教学目标的某方面教育教学价值功能,以有利于达成教学目标,切不可为讲科学史而讲科学史,或喧宾夺主、木末倒置。如在介绍艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验时,要重点突出科学实验的严密性与逻辑的严谨性等科学方法的教育功能的一面。如在介绍DNA双螺旋结构模型创建科学史时,要重点突出发挥科学精神的德育教育功能,重点介绍沃森、克里克不畏艰苦失败克服了一个又一个困难勇于探究的科学精神和相互鼓励、精诚合作的精神,同时介绍威尔金斯和富兰克林等科学家对DNA双螺旋结构模型的建立所提供的帮助,使学生懂得合作的重要,形成在合作中学习、在合作中提高的意识。
参考文献
[1]常海波 让生物科学史走进课堂 [J] 科学教育,2007年第1期
[2]刘恩山 生物教育研究方法与案例 [M] 高等教育出版社,2008年9月
关键词: 生物科学史教学 问题化学习 探究能力
生物科学史在很大程度上就是实验探究史,其中多数实验在高中课堂上是无法体验和再现的。学生对于平铺直叙的实验史实不可能感兴趣,也不能拓展学生的思维和提高实验探究能力。如果将生物科学史的学习问题化,让科学家的思维渗透在问题中,学生就可以在尝试解决问题的过程中体验科学家探究之路,从而提升思维品质和探究能力。
1.学习目标问题化
生物科学史教学的目标是让学生了解知识发现的过程,体会科学家的思维方式和科学研究方法。如果将这些学习目标以告知的方式简单地呈现给学生,学生会认为这些东西离自己太遥远,而且面对已知结论的科学探究,学生不会激起探究的欲望。如果我们将这些学习目标隐性化、问题化,将其转变成学生身边的问题,甚至是学生自己发现、提出的问题,从而激发学生尝试解决问题的欲望,变被动接受为主动探索,学习目标便会水到渠成。
课例:植物生长素的发现
高中生物教材中科学史的学习目标大同小异,主要是让学生了解科学家的实验设计思路,体会实验设计的严谨性和科学性。将学习目标问题化后,可以将学生学习科学史转变成设计科学实验,这样,学生就由被动的学习者转变成科学发现的参与者和创造者,学习积极性自然大不相同。同时在参与和设计实验的过程中又会发现新的问题,学生的思维将得到充分发展和提升,学习目标也将上升到更高的层次。
2.学习过程问题化
生物科学史的学习过程是一种比较特殊的学习体验,由于条件所限,在课堂上进行完整的全程探究活动较难做到。因此,在生物科学史教学中的探究性学习更多的是思想实验。在思想探究中简单的对话式或呈现式教学,对学生缺乏有效的刺激,教学效果不佳。这就要求学生将生物科学史学习过程转化成以一条核心问题为主线,并围绕核心问题自我构建一系列的问题系统,并通过小组合作形式解决这些问题,最终形成完整的科学发展脉络。要让学生建立起这样的问题系统,可以从以下几个方面尝试。
2.1角色扮演策略
每一个科学知识的发现,放在其学科历史脉络中都有其特有的时代性,学生只有站在当时科学家的角度才可能发现有价值的问题,才可能体会当时科学家的思维方式。所以鼓励学生进行角色扮演,使学生提出有价值探究问题的有效策略。
如遗传基本规律发现过程中,可以进行如下教学片断设计。
师:让我们将目光聚焦到160多年前那个在学术界杂交试验盛行的年代里,如果你就是当时年轻的孟德尔,现在有一堆杂交试验的结果摆在你的面前,你会有什么样的苦恼,你又想知道哪些问题?
生:为什么子一代只有一种性状?为什么子二代又有两种性状?为什么子二代的性状比总是接近3:1……
师:以你现有的知识理论可以解决这些问题吗?
生:不能。
师:不错。当年的孟德尔就和你们现在一样,面对这么多的问题无从下手,因为没有任何现成的理论可以解决他产生的疑问。那么你现在能提出解决办法吗?
(学生随后讨论并尝试解决问题的办法。)
通过这一角色扮演后,学生将自己放在研究者的角色上,以研究者的身份思考问题、解决问题,真切体会到科学研究的艰辛与不易,才能真正走进科学家的思维世界,提升自己的思维品质。
2.2实验改进策略
从生物学科的历史发展脉络看,每一位科学家的实验设计都会受到当时科学发展水平的限制,一些实验设计会存在不足和缺陷,而这恰好是激发学生问题意识、构建问题系统的最好资源。
如促胰液素发现中,沃泰默限于当时权威主流认知的影响,并没有对实验结果进行大胆分析,也没有设计更合理的实验以进一步研究遇到的问题,而是归结为实验操作中的不可抗拒因素。教师此时可以不展示斯他林和贝利斯的实验,而是利用这一契机引导学生构建新的问题系统:沃泰默实验的关键问题出在什么地方?如何彻底排除神经系统的干扰?如何设计对照实验,让实验更有说服力?学生将这些实验思路问题化以后提出自己的改进措施进行新的研究。最后在交流评价的基础上,教师再展示斯他林和贝利斯的经典实验,与学生的实验设计进行对比,提升学生的成就感和探究知识的热爱。
2.3自我反思追问策略
在生物科学史学习过程中,自我反思追问策略是构建问题化学习方式的较高阶段。该策略更多的是在解决某一问题以后,引导学生回顾自己的思考历程,从而获得这种思考历程的经验提升。在教学中,教师可以引导学生学会追问自己:就这一内容我是如何发现问题的?我发现了哪些问题?对于这些问题我是从哪些角度思考的?我又是采用什么方法解决的?我解决问题的方法与其他同学的不同之处在哪?有没有更好的解决办法……自我反思和追问不仅仅是一种构建问题系统的策略,更是一种良好的学习习惯。在反思与追问中,学生往往能发现新的、有价值的问题,从而开展新一轮探索。
3.问题化学习的关键与注意事项
基于问题化学习的生物科学史教学关键是师生根据情境创设以问题主线为核心的问题系统。教师在实施的过程中应注意以下几点:①教师应放下包袱,实现思想和教学方式的双重转变,要让学生真正提出自己的问题;②让学生提出问题不是天马行空,而是围绕课题基础问题展开,同时教师和学生要对学生提出的问题进行一定的筛选,确定问题的主线;③问题化学习的主体是学生,只有真正投入问题的发现和探究中才能提升学生的实验探究能力和思维能力,教师在这个过程中应是引导者和领航者。
参考文献: