时间:2023-08-25 17:12:09
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高中生物科学研究方法总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
一、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。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。
二、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.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认识到必须在观察植物、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他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。
三、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”,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。
四、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。
[关键词]高中生物 生物技术实践 模块
高中生物教材的每一版本都设置了“生物技术实践”选修模块,这种专门开设以“技术实践”为主题的课程,目的在于培养学生的科学素养,提升学生的实践与探究能力。可以说,高中生物学设计“生物技术实践”模块,在教学史上是前所未有的,其意义也十分重大。
一、设计“生物技术实践”模块的意义
进入新世纪,以生命科学为主题的生物学已成为全球关注的热点。从“生物技术实践”模块设计内容来看,有的注重提升学生理解科学知识的能力;有的突出科学探究的过程,渗透科学探究的方法;有的让学生了解生物学对社会的影响;等等。可见,设计这一模块对增进学生对生物科学与技术对社会影响的理解有重要意义。与此同时,高中生物教材设计“生物技术实践”模块,让学生从不同角度及时了解比较前沿的生物学发展趋势,能全面提升学生的科学素养,还能满足学生多样化的发展需求,拓展学生的生物科技视野,提高学生的实践与探究能力。高中毕业生面临着将来的就业与科学研究的方向选择,“生物技术实践”的设置则能满足那些有志于在生物科学研究领域,特别是在生物技术领域进一步发展的学生的需要,很好地培养了这些学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力,为他们将来进一步的学习与深造奠定坚实的基础。
二、“生物技术实践”模块的主要特点
1.基础性、实践性与综合性。“生物技术实践”模块凸显基础性,让学生便于自主实践与探究。基础性,即生物科学的所有知识和理论都来源于学生的观察和实验,其中蕴含的科学理论比较简单,学生易于理解与掌握;实践性,即偏重于学生的动手实践,特别注重生物学习中的实践过程,重视实验和其他实践活动的开展;综合性,即涉及的生物学知识面比较广。例如,“进行微生物的分离和培养”“测定某种微生物的数量”等实践活动,活动内容比较简单,所涉及的理知识也很浅显,便于学生自主实践。而对于“探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用”“研究从生物材料中提取某些特定成分”“运用发酵食品加工的基本方法”等实践活动,其内容涉及“微生物学”“生物化学”“生物技术”等多个学科领域,具有一定的综合性。
2.时代性、选择性和多样性。“生物技术实践”模块充分体现了时代性、选择性和多样性。时代性,即关注现代生物技术的迅猛发展,选取部分具有代表性的生物科学和生物技术中的前沿核心学科、核心技术。比如,“尝试制备和应用固相化酶”“尝试植物的组织培养”等现代生物技术。选择性与多样性,即模块的内容标准涉及生物科学与技术的许多学科,活动层次也较为分明,考虑到学生的兴趣爱好、能力差异、个性发展和将来深造的专业选择,充分体现模块内容的选择性和多样性。
三、“生物技术实践”模块的教学建议
在高中生物教学中,教师要从“生物技术实践”模块的教学目标出发,突出学生的主体地位,让学生自主进行实践与探究活动,从而开阔学生的科学视野,促进学生更好地探究生物学知识,提升学生的综合能力与科学素养。
1.让学生自主设计实验、动手操作、收集实验数据、总结实验结果,提升学生的科学探究能力。一方面,教师要给学生提供充分的实践活动时间,适度补充相应的资料或引导学生自己搜集相应的资料,帮助学生较为系统地完成有关生物实践活动。例如,收集微生物学的知识,了解微生物学实验的安全操作技能、技术要求(即微生物学实验的无菌操作技术),感知微生物的利用等,这是学生探究的支点,也是设计本模块的初衷。另一方面,教师要放手让学生自主完成本模块的每项学习任务,组织引导学生进行探究性学习活动,提升学生自主探究的质量。
关键词:生物科学史;科学素养;新课程
《普通高中生物学课程标准》的基本理念之一是“提高生物科学素养”,生物新教材中加入了大量的生物科学史素材,如何将这些灿烂的生物科学史应用于日常教学并达到提高学生科学素养的目的,是我们每位高中生物教师应当努力思考并认真实践的课题。
一、关于高中生物科学史教育
1.生物科学史概念的界定
生物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,生动地描述他们进行科学探索的思维过程和方法。在高中阶段,我们无需对整个生物科学的发展历程进行研究,我们关注的仅仅是教材中涉及的对我们理解知识有帮助的一些经典史事,从中我们可以体会科学探索精神,领悟科学探究的一般方法。
2.科学史教育的内涵
美国著名的科学史家萨顿说过:“一部科学史,在很大程度上就是一部工具史,这些工具,无论有形或无形,由一系列人物创造出来,以解决他们遇到的某些问题。”生物教师要带领学生感悟科学前辈们的科学探究方法,以此来指导学生的探究活动。反之,学生实施探究活动又为实践科学方法提供了切实的锻炼机会。两者互相促进,体现了理论与实践相结合的模式,对提高学生科学素养具有重要意义。
二、生物科学史教育在培养学生生物科学素养方面的实践价值
1.灵活运用科学史,激发学生的学习兴趣
恰当引用教材中出现的科学史事,可以激发学生的学习兴趣。有的科学史料能够作为新课的引入,例如,在导入伴性遗传时,若教师引用教材中关于色盲症的发现过程,可以在上课伊始就把学生的学习兴趣调动起来。有的可以提高学生对学科知识的理解,例如,学习完蛋白质的相关内容后,教师可以引导学生阅读科学史话――世界上第一个人工合成蛋白质的诞生以及科学前沿――国际人类蛋白质组计划。这两个科学史料不仅可以加深学生对蛋白质知识的理解,还可以激发学生进一步学习的兴趣和欲望。
2.巧妙运用科学史,引导学生掌握科学研究方法
生物科学史一般要经历提出问题、做出假设、设计实验、实施实验、推论总结等过程,学习生物科学史能使学生理解科学的本质和科学研究的方法。如,学生学习了萨顿的假说“基因在染色体上”后,对于萨顿所运用的科学研究方法――类比推理有了一定的认识,知道这种科学方法存在局限性,即结论没有通过实验的证明,至此学生会有疑问如何设计实验能证明基因在染色体上。此时教师巧妙引入摩尔根的科学故事,摩尔根无论对自己的假说,还是对别人的学说,都一概采取依靠事实和运用实验来检验理论是否正确的科学态度。学生阅读故事的同时感悟着科学探究的一般过程。
同样,在讲授光合作用的探究历程、酶本质等生物学知识时,都可以巧妙引用科学史,让学生领悟单一变量、对照实验等科学实验原则,引导学生一步步地完成科学探究。
3.适时运用科学史,渗透科学研究精神
在教材中写入科学家的姓名和事迹,不仅是对科学家的一种尊重和褒扬,更是对青年学生的一种教育。这种教育主要是科学家人格力量、科学态度、工作精神和人生观、价值观等对学生的启发与感召。
教育学生应该拥有怀疑的科学精神。摩尔根对孟德尔遗传规律的确证过程就是最好的例子。由于摩尔根在自己所进行的实验中没能取得类似的结果,他便对遗传定律产生了怀疑,于是,他勤奋地进行了一系列新的实验,当大量的果蝇实验结果确证了孟德尔的定律之后,他不仅承认,而且还发现了新的定律。
教育学生拥有探幽入微的研究精神。当克劳德决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能时,遭到了许多人的冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎毫无意义。但是克劳德坚信这样做是十分必要的。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。
以上这些生物科学发展史中鲜活的事例,能让学生从中受到感悟与点化,进而让他们形成正确的世界观、价值观、人生观。
综上所述,教师利用生物科学史教育,可以提高学生生物科学素养,让他们掌握生物科学概念,提高科学探究能力,理解科学、技术与社会的相互关系,形成科学的态度和价值观。
参考文献:
[1]刘恩山.中学生物学教学论[M].高等教育出版社,2003.
当今,普通高中学校普遍开展的研究性学习就是把倡导探究性学习具体化,在研究性学习活动中引导学生参与探究过程,勤于动手和动脑,培养学生各方面的能力,特别是在培养创新精神和实践能力。但在研究性学习活动过程中又会遇到许多问题:教学改革的相关理论和教学实例如何与具体的研究性学习相结合;流于形式还是重在学生能力的培养;怎样把研究性学习与课程教学相结合,充分发挥生物学科的资源优势搞好研究性学习。针对以上问题,我们成立了《高中生物研究性学习能力的培养》课题组,本课题组成员都在一线从事高中生物学科的教学,大家都热爱自已所从事的教学工作,响应与倡导新课改的精神,如何通过研究性学习来培养学生的探究能力。课题组一方面加强理论学习,另一方面不断进行实践探究,探索培养学生研究性学习能力的方法与途径。
一、加强学习,领会研究性学习的意义。
第二次课程改革是20世纪50~60年代,以布鲁纳为代表的教育改革家发起的在短时间内提高美国人的智力水平与创造性的教育改革运动,出发点是提高美国的科技水平。如今课程改革之风已吹遍世界各地,注重学生能力的培养与创造性的培养已形成共识;我国教育的根本问题在哪里呢?过去过于重视应试教育而忽视学生素质的培养,忽视能力的培养,学生的创造力没有得到开发。而高中生物是一门实践性很强的科学,可以充分利用生活中的课程资源培养学生的研究性学习能力。
新课程教学改革坚持以学生为本,为了学生的一切,为了一切的学生,在教学中注重学生是学习的主体,做到重教学过程,重教学体验与教学探究,培养学生的能力与创造性。开展“高中生物研究性学习能力的培养”的研究,一方面有助于教师转变教学观念,掌握新的教学方法,适应新课程改革的要求,从而提高自己的教育教学水平;另一方面,通过对学生进行科学态度、科学精神,特别是发现问题、提出问题、归纳与分析问题、解决问题能力的培养,有利于提高学生的创新精神和实践能力,提高学生的主体性、动手能力、团队协作能力;实现学生学习方式的转变,全面提高学生的素质。
二、培养学生研究性学习能力的方法与途径。
(一)结合课堂教学开展研究性学习
