发布时间:2023-09-24 15:32:49
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇生物科学定义,期待它们能激发您的灵感。
关键词 服务学生;微课开发;旅游专业;核心课程;中等职业学校
中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1008-3219(2015)26-0013-04
微课,本质是一种视频学习资源。视频学习资源可永久保存,自定进度,为学生自主学习、个性化学习、随时随地学习提供了最大可能。视频形式更能立体、直观呈现知识与方法,在线优质视频学习资源一旦形成聚集效应,推广价值不容忽视。“微课”这一资源形式符合中职生学习现状、习惯与思维,为增强学生学习主动性、积极性和信心提供了最大可能。
一、开发定位:服务学生“学”,实行“一对一”的教学服务
通常,微课资源开发主体是教师,在资源开发过程中,过多关注教师群体对资源的定位与价值取向,而在一定程度上忽视了真正的学习主体――中职生。因而,为凸显中职生群体的主体地位,应将微课定位为教师针对某些典型知识点(重点、难点、疑点、考点等)而精心设计开发的一对一服务学生“学”的在线学习资源。
中职生是一个相对特殊的学习群体,群体基础知识不扎实,个体成绩参差不齐。如何调动中职生学习积极性,可从以下几点突破:一是提供一对一的专属教学服务,即学习者的主体地位得到前所未有的尊重;二是按照个体喜爱的资源形式与学习节奏开展个性化的自主学习,即学习者可以自主安排学习进程;三是依托丰富的学习资源与课堂一对一辅导,确保学习者最大程度掌握学习内容。
二、开发主体:教育教学与游戏技术深度对接
服务学生“学”的微课资源开发,团队组建至关重要,需从三个层面来考虑:一是负责微课内容设计、脚本撰写、微课制作的核心教学团队,即教育教学一线骨干专业教师;二是负责小游戏与小动画制作、视频包装、平台设计、素材深加工等技术支持团队;三是负责微课系统设计、团队运作、过程把控等研究评估团队。一线骨干专业教师既是微课开发者,又是微课使用者;既是教学设计者,又是视频制作者,承担着最核心部分的开发工作。教师团队在微课内容选取、难易度设置、知识点落实、评价反馈等方面具有微课开发先天优势与经验,但微课本质是具有教育价值的视频资源,这一属性决定微课开发过程中必须考虑视频呈现的节奏感、欣赏度、交互性,确保视频对于中职生而言具备吸引力。因此,引进有游戏开发基础的公司,组建技术支持团队,主要负责处理视频剪辑、字幕处理、色彩调试、呈现手法、小动画小游戏制作、教与学平台设计、视频在线交互等工作。微课开发中需要有一支研究评估队伍,主要负责顶层设计,慎重研究选题,合理组建团队,规划开发进度,保证视频质量。同时,聘请高校课程专家、行业企业人士共同把脉微课开发。
三支团队分工明确,各司其职,围绕杭州中职旅游专业微课大赛、学期主题教研活动、专题微课开发培训、微课开发现场论证会等形式,实现团队成员面对面交流对接。依托精品微课开发QQ群、有渔教学网站等线上平台,实现团队成员线上线下无缝对接。
三、开发原则:学生主体,沉浸交互
(一)短小且精悍
一般一个微课时长5~8分钟,以MP4格式为主,容量在100M以内,便于传播共享,做到随时随地学习的最大可能。微课内容选取合适,语言表达舒适,画面呈现精美,素材精挑细选,呈现方式与角度恰当,需要精确到每一个字句,每一个画面,体现“微”的精悍。同时充分立足专业特性,内容设计紧贴行业需求、情境语境创设富有行业气息等。微课内容并不因微课短小的要求而削弱,同样的知识点,通过视频让学习者“触觉视觉听觉一体化”,也即手脑眼耳并用,书面化的知识点反而更聚焦、更形象、更立体,学生能更集中注意力、更短时间内而习得,所谓达成“微言大义”之效果。
(二)碎片有逻辑
信息碎片化时代,学习也正经历碎片化,要从碎片信息中系统地获取想要的知识,而不是被太多碎片转移注意力。碎片化学习会成为一种全新高效的学习方式。微课承载大量基于一定逻辑关系的碎片知识信息,按照“整合―碎片―整合”的思路,相应构建出“学科―专题―学科”的微课程体系,确保微课资源“价值性”。
(三)沉浸并交互
微课学习本质是将网络这个学习空间设计成一个虚拟的教学场所,电脑前的学习者能够自然地与环境(包括通过网络相连的其他学习者、指导者)进行实时的交互,全身心投入到学习中,以形成“沉浸式网络环境”。
提供“情境感”学习环境。微课学习缺失教室学习的现场感,面对面交流的真实情境,而学习必定是在交流建构中完成的,学习者与电脑无法对话,必须通过各种情境的创设来实现,如通过动画、故事、小游戏、背景音乐等一体创设。
创设“存在感”学习状态。情境的创设始终要围绕学习者进行,学习者是网络环境的主角,善于制造一对一专属服务的网络学习环境,如支持学习者文字输入、符号输入、语音输入等。
产生“实时感”交互体验。接纳信息―作出反馈,这是典型的网络信息运作机制。学习者对环境的刺激和环境对学习者的反应实时自然,如设计在线问答与反馈、积分奖励、在线交流等,确保微课资源“交互性”。
【关键词】生物 课堂教学 “一定”的讲解 反例教学法
反例教学法是指教师呈现少数精选的特例,引导学生进行批判的一种教学方法。因为反例教学法是从教学实际中来的,所以此种教学方法具有真实、生动的特点,能激发学生积极的情感,引起学生内心的共鸣,活跃学生的思维。反例教学法使用得当,一定能收到比正面切入更好的效果。
1. 光合作用一定需要叶绿体吗?
举个简单的反例吧,蓝藻是原核生物,并没有叶绿体这种细胞器,但它依然能够凭借体内的藻蓝素进行光合作用,把太阳能转化为有机物中稳定的化学能,所以光合作用必须要有光合色素,但并不一定需要叶绿体。
2. 生态系统中的生产者一定进行光合作用吗?
反例是硝化细菌只能进行化能合成作用。生产者属于自养生物,因此包括:
①进行光合作用的绿色植物;②进行化能合成作用的细菌,如硝化细菌、硫细菌等;③进行光合作用的细菌,例如光合细菌等。
光合作用和化能合成作用都是自养的方式。主要不同点是:直接能源不同,光合作用的直接能源是光能,而硝化作用的直接能源是化学能,硝化细菌将氨气氧化,形成硝酸:
2NH3+3O22HNO2+2H2O 2HNO2+O22HNO3在这两步反应中都释放出化学能,将无机物合成有机物。
3. 动物在生态系统中的成分一定是消费者吗?
不一定。动物绝大多数是消费者,有少部分是分解者,如屎克螂、蚯蚓,甚至大型动物如秃鹫等。
4. 进行有氧呼吸的生物一定有线粒体吗?
不一定。好氧细菌,专性好氧菌,兼性厌氧菌等细菌只有核糖体而无其它细胞器,也能进行有氧呼吸,原因是含有跟有氧呼吸有关的酶,它们散布在细胞质基质内,有的也在细胞膜内膜上。效率是比拥有线粒体的细胞低的,而线粒体是真核生物主要提供能量的“动力车间”。
5. 单细胞的生物一定是原核生物吗?
不一定。酵母菌是单细胞生物,但是真核生物。原生动物都是真核生物,但也是单细胞的生物。例如:草履虫,变形虫。
6. 酶的化学本质一定是蛋白质吗?
不一定。酶的化学本质大多数是蛋白质,少部分是RNA。
化学本质是RNA的酶指核酶。核酶是具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂。它的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。核酶与蛋白质酶相比,核酶的催化效率较低,是一种较为原始的催化酶。
7. 真核细胞中的DNA一定分布在细胞核中吗?
不一定。DNA主要在细胞核内,线粒体,叶绿体的基质也有。
8. 真核细胞中的RNA一定分布在细胞质中吗?
不一定。RNA主要在细胞质内,还有少数在细胞核和核糖体内。
9. 所有的植物在生态系统中一定是生产者吗?
不一定。 如: 菟丝子不能进行光合作用,只能营寄生生活,所以不属于生产者。
10. 生态系统中所有的细菌一定是分解者吗?
不一定。营腐生生活的细菌是分解者,而硝化细菌能进行化能合成作用,属于自养生物。在生态系统中属于生产者。
11. 基因一定存在于细胞核中吗?
