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關鍵詞:生物科學史;高中生物;育人作用
生物科學史作為一種寶貴的教育資源,其獨特的視角以及豐富的內涵使它具備多種的教育價值。選擇在課堂教學中合理的引進相應學科的學科史料,不僅能有效提升學生的學習興趣,還能進一步激發學生的求知欲,有利于培養學生嚴謹的科學態度以及永不厭倦的探索精神。
一、生物科學史在高中生物教學中的育人作用
1.引導學生,加強生物學知識體系的構建所謂生物科學史,即生物學知識與理論成果的形成過程。只有讓學生充分了解了知識的形成過程,才能幫助學生構建完整的生物學知識體系。因此,高中生物教師在開展教學活動時,應將生物科學史貫穿于教學過程中,通過對生動事例的講述,引發學生的好奇心,激發學生的學習興趣,讓學生在了解生物科學史過程逐漸培養起科學積極的情感態度。如,在《高中生物選修2》及《選修3》中便有著許多的生物科學史材料,如“抗生素史話”“核移植技術發展簡史”與“試管嬰兒之父張明覺”等。這些極具趣味性的生物科學史材料極易激發學生的興趣。對此,教師可在實際的教學過程中,引導學生深入討論這些問題以吸引學生的注意力,使學生在學習生物學相關知識時始終保持著強烈的好奇心,這樣能夠在提升課堂教學效率的同時增強學生的生物學素養。2.領會生物,形成學科唯物辮證、發展與和諧思想對待生活唯實不唯上,對待科學研究唯真不唯前是每一位科研工作者都應具備的基本素養,也唯有如此才能讓科研工作取得更加輝煌的成果。因此,高中生物教師在實際的教學過程中,也應有意識的培養學生這種求真務實的科學態度,以推動生物學科的健康發展。如,在《高中生物必修2》中有關于法國博物學家拉馬克與英國博物學家達爾文在信奉神創論時代,通過大量的觀察與思考后所提出的進化學說與自然選擇學說的相關記載。并在此中著重強調了達爾文的進化論是以豐富的事實為依據,經過論證生物的變化過程,讓生物學擺脫了神學的束縛逐漸靠近科學。由此可見,任何科學上的重大發現都離不開科學家們“勇于質疑、敢于探索、求真務實”的科學精神。并且,通過對以上案例的研究我們不難發現,發現科學的基本在敢于懷疑。因此,高中生物教師在日常教學過程中應積極引進生物科學史,以培養學生這種“勇于質疑、敢于探索、求真務實”的科學精神。
二、生物科學史在高中生物課中的應用探討
1.利用生物史引入課題在高中生物教學中積極利用生物科學史,不僅有效吸引學生的注意力,還能激發學生的求知熱情,進而保證課堂教學的效果。例如,在進行《高中生物必修2》第一章“遺傳因子發現”的相關內容學習時,教師便可先引導學生思考:“為何只能‘種瓜得瓜、種豆得豆’,而不能‘種瓜得豆,種豆得瓜’?”為何孩子與自己的父母有如此多的相似之處等。通過提問的方式引發學生思考,并鼓勵學生勇敢闡述自己的觀點。此外,學生在思考過程中,教師可順便為其講述遺傳之父孟德爾的相關故事,激發學生對孟德爾的了解興趣,促使學生主動關注他所進行過的豌豆試驗,學會遵循前人的膠布去探尋遺傳學的奧秘。通過這樣的教學方式,不僅加深了學生的學習印象,還促進了學生對知識的理解與掌握。因此,面對豐富的生物史資源,作為生物教師應考慮如何才能將這些資源充分利用于高中生物課堂,以激發學生的學習興趣,保證課堂教學效率。2.直接利用史料講解生物概念、理論在進行一些生物相關概念的講解時,通過對其發展歷史的講解,能讓學生清楚地掌握概念的來龍去脈,進而理解該概念的意義。因此,高中生物教師在教學過程中,可通過引進生物科學史的相關資料來闡述部分生物學觀點,促使學生更深入的掌握與理解。例如,在進行《高中生物必修2》中“現代生物進化理論”的相關概念教學時,教師可先為學生講述達爾文的相關事例,讓學生了解前人是如何看待生物進化這一問題的。然后為學生講述該理論經過了怎樣的驗證與推導才形成了現代的進化理論,又是經過了怎樣的發展才被人們普遍接受與理解。由此向學生證明,任何重大的科學發現都是基于“勇于質疑、敢于探索、求真務實”的科學精神。總之,良好的生物科學史教學,應從中選取適當的教材材料,運用恰當的教學手段,才能達到最佳的教學效果。因此,高中生物教師在教學過程中引進生物科學史資源時,應注重材料的選擇,并有意識的培養學生敢于質疑、勇于探索、求真務實的科學精神,為學生未來的發展打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]裴容,伍春建.生物科學史在高中生物教學中的育人作用[J].教育與教學研究,2015,29(4).
關鍵詞:生物科學史;科學素養;新課程
《普通高中生物學課程標準》的基本理念之一是“提高生物科學素養”,生物新教材中加入了大量的生物科學史素材,如何將這些燦爛的生物科學史應用于日常教學并達到提高學生科學素養的目的,是我們每位高中生物教師應當努力思考并認真實踐的課題。
一、關于高中生物科學史教育
1.生物科學史概念的界定
生物科學史是以生物科學產生和發展的過程為輪廓,以科學發展歷程中帶有重大轉折作用的課題及事件為主線,用翔實的資料論述科學家的創造性勞動,生動地描述他們進行科學探索的思維過程和方法。在高中階段,我們無需對整個生物科學的發展歷程進行研究,我們關注的僅僅是教材中涉及的對我們理解知識有幫助的一些經典史事,從中我們可以體會科學探索精神,領悟科學探究的一般方法。
2.科學史教育的內涵
美國著名的科學史家薩頓說過:“一部科學史,在很大程度上就是一部工具史,這些工具,無論有形或無形,由一系列人物創造出來,以解決他們遇到的某些問題。”生物教師要帶領學生感悟科學前輩們的科學探究方法,以此來指導學生的探究活動。反之,學生實施探究活動又為實踐科學方法提供了切實的鍛煉機會。兩者互相促進,體現了理論與實踐相結合的模式,對提高學生科學素養具有重要意義。
二、生物科學史教育在培養學生生物科學素養方面的實踐價值
1.靈活運用科學史,激發學生的學習興趣
恰當引用教材中出現的科學史事,可以激發學生的學習興趣。有的科學史料能夠作為新課的引入,例如,在導入伴性遺傳時,若教師引用教材中關于色盲癥的發現過程,可以在上課伊始就把學生的學習興趣調動起來。有的可以提高學生對學科知識的理解,例如,學習完蛋白質的相關內容后,教師可以引導學生閱讀科學史話――世界上第一個人工合成蛋白質的誕生以及科學前沿――國際人類蛋白質組計劃。這兩個科學史料不僅可以加深學生對蛋白質知識的理解,還可以激發學生進一步學習的興趣和欲望。
2.巧妙運用科學史,引導學生掌握科學研究方法
生物科學史一般要經歷提出問題、做出假設、設計實驗、實施實驗、推論總結等過程,學習生物科學史能使學生理解科學的本質和科學研究的方法。如,學生學習了薩頓的假說“基因在染色體上”后,對于薩頓所運用的科學研究方法――類比推理有了一定的認識,知道這種科學方法存在局限性,即結論沒有通過實驗的證明,至此學生會有疑問如何設計實驗能證明基因在染色體上。此時教師巧妙引入摩爾根的科學故事,摩爾根無論對自己的假說,還是對別人的學說,都一概采取依靠事實和運用實驗來檢驗理論是否正確的科學態度。學生閱讀故事的同時感悟著科學探究的一般過程。
同樣,在講授光合作用的探究歷程、酶本質等生物學知識時,都可以巧妙引用科學史,讓學生領悟單一變量、對照實驗等科學實驗原則,引導學生一步步地完成科學探究。
3.適時運用科學史,滲透科學研究精神
在教材中寫入科學家的姓名和事跡,不僅是對科學家的一種尊重和褒揚,更是對青年學生的一種教育。這種教育主要是科學家人格力量、科學態度、工作精神和人生觀、價值觀等對學生的啟發與感召。
教育學生應該擁有懷疑的科學精神。摩爾根對孟德爾遺傳規律的確證過程就是最好的例子。由于摩爾根在自己所進行的實驗中沒能取得類似的結果,他便對遺傳定律產生了懷疑,于是,他勤奮地進行了一系列新的實驗,當大量的果蠅實驗結果確證了孟德爾的定律之后,他不僅承認,而且還發現了新的定律。
教育學生擁有探幽入微的研究精神。當克勞德決心把細胞內部的組分分離開,探索細胞內組分的結構和功能時,遭到了許多人的冷嘲熱諷,認為把好好的細胞弄碎毫無意義。但是克勞德堅信這樣做是十分必要的。經過艱苦的努力,他終于摸索出采用不同的轉速對破碎的細胞進行離心的方法,將細胞內的不同組分分開。
以上這些生物科學發展史中鮮活的事例,能讓學生從中受到感悟與點化,進而讓他們形成正確的世界觀、價值觀、人生觀。
綜上所述,教師利用生物科學史教育,可以提高學生生物科學素養,讓他們掌握生物科學概念,提高科學探究能力,理解科學、技術與社會的相互關系,形成科學的態度和價值觀。
參考文獻:
[1]劉恩山.中學生物學教學論[M].高等教育出版社,2003.
關鍵詞 高中生物 科學史 HPS教育 校本課程開發
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
1 前言
20世紀80年代起,西方科學教育界開始將HPS教育――科學史、科學哲學、科學社會教育作為新的科學教育范式用于科學史教學,提出了包括6個環節的HPS教育模式。我國也在《高中生物課程標準(實驗)》實施建議的教學建議(七)中明確提出注重學生對于生物科學史的學習,對提高學生的科學素養很有意義。那我國生物科學史的教學現狀如何?是否可以實施HPS教育?
選取廣東實驗中學、佛山一中、汕頭東廈中學等六所高中的高一、高二學生進行“高中生物科學史教學現狀”的問卷調查,并對授課教師進行訪談,可以發現學生對科學史學習很感興趣并認為教材應該適當增加素材,但由于不是教師授課的重點和課余學習時間不夠,科學史并沒有充分發揮其價值。教師們則表示由于課時限制及自己的知識水平有限,沒辦法在短時間內將科學史的科學方法、思維抽提出來傳授給學生,也缺少相應的教學方法指導。要想在我國更好地實施HPS教育進行生物科學史教學,就必須解決正課課時不夠、教師知識儲備不足、集中學習和訓練的機會匱乏等困難。因此筆者提出開發HPS教育融入生物科學史的校本課程,其意義有以下幾點:(1) 補充教材中的科學史知識、增加學習課時、實現集中訓練,有助于培養學生生物科學素養;(2) 為生物教師進行科學史教學提供應用素材和教學參考;(3) 響應現課程標準中“注重學生生物科學史學習”及即將頒布的新課標中“開設有特色的校本課程”和“豐富校本課程內容”的要求;(4) 順應國際科學教育改革的趨勢,拓寬國內HPS教育的研究領域,為實踐應用提供參考。
2 高中生物HPS教育融入科學史的校本課程開發設計
2.1 課程目標的確定
根據科學素養的內涵和所涉及的范圍,以及核心素養生命觀念、理性思維、科學探究與社會責任4個維度來設置以下的三維課程目標:
知識目標:明確高中生物一些核心概念的科學發展史進程;講述生物科學發展史上的大事件。
能力目標:獲得科學問題分析和探究的哲學思維;掌握科學探究能力及研究方法;培養批判性思維和創新能力。
情感、態度與價值觀目標:重走科學家之路,體會探究過程中觀點的碰撞與爭論,體會科學探究的辛酸曲折;分享科學家成功的喜悅,感受合作的力量,體會技術革新對生命現象研究的推動作用,領悟科學和技術的關系;增強學科的學習興趣,提升科學素養及教育科學本質觀。
2.2 課程名稱及內容的確定
考慮到課程名稱要有一定的吸引力,且在這門課中要盡可能地幫助學生在思維上穿越回生物科學史上重大發現的現場,讓學生像科學家那樣思考,像科學家那樣探索,和科學家一起經歷探究的曲折心酸與成功喜悅,所以確定該校本課程名為“穿越!生物科學史的15個大場面”。
從知識角度看,核心概念是學好生物學科的關鍵,其發展歷程可以有效幫助學生深刻理解核心概念及構建生物學科知識體系,所以該校本課程的主要內容可以選取生物核心概念的發展歷程來講授。根據對高中生物核心概念的分析,以下發現歷程非常重要:必修一的蛋白質、生命系統、生物膜系統、酶、細胞呼吸、光合作用、細胞分化;必修二的遺傳因子的發現與定位、遺傳物質的確定及傳遞、變異與進化;必修三的動植物生命活動的調節、生態學核心概念發展的探究歷程等。
從能力角度看,學生不僅要從核心概念的科學史中獲得科學研究思維和科學探究能力,更應該將這些思維與能力應用到探究自己生活中的科學研究歷程上。因此,在該校本課程中可以增加一些學生身邊的科學熱點事件的發現歷程來引導學生應用所學的HPS視角分析科學史,提高生物科學素養,比如青蒿素的發現等。還可以適當增加一些科學探究歷程中有趣的實驗來訓練學生的科學探究能力,比如用面粉制面筋的蛋白質發現實驗、DNA雙螺旋的模型制作等。
從情感、態度與價值觀看,學習生物科學史是讓學生愛上生物的有效方法之一,在該課程教學過程中要注重對學生學習生物的興趣培養。教師可以在講解專題時推薦相應的科學名著,并展示名著中對該段科學史的敘述及評價,進而培養學生閱讀科學名著的興趣,增強科學素養。此外,還可以準備一些精致的科學史小視頻,讓學生在輕松、愉悅的探索氛圍中與科學家一起探索與發現。
基于以上分析,確定該課程的內容主題(表1)。
2.3 HPS教育融入科學史的教學案例設計
2.3.1 使用HPS教育模式進行設計
HPS教育模式在教學中主要分為6個環節。首先,教師陳述本節課要探討的自然現象,引導學生進行頭腦風暴,提出他們對現象解釋的不同觀念。接著,教師為學生鋪墊歷史背景,講述科學家的觀點,引導學生選擇一種自己支持的觀點來設計實驗(包括思維實驗過程),并通過進行實驗呈現科學家觀點的檢驗過程。最后總結與評價,以科學家的歷程向學生滲透科學探究的本質,并對比當時社會背景下不同科學家的選擇,讓學生深刻認識到成功的關鍵,加深對科學本質的理解。上述HPS教學模式實施的流程示意見圖1。
2.3.2 使用HPS視角進行設計
HPS教育強調的是以科學史、科學哲學、科學社會三個視角共同學習科學史,所以教師在教學設計上應特別注重三者的融合。比如教學素材的選擇要能體現三者的關系,教學環節的設計要圍繞三者展開,教學過程的實施要注重引導學生綜合運用三個視角對科學發展歷程進行討論和反思、總結與評價。
2.3.3 設計教學案例的素材來源
經過大量的閱讀與篩選,筆者選擇出一些科學名著和關于科學史、科學哲學和科學社會的書籍供備課參考(表2)。
2.4 課程學時及授課對象的確定
校本課程的標準課時是18課時,因此教師可根據實際情況對15個專題進行課時分配。從課程主題來看,雖然高二學生比高一學生具有更多相關的知識基礎,但筆者認為授課對象可以不限于高二學生,在實際授課中同時包括了高一和高二的學生。這樣,實踐后可以研究該校本課程更適合在哪個年級開設,或都適合,從而完善和調整課程設計。
2.5 課程評價方式的確定
針對該課程的三維目標及出發點(提高學生生物科學素養),設置以下的課程評價方式:
知識目標的檢測:課堂小測、課堂反思問卷檢測、生物必修課學科考試(輔)。
能力目標的檢測:科學探究能力、創新能力、批判性思維的量表測驗。
情感、態度與價值觀目標的檢測:科學本質觀、生物學科學習方法、態度與興趣的問卷調查。
3 課程開發的特色
從生物科學史教學存在的問題出發來設計能夠解決教學困難的校本課程,這種開發校本課程的思路給高中生物教師進行科學史教學和校本課程開發提供參考。教師可根據自身學校特色及需求對該校本課程設計進行適當的調整。在此之前,將HPS教育融入高中生物科學史作為校本課程開發的研究尚未見報道,這樣的結合不僅為教師們提供了教學思路和素材,也滿足學生“適當增加科學史素材”的需求,在一定程度上可以改善生物科學史的教學現狀。
一般的生物課堂上只能為學生提供分散的、有限的科學史學習機會,而校本課程則可以提供集中、長時間的學習和訓練,這對學生科學素養和教師教學水平的提高非常有意義。此外,該校本課程還秉承“知識能力方法并重,動手動腦趣味無窮”的特點,還原學生完整的教育生活,發展學生的多元性格與能力。
參考文獻:
[1] (美)奧爾頓?比格斯等著.廖蘇美等譯.科學發現者叢書?生物:生命的動力上冊[M].杭州:浙江教育出版社,2008,2.