课堂是普通高中教育教学的主阵地,培养学生研究性学习能力离不开课堂教学,这就要求生物教师必须在日常的课堂教学中开展研究性学习,落实对学生研究性学习能力的培养。在课堂教学过程中教师根据所教内容,创设类似科学研究的情境或途径,让学生在教师引导下,根据所学内容主动探究,用类似科学研究的方式,主动探索、发现和体验。
普通高中新课程生物学科教材与旧教材相比“特色栏目”丰富,增加了科学家访谈、问题探讨、本节聚焦、相关信息、思考与讨论、科学史话、科学家的故事、本章小结、网站登录等,这些栏目为新课程教学目标的达成起到桥梁和纽带作用,有利于在课堂教学中开展研究性学习。如:在教学“必修模块1”第2章组成细胞的分子、第2节生命活动的主要承担者―蛋白质,教师巧妙引导学生把问题讨论与一日三餐的食物相结合,理解氨基酸及其种类;运用数学的知识引导学生“思考与讨论”,认识蛋白质的多样性;在认识蛋白质的多样性的基础上理解蛋白质的功能多样性。课后通过“科学史话”、“科学前沿”拓展学生的视野,提高学生学习生物学的兴趣。对学生进行科学态度、科学精神的培养,特别是发现问题、提出问题、归纳与分析问题、解决问题能力的培养,有利于提高学生的创新精神。
(二)结合日常生活开展研究性学习
生物学科与我们的日常生活关系密切,关注日常生活,会发现我们的日常生活中提供了丰富的开展研究性学习的课程资源。生物学是研究生物的形态、结构、生理、分布、遗传和变异、进化、生态的科学。我们日常生活都离不开衣、食、住、行,这其中的每一项都与生物密切相关。由于学校的资金与设备有限,我们可以关注日常生活的课程资源开展研究性学习,例如:每个家庭买回家的食物,其中的鸡、鸭、鱼等,就是最好的解剖形态学方面的课程资源;每天上学、放学的道路两旁在一年四季都能观察到的生物就是最鲜活的生物标本,可以根据其形态进行分类识别,在校园里往往都种有许多的花草树木,这就是一个自然花园,可以观察植物的个体发育过程;通过我们的一日三餐联想衣食的来源,理解人与自然的和谐相处等等;我们的日常生活可以说为我们提供了非常丰富的开展研究性学习的课程资源。
(三)结合当地生产实践与环保工作开展研究性学习
人们所从事的生产劳动为高中生物开展研究性学习提供了丰富的课程资源。生物科学与农业,生物科学与工业,生物科学与健康,生物科学与环境保护是紧密结合的,迅速发展的现代生物技术已被广泛地运用到人类生产生活的各个领域;当然,人类所从事的生产劳动也为我们学习高中生物开展研究性学习提供了丰富的课程资源。
1 教师可以引导学生根据当地的农业生产,根据当地的生产实际确定研究性学习的课题。当地的农作物栽培技术,繁殖控制技术,主要农作物的病虫害的防治措施和效果,生态农业与绿色食品等等,都是生动的开展生物研究性学习的课程资源。如:在教学“必修模块1”第五章细胞的能量供应和利用、第四节能量之源――光与光合作用中,教师引导学生了解当地的大棚种植,探究不同颜色的光照对植物光合作用的影响。
2 教师可以引导学生了解当地的工业生产中运用了哪些生物科学技术,从网络信息中了解生物技术在工业生产中的应用,拓展开展研究性学习的课程资源。从当地的酿酒业了解酵母菌,认识发酵与食品生产;从加酶洗衣粉的生产,认识酶在工业生产中的应用,通过调查了解哪些药品和疫苗是利用生物工程技术研发的,认识生物工程技术在医药、医疗领域的应用等。
3 教师可以引导学生了解社会的经济发展与环境保护的关系,认识环境保护中的生物学知识的应用,确定课题开展研究性学习。了
解当地的生产环境,识别环境污染的种类,利用所学的生物净化原理和方法,讨论如何治理整顿环境污染的计划及作出决策;从生物学角度探索新的生产模式,做到人与自然和谐相处,保持人类社会的可持续发展之路。
三、在开展高中生物研究性学习过程中,如何使学生明确研究性学习的目的,增加兴趣,提高学生在研究性学习中运用生物学知识解决实际问题的能力,培养学生的科学素养。
关键是如何运用好生活环境与生产环境中的课程资源。教材是全国统一的,而不同地理区域的不同学校有着不同的自然环境、不同的人文历史、不同的生产历史,仅仅是为教材而教教材很难提高学生的学习兴趣;如果积极开展高中生物研究性学习,能不断提高学生用生物学知识解决实际问题的能力,达到培养学生的科学素养的目的。怎么样运用生活环境与生产环境中的课程资源开展生物学科研究性学习呢?
1.指导学生善于观察,从当地的生活、生产中发现问题,确定课题。我们在看电视剧时发现,每集的结尾必然有一悬念,深深吸引我们下集一定不能错过。学习也是这样,教师要善于创设悬念,利用学生的求知激情,开展研究性学习,使之转化为兴趣。在我们的生产、生活环境中有取之不尽的研究性学习资源,记得我在上高中生物第二章生命的结构基础、第二节细胞增殖的第一堂课时,首先提出:每位同学回忆自己熟悉的一种植物(可以是蔬菜、水果、花卉等),为什么植物能够长高、长大呢?从而导入新课――其原因之一是细胞增殖。植物细胞是如何增殖的呢?在课堂上不断引导学生进行探究,激发学生的学习热情,培养学生对研究性学习的兴趣。
2.通过开展研究性学习,运用生物知识为当地的生活、生产中遇到的问题解难释疑,能够起到理论联系实际的作用,提高学生积极开展研究性学习的兴趣。人们认识和接受新知识、新事物是一个循序渐进的过程,往往是以现有的知识、经验、感受等为基础,用已知去探索未知。在高中生物教学中开展研究性学习,恰当运用生物学知识为当地生活与生产中遇到的问题解难释疑,能够促进学生探究与创新能力的培养。巧妙运用当地生活环境与生产环境中的课程资源创造性地开展研究性学习,能够缓解当地学校的教学经费不足,教学设备短缺的矛盾。
然而,我们的学生对生物学虽有浓厚的学习兴趣,但父母和自己对生物学的认知态度并不乐观,原因是不够重视;再加上学校及上级部门的经费投入不足,导致了学生生物成绩不是很理想。