关键词:教学改革;自主学习;以学生为中心
中图分类号:G642.0 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)033-000-01
《商务定量分析》是将《管理统计学》与《运筹学》两门管理类专业的专业基础课内容按照企业经营管理活动的需要整合而成的课程,课程内容涵盖描述统计、推断统计、预测分析、规划分析、决策分析等基本定量分析知识,注重培养学生理性思维发展,锻炼学生深入研究问题的素养和撰写分析报告的能力,为其今后在管理岗位的进一步发展打下基础。但是,《商务定量分析》通常在学生学习了高等数学、线性代数、概率论及数理统计等数学基础理论课程后开设,学习过程中需要学生具备一定的数学基础,这就造成了部分数学基础较为薄弱学生在学习过程中感到课程有一定的难度,以致于产生厌学态度,而同时学有余力的学生又希望深入学习,因此在传统的“以教师为中心”教学理念下的教学活动使得课程的教学效果大打折扣。
“以学生为中心”的教学理念提倡“让学生自己去发现和创造知识”,由传统的“课堂、教师、教材”向“学生、学习、学习过程”的转变。承认学生的个体差异,教师通过多种教学手段引导学生自主构建学习体系,在教学过程中不断通过教学评价了解学生的学习效果,不断改进教学,提高教学教学效果。
基于以上两点,在《商务定量分析》课程从课程内容设计、教学方法和手段、教学评价等三个方面进行了一系列的探索。
一、以实用性为原则构建课程内容主体框架
《商务定量分析》课程教学目的在于从实用性角度培养学生从事管理类岗位的基本职业素养和能力,因此课程内容也主要围绕企业经营管理活动相关内容而展开,内容涉及面较广,注重知识的应用,理论够用即可。因此课程多与实际经营活动中的案例相结合,通过实景式学习背景激发学生学习的热情,打破传统的统计学、运筹学只注重理论忽视应用的模式,让学生在学习的过程中能够切实感受到知识的实用性,从而产生浓厚的学习兴趣。
但是少部分学生也有继续深造研究的需要,因此对于这部分学生,可以在教师的指导下完成课程延伸知识的学习,完成下一步深造的知识储备。
二、多种教学手段相结合促进学生自主学习
引导学生自主学习、构建学习体系是“以学生为中心”的教学目的,因此教学目标设置、教学材料组织以及教学方法运用方面都应围绕该目的展开。
1.明确教学目标促进学生自主学习
根据学生的个体水平在每个知识模块中设置基本目标、提升目标以及晋级目标等三个等级的教学目标,三个学习目标的学习难度是逐渐增加的。教师在学生开始学习每个模块之前都会对该模块的三级学习目标做出提示,以便于学生在自主学习过程中参照三级学习目标进行有针对性地学习和训练,在模块的总结和复习中有目的的对学习内容进行回顾,满足不同基础的学生的学习要求。
2.基于基础理论应服务于知识的运用的原则设置教学内容
教学内容弱化传统教学中对于统计学、运筹学中定理、公式的推导过程而注重于数据分析方法的应用,相关理论做到够用即可。与此同时,通过教师对知识的进一步梳理,在传授知识的同时侧重于学生解决实际问题的能力,各模块的课后思考题和作业的设置既能够让学生牢固掌握基础理论知识同时又能够通过较为复杂的案例分析完成对基础知识应用能力的提升锻炼,这就要求教师在教育教学环节对各模块的知识体系做出详尽的分解,合理设计教学内容、教学环节。
3.丰富多样的教学材料拓展学生的专业知识
围绕学生的兴趣,从经济、生产、质量、物流、人力资源、财务等多方面丰富教学材料,让学生在阅读教学材料的同时对企业经营管理有宏观的认识,从学生个人的兴趣角度出发,有针对性地选择他们所感兴趣的专业知识进行深入的思考和探讨,告别传统教学中由一本教材贯穿整个课程的教学模式。这对教师的课程准备工作带来了新的挑战。
4.多种教学手段辅助教学过程
传统的教学往往是教师讲,学生听的模式。以学生为中心的教学中则可以采用小组讨论、辩论、案例讨论、角色扮演等多种以W生为主的教学手段,在教师的组织下完成学生通过自主学习就能够完成的内容,而教师在课堂上的讲授将主要围绕学生自主学习过程中遇到的难点问题给予及时的指导。其次,运用信息化手段将教学目标、教学材料、教学内容设计可以满足学生随时随地学习的愿望,是实现自主学习的必要支持手段。
5.重点强调计算机软件的使用技能