1 探究式教學的意義
1.1 素質教育呼喚探究式教學
在我國,全面推進素質教育已經成為21世紀基礎教育改革的重要方向。隨著《面向21世紀教育振興行動計劃》中跨世紀素質教育工程的實施,建立一個適應21世紀需求的、充分體現基礎教育性質和素質教育精神、促進每個學生全面發展、讓學生真正成為學習主人的基礎教育新體系,已經成為當前國家基礎教育改革中的一件大事。然而,現實的課堂教育往往強調掌握知識的數量和掌握的精確性,強調的是對己有知識的記憶,學生的學習成了以模仿、訓練和背誦為主要特征的維持性學習。生物探究式教學是在教師的指導下師生共同創設問題情境。學生主動查閱有關資料文獻。提出解決問題假設,設計多種驗證實驗方案。親自動手操作實驗,觀察記錄實驗現象和實驗事實,對數據進行加工處理、分析、概括、推理、判斷獲得結論,并將結論拓展應用遷移。在這一教學過程中,強調以學生為中心,以探究為主的教學,倡導學生主動參與、探究發現、交流合作的學習方式,注重學生的經驗與學習興趣。改變教學過程中過分依賴教材、過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象。因此,探究式教學是實施素質教育的最有效途徑之一。
1.2 時代和學生的發展需要探究式教學
當人類進入21世紀時,快速增長的知識,世世代代積累起來的知識,像無邊無際的“崇山峻嶺”。使人們很難從整體上去把握它,再刻苦的學生僅僅憑借記憶、傳承,又能領略到這“崇山峻嶺”中的多少風光呢?所以適合這個時代要求的,應該是具有終身學習能力的人才,具有現代意識和創新能力的高素質人才。“知識的獲取固然重要,但掌握知識的過程和方法更為重要”。而學生的發展只有適應了時代的發展,才能在激烈的競爭中。立于不敗之地。才能為社會做出卓越的貢獻,同時也改變了自己命運。探究式教學注重學生自己建構知識的過程,注重學生在探究過程中學習能力和創新能力的培養,所以開展探究式教學是時代的需要,是學生發展的需要。
1.3 高中生物學科非常適宜開展探究式教學
生物學是一門實驗科學,觀察和實驗是生物科學基本研究方法。許多生命現象、生物學規律是通過實驗手段被揭示的。在中學生物教學中,“探究式教學”具有較強的操作性,因為生物和人們的生活緊密相關,易于觀察生物學的諸多成果來源于科學觀察和實驗,現代生物學研究也是當今熱點,因而是較適合于開展探究式教學和引導學生研究式學習的學科。
2 高中生物學教學中開展探究式教學的途徑
2.1 啟發學生對科學史的探索性學習
科學史的學習能幫助學生領悟科學研究方法和科學認識模式。為探究性課題的開展提供基本的思路和方法,有利于學生從科學發現過程中體驗成功,激發學生學習和探究的積極性,為學好生物學知識打下良好的基礎。重視介紹生物科學的發現過程,給學生以科學態度、探索精神的啟示,培養學生科學的探索精神。如在遺傳學授課中,在專門介紹孟德爾的生平、職業和他著名的豌豆雜交試驗設計思想,數據分析和結論,實驗的科學性、艱苦性和嚴謹性的基礎上。同時還應講述豌豆遺傳的特征以及孟德爾所選的成對性狀基因正好分布于不同染色體上的客觀事實,使學生同時認識科學發現的偶然性。使他們對科學發現的全過程有一個完整的認識。又如在進化論的授課中,不僅應講進化論的定律和概念,還應著重講授達爾文隨“貝格爾”號科考的發現和思索過程。如怎樣從不同大陸同種動物的差異發現物種的可變異性,從不同種動物的相似性以及化石記載生物變異的連續性推導出生物進化的觀點,使學生對從科學現象的觀察和歸納到科學定理的產生有明確的認識,以喚起學生探究自然的一種欲望和激情。
2.2 注重文獻資料信息的收集、獲取手段以及整理能力的培養
文獻資料信息的收集、獲取手段以及整理能力的培養,是生物探究式教學法的重要一環。如前年全國“非典”暴發流行后,針對學生對了解SARS病毒的渴望和生物課程對流行病發生規律,預防方式和個人良好衛生習慣的培養的需求,可以布置學生通過圖書館、上網、拜訪專家老師等途徑收集“非典”的相關資料并分組交流所獲信息,經過整理和交流后,取得更主動、生動、深刻的效果。
2.3 充分利用現代化的教學手段
充分利用現代化的教學手段。創設問題情境,激發學生探索的欲望是中學生物探究式教學的一種有效方法。在生物學教學中,我們可以利用多媒體投影儀、顯微投影儀、幻燈、教學軟件及課件等媒介。使知識從聲、像、圖等多個層面立體式的呈現,增加學生的學習興趣和理解探究的深度。
2.4 走出課堂,接近自然
探究式教學要注意引導和鼓勵學生走出課堂,接近自然。大自然是生物學最廣闊和現成的課堂,又是人們賴以生存的環境。認識自然,了解自然,愛護自然的意識是生物課教學的重要任務。因此生物教學中應多培養學生觀察、探究和愛護大自然。如上“被子植物的個體發育”一節課時,可組織學生到校園觀察各種各樣的花,使學生不僅了解有關花的知識。同時對五彩繽紛的大自然和生物的多樣性有了進一步認識,培養了愛護自然,保護自然的情感。
3 結論
總之,生物學科的素質教育的實施是一個長期的、復雜的過程。生物探究式教學也是在不斷探索中得到發展和完善,它需要我們大家共同的努力。
參考文獻:
關鍵詞:高中生物教科書 負面性 科學
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 文章編號:1672-1578(2015)06-0073-01