近十年来生物学已经被列入高考的范围内,而且分值越来越高,由以前的72分增加到了90分,恢复了生物学的地位。在此基础上,作为一名生物老师有必要和同学们共同研究如何学好高中生物。下面,我来谈谈我的个人看法:
要学好高中生物课,不仅要有明确的学习目的,还要有勤奋的学习态度、科学的学习方法。针对生物科学的特点,学好高中生物课应做到以下几点:
一、掌握基本知识要点,“先记忆,后理解”
与学习其它理科一样,生物学的知识也要在理解的基础上进行记忆,但是,高中阶段生物学还有着与其它理科不一样的特点。对于生物学来说,同学们要思考的对象即思维元素是陌生的细胞、组织、各种有机物和无机物以及它们之间奇特的逻辑关系,因此同学们只有在记住了这些名词、术语之后才有可能掌握生物学的逻辑规律,即所谓“先记忆”。高中生物常用的记忆方法有简化记忆法、联想记忆法、对比记忆法。要深刻理解重点知识,读书做到“六个W”, 对于一些重点和难点知识,大家要深刻理解。如何才能深刻理解呢?大家读书时要时时思考“六个W”,这六个W分别是:Who―谁或什么结构;What―发生了什么变化或有什么;How―怎样发生的;When―什么时间或什么顺序;Where―在什么场所或结构中发生的;Why―为什么会发生这样的变化。大家在思考中经常将这六个W连起来肯定会有不小的收获,这就是“后理解”。这就像画画时,先要画出形,然后才能画出神。
二、要重视理解科学研究的过程,学习科学研究的方法
生物科学的内容不仅包括大量的科学知识,还包括科学研究的过程和方法。因此,我们不仅要重视生物学知识的学习,还要重视学生生物科学研究的过程,并且从中领会生物科学的研究方法。因为现在高考总会有一个大题是让我们根据所学知识设计实验,所以现在的生物学课程很注重科学家发现某个问题并探究的过程。
三、要重视观察和实验,生物学是一门实验科学
没有观察和实验,生物学也就不可能取得如此辉煌的成就;同样,不重视观察和实验,也不可能真正学好生物课。在日常生活中也要注意观察生命现象,培养自己的观察能力。这就要求学校领导和有关部门加强对学校生物实验室的关注,能让学生实际操作。
四、 要重视理论联系实际,学以致用
生物学是一门与生产和生活联系非常紧密的科学。我们在学习生物学知识时,应该注意理解科学技术和社会之间的相互关系,理解所学知识的社会价值,并且运用所学的生物学知识去解释一些现象、解决一些问题。这就要求我们做到联系三个实际:联系自然实际;联系生活实际;联系生产实际。
五、学会思考生物问题
学习生物不仅要认识和记住一些必要的知识,还要善于通过分析综合、对比判断,研究生命现象的特征与成因,思考它们之间的相互关系,这就要懂得学会思考分析生物问题。如:运用综合的观点观察现象、分析联系、找出规律,比如有丝分裂和减数分裂中染色体和DNA的变化规律;运用对比的方法分析判断、比较异同、认识本质,如DNA和RNA的区别、有丝分裂和减数分裂的异同、光合作用和呼吸作用的异同及联系等,形成鲜明而准确的印象。学生学习时要善于观察、勇于探索、敢于思考质疑,做生活和学习的有心人。
六、学会记笔记
学习生物时还要学会记笔记,笔记是一项技巧性的活动。学习记笔记不但要求学生具有一定的书写、绘图能力,而且要求学生具有一定的学科知识和提炼笔记内容的能力。刚一开始学生可能跟不上,可适当放慢教学速度,提醒学生记笔记的内容,每节课可留适量时间让学生整理补充笔记。尤其要避免学生将笔记记为教师上课的流水账,不加选择地全部记下,也要避免将笔记记成教师板书的翻版。此外,学生还要学会归纳总结,学会图文转换,学会知识迁移等。
关键词:高中生物 实验教学 探究精神 全面发展
高中生物新课程注重课堂教学中学生主体性作用的凸显,讲究“授之以渔”的教学理念。实验作为高中生物教学中必不可少的一部分,我们作为教师,应以高中生物教材为基准,合理配置高中生物教学时间,结合新课程标准和学生的实际情况来实施生本教育,最大限度地激发学生自主学习、探究的积极性,充分展示高中生物实验教学中学生的自主能动性,从而有效地推动学生全面健康地发展。
一、创设氛围,提高学生实验的兴趣
心理学研究表明,每个健康的人都具有创新潜能,但是要把潜在的创新力转化为现实的创新力,必须要有一个激发潜能,形成创新力的环境和氛围。对中学教育来说,用创新的教学培养创新型人才,是当前教育改革的新要求和新动向。在实验教学中要通过老师的“导”,千方百计地激发学生对生物课和生物实验的兴趣和好奇心,这是培养学生兴趣的源泉。1.在实验教学的引入上结合一些经典生物学实验、生物学发展史和著名生物学家奋斗的历程,以激发学生的兴趣。像光合作用的发现,生长素的发现等经典的实验,孟德尔植物杂交的实验以及他的生平,邹承鲁等我国科学院院士在条件很差的情况下他们锲而不舍地探索生物大分子的奥秘,他们研究了是世界上第一个人工合成蛋白质――具有生物活性的结晶牛胰岛素等都是很好的实例。通过教师绘声绘色的讲述,同学们大部分会热情高涨。2.结合当今生物科学的新进展、新成果激发学生的兴趣和好奇心。如在观察DNA和RNA在细胞中的分布实验前,可以介绍当代基因工程在实践中的应用、发展以及DNA指纹在案件侦破工作中有着重要的用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发等样品中提取的DNA,与犯罪嫌疑人的DNA进行比较,就有可能为案件提供证据。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,其中还原糖鉴定实验中可以加入糖尿的测定和糖尿病治疗上的一些前沿理论,激发学生兴趣和好奇心。课后他们大多会主动查阅相关资料深入了解。3.