当今社会,计算机已成为人们工作中不可缺少的工具,在数据分析领域,计算机的作用更是重要。学生在校学习期间如果能掌握一到两种计算机分析软件,将会为他们未来的职业发展奠定良好的基础。因此在课程的教学过程中,避免了让学生进行长篇累牍的手工计算,取而代之的是常用的计算机软件完成复杂的数据处理和分析功能,如Microsoft Excel、SPSS等软件的学习都能够起到让学生开阔视野的作用。而且当今的学生具备很强的自学能力,他们完全可以在教师的指引下,通过教学材料的自学、网络搜索、讨论学习等手段初步掌握这些软件的使用。
三、合理的学习效果评价及时反馈教学效果
根据各个学习模块的不同特点设定合理的学习效果评价体系,一方面为学生自测学习效果提供了依据,另一方面为教师进一步改进教学方法提供了依据,是学生学习过程的重要组成部分。在教学组织过程中要注意学习效果的及时反馈才能起到应有的效果。学习效果评价机制可以采用学生自主测评、师生互评、生生互评等多种渠道展开,通过学习过程中的反馈、案例讨论报告、随堂测试、学生自主学习汇报等多种手段实施,其目的都是掌握学生自主学习的动态,及时地纠正偏差。
教师们经常感叹现在的大学生与以往的大学生不一样了,那是因为环境在变化,学生也在变化,因此教育教学手段和方法也要随之而改变,其目的都是为了更好地培养培养具备创新意识的现代人才,因此“以学生为中心”的教育教学改革在大学教育中任重而道远,值得我们不断地深入挖掘教育的潜力。
关键词:生物科学史教学方式方法
生物科学是建立在实验基础上的一门自然科学,现代生物科学的发展,是生物科学与数学、物理、化学、等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。随着生物科学的发展,生物科学向人们展示美好的未来,它将成为21世纪领先的学科之一。我们在学习生物学科时,应在前人研究的基础上,善于发现问题,研究问题,解决问题。不仅要重视生物学知识的学习,还要重视学习和体验生物科学研究的过程,并且从中领会生物科学的研究方法。
获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。为了使学生的学习方式发生根本性转变,保证学生自主性、探索性的学习落到实处,确立学生的主体地位,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。
在科学实践中发展合作能力、实践能力和创新能力,初步具有收集和利用课内外的图文资料及其他信息的能力。生物学能力在教学中如何培养呢?本人认为生物科学史在教学的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科学史的巧妙合理的讲解,既能激发学生学习生物学的积极兴趣,又能发挥学生学习的主动性,增强学生的主体意识,还能培养学生学习生物学的收集和处理生物信息的能力、分析问题和解决问题的能力、掌握学习生物学的科学方法,同时更能培养学生形成不畏艰险、持之以恒的科学态度。在生物发现史教学中,采用多媒体现代化教学手段,要求学生在课前预习,并收集有关的信息材料,课堂教学中针对学生收集到的材料,有的问题鼓励学生课后继续查阅,共同讨论加以解决,与课堂有关的内容加以肯定,导入教学。
生物学史有的既体现了学生收集和处理信息的能力,激发学生学习的兴趣,增强学生的成就感,又能锻炼学生研究问题的科学分析方法,培养学生的推理、归纳能力以及学生的逻辑思维和创造力,还能使学生养成不畏艰险、持之以恒的科学精神。如酶的发现、光合作用的发现过程等。
1.总结人们的认识过程:
发现问题提取物质物质本质得出定义补充完善(完整理论)
(1773年)(1836年)(1926年)(20世纪30年代)(80年代)
通过学习酶的发现,激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。使学生明确科学家对酶的认识是不断发展的。科学具有开放性,引导学生要用开放的观点、发展的眼光对待所学的知识,鼓励学生在学习过程中勤于思考,敢于质疑,勇于探索。
2.光合作用的发现:
1779年,荷兰科学家英格豪斯(Jan Ingenhousz)重复了上述实验,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。