1 我國高中五個版本的生物教科書
目前,全國各地學校使用的高中生物教科書主要有五個版本:人教版(朱正威,趙占良主編,人民教育出版社出版),山東版(張時新主編,中國地圖出版社出版),江蘇版(汪忠主編,江蘇教育出版社出版),河北版(劉植義主編,河北少兒出版社出版),北師大版(吳相鈺,劉恩山主編,浙江科學技術出版社出版)。這五個版本的教科書雖在教材編排體例、插圖、課后習題等的設計上各具特色,但主要的知識點、內容仍保持一致性。
2 我國高中生物教科書的負面性
2.1遏制了學生的好奇心
在以教科書為主要教學、學習、考試用書的背景下,一手資料和教材在高中地位較低,大多數學校沒有為教師和學生提供這樣的資源。除了教科書以外,學生們看到的永遠是再加工后的知識點,不可否認這樣保證了知識的系統性,但如此一來,僅有教科書的學習和教學限制了學生和教師的眼界,遏制了學生的好奇心及對科學的深入認識,不利于培養學生真正的科學思維。
2.2限制師生思維及對科學方法的掌握
對高中生物教科書知識內容的編排要有三問:what?why?how?“what”是對知識的基本概念和內容的介紹,“why”是深究知識的來源或對出現問題的探析,“how”是對知識的延伸或應用。只有這三點一一貫通,才能真正學有所用。生物教材編排者和生物學工作者必須認識到,高中生物學課程作為自然科學課程只有知識體系這一個維度是不夠的,應當均衡的考慮四個維度,才能有效地完成高中生物學課程的任務。
我國高中生物教科書的編排還主要是圍繞“what”這一基本階段的學習,即“知識體系”這一維度占據大幅內容。例:在高中生物課程中“孟德爾的豌豆雜交實驗”是非常重要的一節,可以讓學生分組在課堂外進行,把真實的過程和結果互相分享。如此能留給學生探究的機會,從而讓學生掌握科學探究的方法,進而形成科學探究的思維。這樣的過程不只讓學生記住了知識點,更讓學生在參與中見證了科學的真實力量,這便是對“how”最好的解讀。
阻礙了實驗教學活動的開展 實驗是人們從事的具有創造性的活動。因此,從嚴格意義地講,學生在實驗室的活動不一定具有實驗的性質,但在重復前人生物科學實驗的基礎上能更好的認識生物科學,亦能激發學生的創造性。我國中學生物學課程標準中倡導探究性學習,就是要強調實驗在生物課程中應具有科學特征。
我國不同地區的社會、文化、經濟及教育財政投入等存在著較大差異。教科書上大多是規范性實驗,經濟狀況好的學校有條件組織進行正規的生物學實驗,而經濟欠發達地區的學校就很難組織學生開展生物學實驗,實驗課的開設率尤其是探究性實驗的開設率很低,新課標中“倡導探究性學習”就成了無源之水無本之木,“面向全體學生”的教育理念難以真正落實到實處。
3 減少我國高中生物教科書的負面性影響的措施
3.1盡量為師生提供第一手的生物學資料
1975年國際圖聯在法國的里昂召開的圖書館職能科學討論會上,一致認為圖書館的功能主要是四種:①保存人類文化遺產;②開展社會教育;③傳遞科學情報;④開發智力資源。而對我國的高中學生而言,圖書館卻成了他們補習功課的場所,無暇去認識與傳承圖書館所保存的人類豐富的文化遺產,教科書蒙住了本應熱切求知的雙眼。教師要引導學生去校圖書館自由借閱,使學生養成良好的借閱習慣,鼓勵學生多了解這些一手書目。一般而言,雜志和專業期刊更新快,信息和知識都比較前沿,使生物學的學習能適應時代的發展,拓展學生的視野。
3.2補充和完善生物科學史
高中階段正是學生形成科學思維的重要階段,通過科學史的學習,體驗科學家探索的歷程和科學精神。高中生物教科書需重視生物科學史的教育,對科學史的教學不可只是幾筆帶過,教科書要補充和完善生物科學史教學內容,真實、客觀而全面描述科學發展史,不可扭曲科學史的面貌,這不僅是對科學家們的尊重,也是對學生學習的尊重,因為科學史也是歷史的一部分,學生只有面對真實的科學歷史,才能學會以批判的眼光審視科學理論,領悟科學產生過程,培養勇于質疑與實事求是的科學精神。
3.3高中生物教科書的選擇、開發和使用
除了五個版本的教科書可供選擇外,不同地區可根據當地的具體情況另行編制具有趣味性、拓展性的小冊子。如生物實驗條件受限制的地方可根據當地的情況編寫生物實驗小冊子作為教科書的輔助教材,其中各類實驗的日期設計、實驗材料的選擇、課時的安排等可自由依據當地的氣候、生態情況、經濟狀況合理編排設置。這也符合我國對“校本課程”的開發理念,“校本教材”的編寫及出版不僅增強了教材對地方、學校和學生的適應性,而且能切實考慮到不同地區、不同學校學生的認知背景與需要,還能凸出學校特色,彌補教科書的負面性影響。
總之,我國高中生物教科書要切實依據《普通高中生物課程標準(實驗)》,不要讓新課標成為擺設,更不要讓教科書使用價值大打折扣。自然科學是在不斷自我更新、自我否定的過程中得以發展和完善的,高中生物教科書的發展也是如此,正視其負面性,發現存在的問題,探尋解決策略,才能更好地發揮其積極正面的作用。
參考文獻:
一、通過生物科學史“解讀”科學方法,重現科學巨匠的探究歷程