巧妙设问,激发学生的兴趣。现代思维科学证明:思维活动是从提出问题开始的,创新学习应从学会质疑开始。在实验过程中提出一些问题,不要急着给结论,甚至是一些没有结论的问题,激发学生的兴趣和好奇心,让他们不断地去钻研、去探究。如在进行“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验”的教学时,设计以下问题:①为什么在根尖长到5cm时取材?取材的部位是什么?观察的部位是什么?②解离试剂是什么?解离有何作用?解离为什么要用质量分数为15%的盐酸和95%的酒精?其他浓度或其他药品行不行?等等这一类的问题,同学会带着问题去实验、去探究、去创新。鼓励学生大胆表达自己的观点与态度,激发学生自主学习和自主探索的欲望,充分营造培育学生创造思维和发挥学生创造潜能的氛围,引发诱导学生形成一种创造冲动,乐意进行创造性尝试。
二、转变实验教学观念,改进实验教学模式
在生物实验课教学中,经常出现学生乱哄哄的现象,教师控制不了课堂秩序。做完实验,学生不满足,教师不满意,达不到预期的实验效果。这就要求教师在继承传统优秀教学方法的同时,敢于跳出传统思路,尝试新型的实验教学模式,善于对课本实验进行改编和伸展。如在验证“酶的专一性”实验中,让学生取自己的唾液稀释后来做,效果非常明显,且温度要求不用达到60℃。这样一个改变的同时,让学生自然明白不同的酶需要的条件是不一样的。又如“观察植物质壁分离与复原”实验,在实验教学过程中,在完成基本实验要求的前提下,可对实验进行拓展延伸:(1)洋葱表皮细胞改为放在80%的蔗糖溶液中是否会发生质壁分离?能否复原?(2)洋葱表皮细胞改放在10%的盐酸溶液中是否发生质壁分离与复原?(3)洋葱表皮细胞在30%的甘油溶液中是否会发生质壁分离,能否自动复原?(4)人的口腔上皮细胞在30%的蔗糖溶液中能否发生质壁分离与复原?在整个实验课教学过程中,除了对学生实验过程的巡视、指导外,要重点指导科学研究的方法技能、正确的操作规范、对实验现象数据的处理分析,对实验结果的书面总结等。在实验过程中,教师要善于发现新情况新问题,从多角度出发进行指导,巧设疑,巧诱导,为学生营造一种敢想、敢做、巧结论、会验证的氛围,真正地让学生成为实验课的主人。
三、创设实验条件,给学生提供多动手的机会
大多数学校实验受到各种条件的制约,再加上很多教师不重视,实验室对学生很少开放,一学期下来也就做几个简单的实验,且以演示实验为主,其他时间对学生是不开放的。生物标本、仪器设备从某种程度上来讲只供参观,而并没真正用在实验课堂中。在实验教学中,教师应引导学生从生活中发现问题,提出假设,然后到实验室去进行实验探究。学校的实验设施应该在规范操作的前提下,创设置实验条件,多对学生开放,给他们提供更多的动手机会和研究探索生命规律的空间。
总之,高中生物属于科学学科范畴,实验是其基础教学内容。随着新课改的深入发展,高中生物实验教学提出了新的要求,即要注重知识的产生、形成、创新等发展过程。这对于高中生物教师来说,是机遇,也是挑战。因此,教师应运用有效的教学时间,以学生为中心,采取多元化的教育形式来促使课堂教学取得最大成效。
参考文献:
一、利用科学史,使学生确立探究意识
高中生物课程中的科学史,主要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们的创造性劳动,生动地描述他们进行科学探索的思维过程和方法,同时也对生物学发展的逻辑和社会历史背景等重大问题作出评论。我认为,学比教更重要,学会比教会更重要,会学比学会更重要;学比不学要好,勤学比被学、逼学要好,乐学比勤学更要好。引导学生充分合理地利用生物学史与所授知识之间的相互联系,有效激发学习兴趣,不仅能够培养学生的探究能力、科学精神,而且能够加深学生对所学知识的理解与运用,高效地促进学生深入学习。传统生物课堂常采用讲授法,将知识直接告诉学生,学生靠死记硬背记忆,缺乏思维活动,长此以往学生会养成被动接受的习惯,缺乏主动探究意识。而利用生物科学史丰富的资源,培养学生的探究意识,改变教师的教学方法,才能提高学生的学习兴趣,增强学生的知识运用能力。例如,在苏教版必修1第3章第2节“细胞膜的结构与功能”的教学中,我给学生出示三则材料:
实验一:1885年,奥弗顿在研究各种未受精卵细胞的透性时,发现脂溶性物质容易透过细胞膜,不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。
实验二:Danielli和Harvey分别于1931年和1935年发现细胞膜的表面张力显著低于油―水界面的表面张力,已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时,表面张力则降低。
实验三:1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气―水界面上铺展成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。
由实验一、二学生推测出细胞膜含有脂质物质和蛋白质;由实验三学生推测出细胞膜由双层脂质分子组成。可见,在课程实施过程中,有效利用科学史,抛弃直接将知识直接呈现给学生的做法,不仅能培养学生的探究意识,而且能达到促使学生“自觉学习、自主探究”的学习效果,使学生切实感受到求知探讨有收获的乐趣和幸福。
二、利用科学史,使学生学会探究方法
生物科学史上的经典实验往往体现了不同的生物学研究方法。利用对经典实验的学习,不仅能够使学生掌握科学的探究方法,而且能够促进学生灵活应用,提高思维层次。