1782年,日内瓦教师塞尼比尔(J.Senebier)发现经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(O2)出现。因此,他认为植物在光照下,为了产生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(de Saussure)通过定量植物所吸收的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在植物体内合成有机物质,并产生与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材料实验得出结论: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(糖类)。
1880年,美国科学家恩格尔曼用水绵进行实验说明: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。有力地说明氧气是光合作用的产物,叶绿体是光合作用的场所。
1937年,英国科学家希尔(Hill)将离体的叶绿体加到具有适当氢受体(A)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。说明氧气是水的光解过程产生的,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(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)利用同位素标记法进行探究实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。
3.根据科学的发展进程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:
光能
CO2 + H2O(CH2O)+O2
有的发现史既能通过对科学家实验的分析培养学生探究问题的能力,使学生掌握科学的研究方法,又能使学生根据所学知识,解释一些实际问题和现象,增强知识面的应用能力,激发学生学习生物的兴趣,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。如生长素的发现过程、DNA是遗传物质的证明等。
4研究问题的方法:
理论推断实验验证转化实验侵染细菌实验得出结论
(理论结论) (实验思路) (初步证明) (有力证明) (统一认识)
通过探究DNA是遗传物质的发现过程,使学生学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神,使学生懂得人类对事物的认识是不断深化和完善的,使学生领会科学家实验设计的科学思路、遵循的实验设计原则和采用的一些科学方法,并培养学生科学思维能力和初步研究能力,使学生初步掌握科学研究的方法和过程。
5结论
根据新课程理念,当今生物教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养,生物科学史是生物教学中培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养的良好素材,因此,“以探究科学发现过程来学习科学研究方法”是生物教学的重点,在生物教学过程中,通过生物科学史的教学注重实验过程的探究与科学方法的学习相结合,充分发挥学生的主体作用,使学生在探究学习中,得到科学研究方法的训练。
参考文献
[1]潘瑞炽,董愚得.植物生理学[M].高等教育出版社.
一、明确高中生物学课程标准与原教学大纲的区别与联系
1.内容和理念的变化。课程标准根据生物科学素养的社会需求和生物学科发展的现状,将内容分化为若干相对独立和完整的学习模块,围绕三个主题组织课程内容。选取现代生物科学中与社会和个人生活密切相连、学生终身学习和发展需要的基础内容作为每个模块的基本内容。生物课程标准把重点放在了课程目标、课程改革的基本理念和课程设计的思路上,注重学生学习的过程体验和情感体验,而不仅仅是知识点。其中,提高每个高中学生的生物科学素养是高中生物课程的核心任务,而原教学大纲中没有这样明确的课程理念。
2.指导意义的变化。教学大纲是告诉教师如何教教材,课程标准是告诉教师如何利用教材教。教学大纲规定的知识点和教学进度,是教师必须遵守和执行的,否则就会影响学生考试,影响学生升学。课程标准属于软性建议,教师可以选择性地参考和应用,如果有其他更适合于教学实际的方法和措施,教师完全可以进行调整,只要能够培养学生的能力,殊途同归,就不会影响学生的考评。