生命科學史是以生物科學產生和發展的過程為輪廓,以科學發展歷程中帶有重大轉折作用的課題及事件為主線,用翔實的資料論述科學家的創造性勞動,生動地描述科學家科學探索的思維過程和方法。它作為學生實施科學探究的范例無疑是實施科學方法教育的一個有效途徑。高中生物教材中有許多關于生物科學史的教學內容,如酶的發現、光合作用的發現、生長素的發現、遺傳物質的發現等。這些科學發現本身就是科學家科學實驗(探究)的過程,教師可以充分利用這些素材,幫助學生尋著先人的足跡,在享受科學探究的快樂中受到科學方法的教育。應注意的是,用科學史對學生進行科學方法訓練,要防止將科學探索的過程固定化,應以活潑多樣的形式誘發學生的創造性思維。例如,孟德爾分離定律的發現過程以教師的簡述為主,而自由組合定律則應以學生討論為主,特別是孟德爾應用正交和反交兩組測交實驗的結果來檢驗假設的合理性,對學生的思維訓練具有重要作用。
二、通過知識(包括概念、原理、規律)的教學“滲透”科學方法,培養學生科學探究品質
生物學概念是反映生命現象和生命過程本質屬性的一種思維方式,是生物事實的抽象。借助于這種概括、抽象的思維方式,人們找到了復雜的自然世界的簡單規律,建立了假說、模型等抽象的思維方式。
生物科學方法教育就是要幫助學生生動活潑地、主動地從諸多事物及其變化中去尋求規律、構建科學概念。科學概念的形成,常用的科學方法策略有以下幾點。
1.建立在豐富的事實基礎上,運用歸納法提煉生成。只有相關的事例越豐富,才有可能抽象、概括,從而形成一種理性的解釋和表述,即概念的初步建立。例如,“細胞是構成生命的基本結構和功能單位”,這是一個基于大量觀察,觀察動物、植物、其他生物的身體結構,運用歸納推理得出的一個結論。并不是只有施萊登、施旺分別用顯微鏡觀察植物、動物的結構,還有其他許多學者先后觀察了各種生物材料,才總結出這一科學概念。這樣的教學目的是引導學生認識到必須在觀察植物、動物等多種細胞基礎上,也才有可能建立這一概念。
2.概念教學時要注意聯系生產生活實際,通過舉例演繹生成。如在學習“頂端優勢”時,可呈現幾個生活現象:園林工人修剪行道樹,對盆栽花卉進行造型等,從分析這些生活現象中獲得對頂端優勢的感性認識。以此引導學生進一步列舉自己所熟悉的例子,諸如“果樹整枝修剪”、“茶樹摘心”、“棉花打頂”等例子,通過這些事例幫助學生理解概念。
3 .概念教學時要重視實驗。觀察和實驗是研究自然科學的基本方法,通過實驗,可以提高學生對概念的認識。例如,在學習“滲透作用”概念時,教師可先進行滲透裝置的演示實驗:根據觀察滲透裝置中長頸漏斗內液面的上升或下降,指導學生進行分析和討論,對兩組實驗現象進行比較與分析,引導學生將問題的焦點集中于半透膜兩側的物質分子大小的差異,最后得出滲透作用即水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。并讓學生設計坐標系,用數學模型(坐標曲線)表示三種運輸方式過程中物質的濃度梯度、氧氣供應量與物質的運輸速度之間的關系。這樣的概念教學中充分“滲透”科學方法,便于生成概念。
三、通過實驗“體驗”科學方法,感受科學探究過程
生物學是以實驗為基礎的科學,回憶和解讀生物科學史中的實驗僅是生物教學中的一小部分,學生親歷實驗是實驗教學的主要內容。新課標中安排了大量的“演示”、“實驗”、“做一做”,把實驗與其他教學內容緊密地結合在一起,使實驗成為高中生物教學中“教”的手段,也成為“學”的手段,更是學習、認識科學方法的手段。例如,人教版必修1教材中“酶在細胞代謝中的作用”一節,教材重點安排學生做過氧化氫在不同條件下分解速率的實驗,教師要通過引導學生做實驗并得出結論,從而切身體會到酶具有很高的催化效率及其生理意義。通過實驗使學生充分體會控制變量(理解自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗),假說方法以及用圖像法(繪坐標圖區別酶和無機催化劑催化效果比較等)等科學實驗方法,這樣的教學有助于培養學生的科學探究能力。同時利于培養學生敢于質疑、敢于創新、大膽猜想的科學精神和態度價值觀。
四、通過解題“理解”科學方法,形成“生物思想方法”
“學以致用”,科學方法教育的最終目的無非是提高學習者的科學探究能力,而在高中生物教學中一個重要的落腳點無非是解題和運用能力。近年來的生物高考試題更加重視對學生生物學科素質和能力的考查,如科學態度、意志品質、合作精神、觀察能力、動手能力、分析和解決問題的能力和科學探究的方法等。以實驗題為例,從實驗設計的角度,挖掘科學研究方法教育的合理因素,幫助學生歸納科學方法的基本過程,并加深學生對這些過程的理解,就是十分有效的科學方法指導。
①生物實驗設計的過程就是科學方法理論的應用過程,分析并完成典型的高考生物實驗設計題實際上就是一次科學方法知識的實踐和檢驗。
②高考試題的設計都比較嚴密,尤其是生物實驗的設計有較強的邏輯性,有利于培養學生科學縝密的邏輯思維習慣。
③高考導向作用的力量是不可估量的,生物科學研究方法以高考試題的形式出現對教師和學生的引導作用非常巨大。
【關鍵詞】生物科學史 有效教學 發展趨勢
【中圖分類號】g633.91 【文獻標識碼】a 【文章編號】2095-3089(2014)03-0178-01
一部生命科學史就是一部激動人心,催人奮進的史書。在生物教學中恰當地針對具體教學內容及教學目標,從學生的認知水平出發,適當的選取或處理相關的生物科學史,將其作為教學內容的一個組成部分,融入單元課題的教學之中,引導學生從有關科學史的學習中接受教育和啟發,培養學生吃苦耐勞,敢于動手,勤于動腦,敢于探究的能力。