例如,孟德尔遗传实验是运用了典型的假说演绎法。在观察一对(或两对)相对性状杂交试验的基础上提出问题,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过设计测交试验检验演绎推理的结论。试验结果与预期结论相符,证明假说是正确的,于是得到基因的分离定律和自由组合定律。在对这一经典的实例教学中引导学生总结、感悟“假说―演绎法”与科学发现之间的关系,从而掌握这种现代科学研究的核心方法,并能灵活应用解决一系列关于此方法的试验设计问题。
在生物科学史的经典实验中,还有其他研究方法,比如:类比推理法、同位素示踪法、数学统计法、模型构建法、实物模拟法、系统分析法、实验论证法等。充分利用生物科学史的资源,才能让学生体验每一种方法,感受到科学研究的多样性、丰富性。
三、利用科学史,使学生增强探究能力
探究能力是生物科学学习过程中重点培养的核心能力之一,也是高考生物学科要突出考查的学科核心能力之一。生物科学的发展历程本身就是一部关于探究过程和研究方法的科学发展史,生物学科的能力培养尤其是科学思维、问题探究、实验体验等能力的发展,离不开对科学发展过程与科学研究方法的掌握。
例如,在苏教版高中生物教材(必修2)《遗传与进化》第四章第二节“DNA复制”的教学中,第一部分“对DNA分子复制方式的推测”的内容是科学家应用科学方法揭示出的科学事实。为了让学生领悟科学研究的过程和方法,我引导学生模仿科学家运用科学探究的方法进行探究性学习,即教师先引导学生阅读美国的米西尔森和斯塔尔的实验,理解实验同位素示踪、离心方法,然后提出问题:“DNA复制方式可能是全保留、半保留、弥散复制三种,究竟是哪一种?如果是全保留,画出DNA复制一次的结果并说出离心结果;如果是半保留或弥散复制呢?”在此基础上让学生继续探究DNA复制两次的情况(甚至是更多次)。第二部分“DNA复制过程”,让学生利用课余准备的DNA平面结构模型以小组为单位演示复制过程,总结复制时的场所、条件、特点。
可见,循着科学家的思维轨迹逐步探究并建构知识,不仅能够提高学生的深入思维能力,而且能够提高学生的科学探究能力。
的日常生活和工作息息相关,研究领域涉及农业、工业、畜牧业及医学等方面,人们已经深刻认识到生物学在社会生产发展中有着
非常重要的位置。高中生物新课程标准指出,生物教学要提高学生的生物科学素养,加强生物课堂教学与现实生活的联系,注重创设有效的情境,提高学生的学习兴趣,增强学生运用知识的能力。
一、创设生活化的情境
生物这门学科与学生的日常生活十分贴近,是学生的生物学
知识来源之一,教师应抓住生物课的生活性,创设学习情境,将生活的舞台引入生物课堂。生活中的常见现象和事件以及学生的亲身经历,与生物相关的农业生产问题、社会热点问题等,都是可以利用的材料,教师可以利用这些生活中具体的事例和问题创设生
物课堂的学习情境,引导学生从生物学的角度和方法观察生活,思考生活、生产及社会发展、环境保护、科技进步等方面的问题。
二、创设生动化的情境
高中生物有部分内容理解起来有一定的难度,教材上的描述比较抽象,教师通过语言也很难完全表达清楚生理过程和物质的结构,所以创设生动形象的情境帮助学生理解非常有必要。教师要通过创设生动、形象、感性、具体的情境,加强学生对生物知识的感性认识,并由感性认识转化为理性认识,在激发学生想象力的同时,超越学生的经验和阅历,使学生获得更多的知识。比如在学习
DNA分子的结构时,就可以借助多媒体在课上向学生展示DNA
的双螺旋结构,生动直观地呈现在学生面前,这样比单纯用语言描绘晦涩难懂的碱基互补配对的原则和碱基的计算,更容易被学生理解和接受,原本抽象的知识也就变得具体可感了。
三、创设问题情境
兴趣是最好的老师,教师在课堂上如果能够很好地培养起学生对生物课程的兴趣,就能够达到事半功倍的教学效果,所以教师可以创设问题情境,让学生展开探究式的学习活动,在解决问题的过程中获取知识。教师可以在备课的时候选择设置几个紧扣教材、难度适合,又有一定探索性的问题,在课堂上提出来,让学生自己通过材料的查找和与他人的讨论,思考出问题的答案,教师再最后总结评价,发挥学生学习的独立性和自主性。
一、精心设计课堂结构,培养科学的思维能力
教师给学生传授知识的依据是教材,但教材编写主要侧重于知识的系统性,不一定适合科学的思维过程,也不一定适合教学结构。因此,教师在备课时,应对教材进行深入研究,在其逻辑结构的基础上,根据自己对教材的理解,并结合学生的实际情况,通过巧妙的构思,重新构建和设计,以形成独特的教学逻辑结构,揭示科学思维过程,使之尽可能激发学生的思维,有利于培养学生科学的思维能力。
如高中生物中关于细胞膜的结构和特点仅有几句描述性语言,这使学生感到这部分知识无思维性而言,只要记住就可以了。我在讲授这部分内容时,设计了如下课堂教学结构:
(1)让学生观察鸡蛋黄外的薄膜,对细胞膜建立感性认识;(2)展示电子显微镜下所观察到的细胞膜结构图片;(3)讲述科学家对细胞膜化学成分的分析结果;(4)让学生回忆磷脂分子的结构特性;(5)引导学生推导出磷脂分子在细胞膜上可能的排列方式,进而学生可以较为容易地推导出磷脂双分子层的基本骨架;(6)介绍细胞杂交技术和荧光标记实验,让学生理解细胞膜具有流动性的特性;(7)合理解释电子显微镜下所观察到的细胞膜结构,并理解教材中所提出的细胞膜结构模型。
这样的教学结构,容易使学生的思维始终处于活跃状态,顺着思路一步步引向深入,使他们在获取知识的同时,培养科学的思维方法。
二、精心设疑,培养学生科学探究能力
科学研究过程实质是发现问题、分析问题、解决问题的过程,也就是科学的探索过程。在教学过程中,教师主导作用的一个重要方面就是善于从教材内容和学生的心理状态出发,采用各种方式设计富有启发性的问题,创造探索的情景,激发学生思考和探索的欲望,从而达到在获取知识的同时培养他们科学探索能力的目的。