3.课程性质的变化。在生物教学大纲中对课程性质的描述比较简单,高中生物是“普通高中开设的一门学科类基础课程”。生物课程标准明确提出:“高中生物课程将在义务教育基础上,进一步提高学生的生物科学素养,尤其是发展学生的科学探究能力,帮助学生理解生物科学、技术和社会的相互关系,增强学生对自然和社会的责任感,促进学生正确的世界观和价值观的形成。并在保证共同基础的前提下,满足不同学生的个性特点和多样化发展的需要。”这与以往关于高中教育及高中生物课程具有双重任务(升学预备和就业预备)的定位有明显区别。
4.教学要求的变化。课程标准根据现代生物科学的特点更新基础知识内容,精选符合学生发展需求和认知水平的基础知识,其基本概念和原理与现代生物科学相一致,既把握基础性,也体现先进性。加强了科学探究活动,培养学生的探究能力,使之能适当地反映生物科学的新进展。
这些变化表明,生物课程标准比教学大纲更加关注知识的更新,科学技术与社会的关系,学生身心的健康发展,充分体了生物学课程价值。
二、拓展学习研究领域,提高教师自身素质
生物和地理,历史等各科都有很大的联系,无论从哪个角度来说要使学生产生兴趣、乐学、爱学,使学生把知识学好、用好,提高教学效果,教师都必须对其他学科进行学习研究。而且现在的社会是多元化社会,各科之间都会互相渗透。只为一科而教学注定是不成功的教学。同时在生物教学过程中,教师在表达形式上的艺术美也是一项很重要的基本教学能力,其中讲课时语言感染力就有着非常重要的作用。语言风趣,讲解生动,把生物中的一些概念和一些比较难懂的定义编成顺口溜或打油诗,用当地学生喜欢听、学的表述方式,既避免了枯燥无味又增强了学生的记忆,使学生愿意听并引起高度注意,能够让他们在较为轻松的环境中接受知识、增加技能。这些都需要教师加强学习,不断提高自身素质。
三、改进教学方法,做到有效教学
【摘 要】本文从培养学生的科学思维方式、科学精神、实验能力和信息搜集能力诸方面论述了高中生物教学中科学素养培养问题。
关键词 高中生物;科学素养;教学
高中生物课程《标准》在“课程设计思路”中明确提出,在高中阶段设置必修和选修模块是为了满足学生多样化发展的需要,有助于拓展学生的生物科技视野,增进学生对生物科技与社会关系的理解,提高学生的实践和探究能力,满足学生多样化发展的要求。其中对生物科学素养的定义为“生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力、以及相关的情感态度价值观。它反映了一个人对生物科学领域中的核心的基础内容的掌握和应用水平,以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。”
一、让学生体验科学发现的过程,具备科学的思维方式
高中生物教科书中明确提到,学习高中生物时,我们应该注意研究过程,学习研究的方法。我们要培养学生的科学素养,就必须重视对学生科学思维能力的培养,注重学生在学习过程中的表现,而不是像以前一样,只是看学生的考试成绩。
例如,“生长素的发现”,“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”结果,以强有力的证据证明DNA是遗传物质,这是让学生掌握科学过程的一个很好的例子。“生长素的发现”在讲授时,我们可以使用多媒体演示,变抽象为直观,指导学生进行必要的观察推理和想象,体验的过程中,研究科学家的思维过程。
二、重演科学史,培养学生的科学精神
科学精神是人们在工作,学习和生活中表现出来的毅力,勤奋的工作态度和价值观。许多科学家和科学史的智慧结晶,包含科学探索,积累的科学史实,科学的研究方法和科学思想,使学生能接受科学的方法,科学精神和科学启蒙方面的熏陶。这是高中学生的科学素养中最重要的组成之一。在课堂中重现科学家们经典实验的设计过程,让学生重复科学家探索的思路,使知识成为学生再发现和再创造的过程,培养学生的探究能力。例如,细胞膜的结构和功能,光合作用的研究,研究和动物激素等的概念。生物科学史是一个非常有价值的教育资源,其中的许多例子,反映科学教育的精神,是培养学生良好的材料。例如,孟德尔经过8年,经历了无数次的杂交实验,他终于作出分离基因和基因的自由组合定律。达尔文冒着生命危险做全球生物调查,最终写出伟大的进化杰作《物种起源》。通过科学历史教育,可以发展学生的科学精神,也能激发学生的民族自尊心、自信心、自豪感和凝聚力,学生的爱国主义和情绪,从而实现提高学生生物科学素养的目的。
三、培养学生的生物实验能力