我國古代大思想家孔子說:“知之者不如好知者,好之者不如樂知者”。著名心理學家皮亞杰說:“所有智力方面的工作都依賴于興趣”。前蘇聯著名教育家蘇霍姆林斯基說:“如果教師不想辦法使學生產生情緒高昂和智力振奮的內心狀態,就急于傳授知識”,那么這種知識只能使人產生冷漠的態度,而使不動腦筋的腦力勞動帶來疲勞。因此,我個人認為, 正確地選取生物科學史來傳授知識能夠激發學生內在學習興趣和學習動機,讓同學們愉快地學習知識和享受課堂。從而開發出學生的真實潛力,提高學習效率。一個國家未來的競爭在于科技的競爭,而科學技術的培養要從青年學生抓起。科學教育就是對他們的培養的最好方法之一,所以,在未來的生物教學中,生物科學史將在課堂上占據著重要地位,有很好的發展趨勢,主要體現在以下幾方面:
一、科學史教學能夠充分地激發學生學習興趣
在課堂教學中,“好的開始就等于成功的一半”,讓學生學起于思,思源于疑,讓他們產生企盼、渴知,欲答不能,欲罷不忍的心理狀態,由此激發學生的求知欲,引發學生的積極思維,激發學生學習興趣,例如:在講酶作用時,先把科學家發現酶的過程呈現給學生一個鐵籠子里裝著一塊肉,放入小鳥的胃里,過一段時間不見了,這時學生就會把所有的注意力都集中到這個問題上來。
一石激起千層浪,此時學生發現不能用頭腦中已有的知識來解釋一個新問題或發現新知識與頭腦中已有的知識相悖,產生了“認知失衡”,在學生努力求知,變“失衡”為“平橫”的過程中,學習主體活力得到了有效體現,思維得到了發展,解決問題的能力得到了提高但同時也得向學生指出,科學史本身也是一個不斷修正和完善的過程,從而又激起他們想探究興趣。
二、利用史實材料能夠突破教學重點和難點
在生物教學中,幾乎每一章都有各自的重點和難點。每一位教師攻克難點的方法也不一樣。本人認為,很多難點利用科學史來講解科學家的實驗更容易讓學生理解和接受。例如:在講授《細胞核的結構和功能》一節的時候,讓學生理解細胞核功能就比較困難了,這時候,我們就可以利用科學家做過的幾個有關細胞核的實驗。通過實驗,讓學生從易到難,從感性到理性,由淺入深,化抽象為具體的求知認識,這符合學生認識邏輯,從而攻克難點。具體做法如下,用多媒體課件展示傘藻嫁接實驗,通過這個實驗,學生可以清楚地認識到細胞核控制著生物體的遺傳性狀。然后又通過向學生展示變形蟲切割實驗,從而讓學生得出細胞核控制著生物體的代謝過程,從這兩個史料著手,給學生以感性認識,讓學生在原有認知結構的基礎上主動構建新的知識,得出“細胞核控制生物體遺傳和代謝”。這一理性認識,達到預期攻破教學難點的效果。
三、科學史教學有利于教師教育水平的提高
科學家的經典實驗中涉及的知識除了生物知識外還有物理、化學等知識,所以在教學中光有生物學專業知識常常不能滿足研究的需要,還需化學、物理等相關知識。這就需要教師要不斷完善自己的生物專業素養,構建多元化知識結構。教師在處理教材中科學史部分時要使學生真正體驗探究的過程,教師自己首先要進行理論學習,在備課上下功夫。在教學中不斷實踐、不斷功進、不斷提高。
總之,生物教學是一種獨具特色的表演藝術,而科學史就是這部藝術的靈魂。只有抓好生物科學史教育,在教學上最終才能取得教學相長的效果。
參考文獻:
[1]馬麗.生物教學中的語言藝術
[
【關鍵詞】生物;教學;實踐
研究性學習是以培養學生的創新精神和實踐能力為根本出發點,將這一全新的學習方式帶進生物課堂教學中,這是學習方式的變革,也是從培養學生單純地掌握知識轉向解決實際問題的能力的轉變。以往的學習方式多數是以獲得系統生物學知識為主,目的在于增加學生的知識儲備,培養學生的應試能力。而在研究性學習活動中,學生不僅自主建構生物學科的知識體系,而且能培養自己綜合運用生物學知識解決實際問題的能力。在高中生物教學中,開展綜合實踐活動有以下幾個特點。
一、從封閉走向開放
高中生物研究性學習是在學科知識基礎上,擴展學生學習的機會與經驗,圍繞生物學問題進行綜合性學習方式。
學習的內容呈現開放性。學生在探究中,從課題的選取、資料的收集、方案的提出、探究過程的實施、到成果的交流,都充分體現自主性,教師是引導者和協助者,是開展綜合實踐活動的全程指導者。
學習形式從規定性轉向開放性。教師不再規定“動作”,而是學生根據自己的課題特點靈活運用,可以采取個人獨立完成、小組集體攻關等多種形式,可以調查研究、實驗查證或理論探討,使課程成為“體驗課程”,師生成為“學習的共同體”。
在此教學過程中,教師要改變傳統的教學方法,努力提高自身素養,引導學生通過討論、探究、實驗等多種形式,鼓勵學生積極主動的學習。
高中生物研究性學習不僅注重學習的結果,更注重學生在學習過程中的體驗、參與程度與協作精神以及學習過程中所體現出來的創新精神和實踐能力。
在評價方式上,評價時教師應注重過程性評價與總結性評價相結合;定性評價與定量評價相結合;自評與他評相結合等開放的評價方式。這樣通過多元化的評價方式引導學生充分發展。
二、積極開展探究性實驗
探究性實驗是高中生物教學中開展研究性學習的主要形式,在不破壞學科知識的邏輯性和系統性同時,教師應適當穿插一些與生物學科教學內容有關的實驗小專題的探究活動。