如在讲遗传物质的证据时,我设置了以下一系列的疑问和步骤,充分调动学生的思维,使其在获取知识的过程中,培养探究能力:
(1)先介绍单细胞伞藻的嫁接实验,让学生分析思考伞藻的帽形是由哪里的物质控制的。学生不难分析出,控制其性状的物质在细胞核内。(2)在此基础上设问:细胞核内有哪些主要成分?哪种成分是遗传物质?(3)引导分析遗传物质应具备的特点。(4)设问:染色体是遗传物质?染色体的组成成分是什么?(5)通过介绍噬菌体侵染大肠杆菌实验与同位素的示踪法,分析得出DNA是遗传物质以及DNA在细胞内存在的形式,使学生理解染色体是遗传物质的主要载体。
三、重视科学发现过程的讲解,让学生了解科学研究方法
在高中生物教材中有许多内容涉及到科学发现过程。在生物课堂教学过程中,重视科学发现过程的讲解和归纳,模拟或创设当时科学家探索科学真理的情景,使学生在获得知识的同时能够感悟科学家的思路,总结他们研究科学问题的一般原理及方法,有助于学生了解生物科学的研究方法,其中以孟德尔遗传规律的讲授最为典型。针对这部分的内容,我采用下列步骤授课:
(1)先叙述孟德尔关于豌豆一对相对性状的杂交实验结果。(2)设问:为什么F1只表现一种亲本性状?F2为什么会出现性状分离?为什么有3?誜1的分离比?(3)引出孟德尔的假说和对该现象的解释。(4)设问:孟德尔的解释是否合理?引出测交的概念,并讲述测交的原理和实验结果。(5)归纳得出孟德尔的分离定律以及在农业生产和预防遗传病中的应用。(6)引导学生归纳孟德尔研究问题的过程和现代科学研究中常用的一种科学方法,即假说演绎法:“实验现象假说推论验证理论”。
这样可以使学生在理解和掌握分离定律的同时,认识到科学研究并非深不可测,而是有章可循的,只要采用科学的研究方法就可对许多自然现象进行探究。通过这种循序渐进的教学,使学生在获得知识的同时得到科学方法的训练和培养。
四、强化实验教学,培养良好的科学态度
关键词:新课程、有效性教学
我国于2003年颁布《普通高中生物新课程标准》。重庆市是最后一批实施新课程改革的省市。《普通高中生物新课程标准》的基本理念对提高生物科学素养,面向全体学生,倡导探究性学习,注重与现实生活联系四方面提出了明确的要求。在新课程背景下,作为一线高中生物教师,对如何提高生物课堂教学的有效性的研究是必要而且必须的。
1.有效性教学的含义
在以前“以师为本”教育盛行的年代,教师辛苦的教,学生不想学,即使辛苦的学,但是没有进步或能力没有得到应有的发展,均属于无效性教学。有效性教学是指由学生和老师共同配合的能引起“教学相长”的一种课堂行为。当然,这种行为也可以延伸到课堂之外。所谓“教学相长”是指该行为能使教师的教学能力、教学艺术以及学生的知识水平、能力发展均得到提高。
2有效教学行为的实施
①把微笑带进课堂,创设民主的课堂环境,赋予学生课堂交流的权利。
案例1:笔者记得才进入工作岗位的时候,老教师就谆谆告诫:课堂要严肃,否则学生就不怕你,课堂就难管了。这条原则笔者一直坚持到了2009年1月。是对学生的一次调查问卷改变了笔者的观念。2009年重庆第一次诊断性考试,笔者所教的高2009级8班生物成绩很不理想,上重点的11个人中只有1个人上生物重点线。其实笔者对这个班的付出是最多的,而成绩却不如人意。随后要求学生自己总结并且给老师提教学建议。结果全部同学都有一条:“老师你多笑一笑,其实你笑起来很好看的。”是啊,回想过去的课堂,只有单调的讲,提问和学生回答。没有欢笑,提问是虚化的,回答是应付的。师道尊严在课堂是表现的淋淋尽致。这样的课堂,即使你把命都搭上,那又能如何?从此,笔者的课堂彻底的改变了,笑着提问,笑着回答,这样的氛围让师生之间的沟通很真诚。教师变的更主动。学生的主体地位便会确立。在随后的诊断性考试中,该班总分15人上重点,而生物只有2人没有达到标准。所以笔者认为:课堂“有笑”才“有效”。
②重视全体学生的学习,重视与学生(尤其是后进生)的沟通。
每位同学都参与到教学活动中来,是实施有效教学活动的先决条件。但往往受到升学压力等客观因素的影响,后进生面临的是被放弃,被忽略的尴尬局面。笔者对部分学生进行调查发现:40%的学生选择逃避,近50%的这类学生感觉被同学遗忘,被家长和老师放弃。只能通过奇装异服,违反校规校纪等人们对他们的关注。要提高整个课堂教学的有效性,取得良好的教学效果,就必须解决好后进生的问题。
③积极开展课余自主性学习活动
由于受到课时的限制等因素的影响,那些让学生体验研究过程、探究课程的内容,很难在课堂上去完成。于是想到了利用课余时间进行一些关于生物探究性学习方面的自主性学习活动,达到对生物课堂教学有效性的补充。
案例2:利用课余时间学习微生物的培养(选修教材)
众所周知,很多微生物人们用肉眼是看不到的。为了让同学们体验到微生物的存在,学习微生物的培养方法,达到对教材知识的巩固,笔者想到了让同学们自己制作酸奶。提供器材为酸奶机2台,其余材料自备。要求1天后上交作品:酸奶一杯,实验报告一份。下面是其中一个小组上交的自己设计的实验报告单。
酸奶的制作
实验目的:学习怎样培养微生物
实验原理:……
实验材料:蒙牛纯牛奶一小盒、天友酸奶(含有活性双歧杆菌)……
实验步骤:
(1)灭菌:容器用开水冲洗。
(2)把一盒240ML的纯牛奶倒入容器(其中有微生物生长繁殖所必须的5种营养成分中的水、无机盐、C源[脂肪]、N源[蛋白质],缺乏的是生长因子)。
(3)接种:把天友酸奶倒10ML左右于纯牛奶中。
(4)培养:把容器放入酸奶机中培养8小时。
实验结果:8小时后取出酸奶观察,颜色:淡黄色,形状:豆花状。品尝:有酸奶的香味,没有甜味。
问题:(1)缺乏生长因子双歧杆菌为什么能生长?