生物科学素养的提高需要依靠对学生实验能力的培养。科学研究表明,如果学习的内容尝试后,只听三小时,能记得60%;如果你听了看了三个小时后,能记得80%;如果听了看了并且动手做三小时后,能记住90%。可见,生物课程学习中实验是十分重要的。实验教学主要培养学生观察实验、收集和处理信息、数据处理等方面的能力,帮助学生积累实验设计、质疑、推理、归纳和演绎的科学方法等应用体验,学生必须要实事求是的记录,整理和分析实验数据,定量表达结果等。《标准》说,学生应正确使用显微镜、生物实验和仪器等常用工具,实验操作能力必须具备。
需要注意的是,安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(酒精、酸、碱等),在实验中是不能忽视的,教师应强化这方面的实验安全教育,帮助学生树立安全实验观,提高他们生物学实验的基本技能。
四、培养学生收集信息的能力
我们在信息时代,获取信息,处理信息体现的是一个人的能力,也是适应社会发展的需要,信息的搜集和处理能力的高低已经成为学生的一个基本的科学技能,因此,在生物教学中,学生收集、处理信息的能力,也是有效鉴别学生科学素养的重要手段。
获得各种信息渠道,在一般情况下,有两种方法:一种是取得个人的经验,而另一种是间接获得。第一种通过实验、观察、测量信息可以直接得到;通过参观、访问的信息和方法来获取信息是间接的。如以近亲繁殖“危险”的调查,间接收集信息作为一个例子来说明:第一,学生可以参观医院,医疗中心,了解一些近亲家庭的危害。第二,学生可以访问互联网上的信息,以获取相关信息。碘对动物生长发育影响的探讨,可以让学生在家里做探索实验,获得直接的信息。
信息的处理是一个重要的工作,它直接关系到结论的正确与否。因此,在信息的处理过程中,我们应该注意对收集的信息进行加工处理,鉴别其是真实的还是虚假的,其是否是超过时效的,已经过时没有用的,这样我们才能筛选出有价值的信息,使学生能够获得既正确可靠又系统规范的信息。另外,教师要教给学生处理各种信息的工具,如数理统计方法,逻辑思维方法,判断、定义、推理、归纳方法,还有各种分析图表、各种统计图、流程图的绘制等。
总之,在生物教学中,学生科学素养的培养,不是一朝一夕的事情,也不是一时半会的训练就能达到并融会贯通的,而是一个系统的教学过程。因此,从基础做起非常必要,对学生科学素养的培养和训练在每一个环节都不能马虎。
参考文献
[1]梁振.在高中生物教学中培养学生的生物科学素养[J].文理导航,2011.04
科学精神对我们的思想和行为有引导作用,人类的进步有赖于科学知识。而高中阶段又是学生学习科学知识的重要时期,高中生物科学包含生物学定义、原理和事实,通过生物课堂有助于学生生物科学精神的形成。本文就本人多年来的高中生物教学体会,特总结以下几种培养学生生物科学精神的方法:
一、通过生物教材,培养学生的科学精神
高中生物课程中富含很多科学知识和科学研究的步骤、方式。比如,孟德尔在进行豌豆杂交试验时,通过8年的时间,发现了生物遗传中的分离和自由组合规律;我国科学家袁隆平通过水稻杂交的方式将水稻的亩产量提高,因而解决了我国人民的温饱问题。教师可以利用这些实例,教导学生要养成认真观察、细心思考、大胆试验的科学精神,善于发现自然世界中隐藏的秘密,并利用这些奥秘服务于人类。这些教材内容,能够拓宽学生的视野,在科学精神的熏陶下,学生的科学态度和思想将得到锻炼和提高。
二、将生物知识应用于生活,培养学生的科学精神
学习科学知识主要是为了应用于生活实践。高中生物课程中有许多内容跟生活密切联系,教师可以利用这些知识积极引导学生,使学生具有科学的应用思想和应用能力。比如,农业上农作物产量提高的主要方式就是利用提高植物光合作用的利用率,间作套种、合理密植;遗传学中人类研究DNA密码,促使人类提前预防疾病。教师讲述这些知识时,不仅要将这些知识的基本原理告诉学生,还要让学生知道学会了生物学知识就可以协调人与自然的关系,将这些知识应用于实际,可以为人类造福,让学生们理解学习生物知识的作用和意义。
三、通过生物学中的科学发现过程,培养学生崇尚科学的精神
发现实际生活中常见的生物应用过程是复杂和曲折的。这些故事可以激发学生的好奇心,引发学生的求知渴望,培养学生崇尚科学的态度。
案例一:青霉素是广泛应用在治疗疾病的一种药物,弗莱明最初也是在试验中偶然发现了溶菌酶。患感冒的弗莱明某天观察培养皿中的菌种,突然将流出的鼻黏液加到了其中一个培养皿里,后来黏液周围的细菌被溶解掉,进而发现了溶菌酶。
案例二:詹纳通过细心的观察和冷静的思考,发现了牛痘能够预防天花,从而极大地降低了天花的死亡率。教师通过讲解这些生物的发现过程,使学生养成观察生命现象的热情,并积极探索生物科学领域。