學生所選取研究性課題可以是高中生物課本中的探究性實驗,還可以是課本中介紹有關知識作鋪墊的驗證性實驗的轉換。在實際操作上主要經歷3個階段:進入問題情境—實踐體驗—表達交流。例如,關于影響酶活性的探究性實驗專題,以“探究低溫對過氧化氫酶活性的影響”為例:現象觀察(鮮肝煮熟后不能催化H2O2分解上聯想并提出問題(低溫是否影響酶活性)——作出假設(低溫下酶活性弱等)一預期實驗結果—設計實驗(對照原則、單因子變量原則、重復原則,以及設計并繪制數據記錄表等)--實驗材料的準備和實施實驗—結果的獲取和分析(結果是否支持假設)。這一過程由學生小組討論并實施,體現了基本的探究程序。初始階段,教師結合實例對學生進行科學探究基本過程的輔導是必要的,否則探究就可能顯得零亂無序、不知所措。另一方面,教師又必須讓學生了解科學研究是錯綜復雜的。
這些探究活動課題通常較小,常圍繞生物學科某個概念或原理進行。探究課題有的來自生物教材,有的來自學生的實際生活,活動多隨堂進行,更多地體現了“穩態的探究”特征,即在一定的科學原理的指導下,發現并積累知識,原理本身被認為是正確無誤的。
在學生開展活動時,教師不僅要正確引導,促進他們發散思維,還要滲透科學探究的“神”,即科學探究的求知精神、進取精神和求實精神,以便學生從探究學習過程中領悟科學探究的本質,形成正確的科學態度,否則研究性學習就會演變成徒有形式的機械訓練,無法使學生體驗探究的樂趣,最終導致他們喪失學習生物學的興趣和熱情。
三、引入生物科學史的學習
科學不僅是關于自然奧秘的知識體系,而且是人類p&q自然不斷變化發展的過程。生物學概念和原理既是研究性學習的基礎,又可作為探究的對象。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物界的軌跡,了解科學家怎樣發現問題、分析問題、解決問題,理解科學的本質和生命科學研究的方法,感悟和體驗科學家的創造性思維和探索精神。教師利用極其豐富的生物科學史材料進行探究,是開展生物學研究性學習常用的方法之一。
四、圍繞科技資訊開展研究性學習
生物學教學中的探究的形式有多種,除實驗探究和科學史模擬探究外,還有生物科技新進展的科技資訊探究等。這類課題的探究能引導學生關注社會、經濟、科技和生活中的生物學問題,體現STS精神。教師從科技(科普)雜志或互聯網上選取社會關注的、與生物學有關的理論,圍繞科學探究過程的特點設計一系列的問題(或在提供鋪墊的基礎上讓學生發現并提出問題),引導學生深入思考、分析、討論,不斷尋找證據以深入解決問題的思路和方法,從而提高學生對科學。過程本質特征的i&N,發展學生的邏輯思維能力和批判性思維能力。諸如:轉基因動物的培育,轉基因食品安全性研究,人類對濕地生態系統的影響,瘋牛病、非典的病原體研究等。
1 通過生物發展史,培養學生思維和科學的探究方法
1.1 展示科學家的思維過程,培養學生的思維能力。教學中應該引導學生循著科學家的思維歷程去親身體驗一番,探究得出結論的具體思維過程。并適時讓學生大膽作出種種設想、猜測,讓他們無拘無束地去思考、去討論、去爭辯。同時要求學生將自己設計的方法與科學家所采用的實驗方法進行比較,找出自己方法中的不足之處。通過這這種方式的教學,科學思維的全過程充分地暴露出來,學生不僅能從中獲取科學知識,更重要的是受到科學思維的熏陶。
1.2 從生物學史中學習科學的研究方法。在生物學發展史中,每一項重大發現都是各種科學研究方法綜合運用的結果。教師應充分地把科學家們獨到的科學思想和方法滲透到知識傳授中,啟迪學生領會科學方法,且能運用到實際的實驗設計中。
2 創設探究性實驗,促進學生主動探究
可通過將模擬實驗、驗證性實驗設計為探究性實驗,為學生提供一個能動腦思考、交流、合作、親自探究創新的空間,激發學生的求知欲,促使學生主動探究,使學生的知識水平和探究能力在探究過程中逐漸增長起來。
例如:“植物細胞的質壁分離及質壁分離復原”實驗,這是一個驗證性實驗。在完成教學目標后,我們可引導學生向探究的方向邁進:①實驗材料,是否只能選用洋蔥外表皮細胞,其他植物細胞可以嗎?盡量選用紫色部分的意義何在?②實驗試劑,除了蔗糖溶液,可改用其他試劑嗎?試劑的濃度呢?③實驗操作方法,有沒可改進或簡化,可提高實驗效率的?
學生經思考、實踐和探討后,得出結論:①其他植物細胞也行,但洋蔥外表皮紫色部分,液泡呈紫色,原生質層和細胞壁區分明顯,在顯微鏡下觀察質壁分離現象十分清晰;②蔗糖溶液粘性強,易污染顯微鏡。根據滲透作用原理,其他試劑也行,比如可用經濟易制的NaCl試劑。而試劑的濃度不能太高,否則易導致細胞死亡,無法質壁分離復原;濃度太低,實驗沒有現象或不明顯;③操作方法可改進為直接把蓋玻片掀開,滴加外液。這樣,一方面可以減少了幾次重復滴加和用吸水紙吸引的步驟;另一方面又避免因操作不當污染了顯微鏡。
看到學生探究的熱情高漲,我結合這個實驗,引導學生探究某植物細胞的細胞液濃度。有了這個驗證性實驗作為背景,學生設計起來就容易得多,設計實驗的方法和思路與原實驗基本相同,將原來只滴加30%蔗糖溶液,改為分別滴加10%、20%、30%、40%等不同濃度的蔗糖溶液,分別觀察植物細胞質壁分離來估測細胞液的濃度。
通過此實驗不難發現,學生從以前按部就班,到現在能在實驗過程中發現問題,改進方法,并由此設計實施探究性實驗,能力有了一定的提高。學生也發現自己通過實驗更好地掌握了植物滲透吸水原理,對自己所做實驗結論也較滿意。
可見積極引導學生去思考、去探索,比簡單的驗證更能培養學生的實驗技能和創新能力。這樣做不僅可使學生牢固掌握知識點,而且激發了學生探究的熱情,培養了學生的創造性思維能力。
3 指導學生設計探究性實驗