(2)怎样观察到双歧杆菌的形态?
笔者在想:当有这样一份实验报告摆在你面前的时候,是不是觉得应该有一种成功的喜悦感呢?
④注重教师自身素质的提高
有效教学行为的实施主体虽然是学生,但教师的作用仍然是不可替代的。所以教师素质的高低也是决定教学是否有效的重要因素之一。如重视集体备课,重视向参与新课程标准制定的专家学习,撰写经验文章重视教学反思都是提高教师素质的有效途径。
主要参考文献
⒈新课程与高中生物教学上、下册(北京师联教育科学研究所编,学苑音像出版社)
⒉生物学通报(2009年第5期)
关键词 生物科学史;探索;兴趣
高中人教版新课标生物课本教材的编写注重与生物科学史的融合,这在教材的编写上与老教材是一个明显的区别,《普通高中生物课程标准》明确规定,应注重学习生物科学史的内容,例如, “必修一:分子与细胞”模块中, “分析细胞学说建立的过程” 生物膜流动镶嵌模型 “说明光合作用以及对它的认识过程”;“必修二:遗传与进化”模块中, “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3:稳态与环境”模块中,具体内容标准包括“概述植物生长素的发现和作用”等内容。教学过程中,教师可以利用生物科学史,有目的的引入教学活动中,将间接指知识转化为具体的知识,培养学生对生物的兴趣,促使他们探索生命的规律。
一、通过生物科学史培养学生的兴趣,调动学生思维的积极性。
生物科学史中,有很多重大的成就,都来源于生物的兴趣,比如说讲解沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型的构建,克里克不是生物学家,反而是物理学家,但是两个人为什么能取得如此巨大的成功呢?学生自然会有此疑问,虽然具有不同的知识背景,但他们对DNA双螺旋都具有浓厚的兴趣,经过和沃森的合作,反复验证,终于构建出DNA的双螺旋模型,学生通过学习,就知道要获得成功,自己就应该对知识有兴趣,才会研究,才会探索,也才能取得成功。
二、通过对生物科学史的学习培养科学的精神价值
生物科学史不仅是科学的奋斗史,而且是一个艰难曲折的过程,例如, 生物科学史中“光合作用的探究历程”从十八世纪普利斯特的实验一直到二十世纪40年代探明卡尔文循环,光合作用的探究经过200多年的时间,才基本完成探索过程,又如,孟德尔的豌豆杂交试验,其研究成果是遗传学的两大定律,对后人研究遗传学具有很大的实用价值,但是很遗憾,这一伟大理论在当时孟德尔时,却没有得到人们的认可,被人认为是无稽之谈,知道埋没了三十年后才被人认可.通过这些实例的学习,学生认识就能认识到,成功并不是一蹴而就的,深刻体会到科学之路并不是一帆风顺的,而是充满了艰辛与挫折,要想获得成功,就必须树立正确的科学价值观,勇于面对挫折和失败,培养百折不挠、坚忍不拔的意志和品质。特别是学习上后进的学生,能从真实的例子受到思想教育. 科学无坦途,每一次的发现,无不经历无数次的挫折,不迷信权威,敢于向权威乃至强权挑战的勇气;甘于寂寞的牺牲精神;为科学不计个人得失的宽广胸怀;高尚的人格情操对学生潜移默化的影响.
三、通过生物科学史培养学生的探究精神
生物科学作为众多生物学事实和理论组成的知识体系,是人们在不断探究的过程中逐步发展起来的。就是说,整个生物学的历史就是一部探究的历史。生物学家的探究过程,是学生模仿探究性学习方式的最好材料。在教学中运用生物学史是对学生养成探究式学习方式的最好熏陶,从而提高学生的探究意识和探究能力,例如,促胰液素的发现过程,1902年,斯他林和贝利斯从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质促胰液素。1905年,他们提出了“激素”这一名称,并提出激素在血液中起化学信使作用的概念,从而发现了人类认识的第一种激素,促胰液素的发现本身就是一个探究过程,其实科学史的内容在很大程度上反映了科学家的探究活动与方法,能够作为学生理解科学探究、掌握科学方法的范例。
四、通过生物科学史培养学生学习生物探索生物的方法
生物科学史中讲述了很多科学的方法,这些方法都是比较经典的科学研究的方法,例如,孟德尔豌豆杂交试验中,运用的假说-演绎法,摩尔根试验中的类比推理法等,这些都是非常好的科学方法,学生通过学习,了解这些方法,对以后的生物探索就会进行模仿性学习,运用到生物探索中。
总之,生物学史是人类从古至今对生命研究的过程,不仅包含了复杂深邃的科学知识又具有丰厚的人文底蕴。通生物科学史的学习是学生们接触这门自然科学的第一步,对于培养学生的生物学兴趣以及树立学生正确的科学态度和价值观具有重要的意义。教师在教学过程中要注重学生科学知识的学习,更要注重学生情感目标的教育,提高他们的科学素养,以史为鉴,培养他们的观察能力、识别能力、探索精神。
参考文献:
[1]玛格纳.生物科学史[M].百花文艺出版社,2002.
[2]张迎春,汪忠主. 生物教学论[M] .陕西师范大学出版社,2003.
[3]萨顿.科学的生命[M].商务印书馆,1987.
[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