四、通过生物实验,使学生养成求真务实、严谨的科学精神
生物科学知识大都是在众多的生物实验基础上发现的,通过实验可以培养学生求真务实、严谨的科学精神。
1. 在实验过程中,教师要充分利用实验带来的直观效应使学生养成敏锐的探究能力,刺激学生的学习兴趣。生物课中进行分组实验时,教师要让学生掌握正确的观察方法,进而使学生形成谨慎的科学态度。比如,在探索生物酶的作用时,要让学生掌握操作技巧,了解原理和方法,培养学生严谨的生物实验精神。生物科学的发现偶然性和必然性的结合,但是严谨认真的科学精神是发现这些的基本条件。
2. 培养学生单独进行和设计实验的能力。生物课程的实验性要求学生要有独立操作和设计实验的能力。教师在指导学生进行实验操作的时候,鼓励学生多动手,多实践,严格地进行实验操作,仔细观察和记录,对实验现象和实验数据进行有效的分析,得出相对应的实验结论。学生进行实验的过程中,有的试验成功,有的试验因为某些原因失败了,学生要善于总结经验教训,然后在不断反思中进步。
3. 通过实验培养学生的求实精神。由于某些原因导致无法实行实验的预见方案,也未能出现预见的实验现象,教师最好不要直接告诉学生原因,也不要停止学生的实验,而要正确引导学生找出原因,修改方案,找到解决方法,养成学生求实的科学精神。
五、在生物教学中,促使学生对科学养成坚持不懈的追求精神
一、生物学核心概念研究现状及定义
1.现状
在知识大量爆发的时代,大多数教育工作者已经接受让学生在有限的时间内学到“主流知识”的“核心概念教学”的思想,相应的研究也在如火如荼地进行着。而2003年《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布更是对学生生物科学素养的培养有极大的帮助。国内目前对于核心概念教学的研究主要是对核心概念的界定以及比较和以核心概念为主的教学设计。对于核心概念教学策略方面的研究相对而言还是比较少的。
2.定义
生物学概念是生物学家在大量事实的基础之上,经过归纳、推理而得出的解释、规律和结论。而生物学核心概念是生物学科最核心的概念性知识,包括生物学上的重要概念、原理和方法。生物学核心概念能够充分展现当代学科的图景,它既可以统摄一般概念和事实性知识的作用,同时又具有迁移价值,是学科结构的主干部分。
二、高中生物核心概念教学的策略研究
教学策略在教育心理学中是指教师在教学时有计划地引导学生学习,进而达到教学目标所采用的一切方法。教师为了促进学生掌握及熟练运用知识所进行的一系列有效活动称之为教学策略。以核心概念为主的教学策略的选择要结合教材知识内容的呈现方式,选择正确的教学策略可以激发学生的学习动力。
1.概念图教学策略
概念图是用来组织和阐述知识的工具,通常以圆形图表或方形图表来表示。它包括概念与概念或命题之间的关系,这种概念或命题之间用连线来表明,连线上标明两个概念之间的意义关系。
一个完整概念图的完成需要经过以下步骤:(1)选取一个知识
领域;(2)确定关键概念和概念等级;(3)初步拟定概念图的纵向分层和横向分支;(4)建立概念之间的连接,并在连接线上用连接词标明二者之间的关系;(5)在以后的学习中不断完善和改进。
理想的概念图具有以下几个特征:(1)概念之间具有明确包容
关系的层次结构;(2)概念间的内在逻辑关系可以用适当的词或
词组标注出来;(3)不同层级概念之间的纵横联系要清楚明确。因此,概念图中的概念是不能被单独表征的。
2.科学史教学策略
利用科学史加深学生对核心概念的理解表,就是在教学过程中,以生物发展史资料为材料,沿着发展的历程,将科学家的实验过程转变为学生的探讨过程,引导学生独立总结实验结论,深入理解概念,提高学生的生物科学素养,培养学生严谨的科学意识和科学品质。
3.合作学习与探究学习教学策略
(1)合作学习。合作学习是学生以小组形式进行的自主学习。其原则如下:①积极向上的态度;②各个组员要有责任感;③组员之间要处理好人际关系;④进行反思和评价。
一、关于科学素养的认知
我国基础教育的任务是培养未来的合格公民。在当今科技产品比比皆是、科学问题在我们的生活中无处不在的时代,未来的公民中有一部分人将会成为科学知识或科技产品的创造者或生产者,而几乎所有的人都将是科技产品的消费者。他们在个人生活和社会生活中,要去面对各种各样与科学相关的问题,并做出决策。这些都要求生活在当今和未来社会中的公民具有一定的科学素养。
(一)科学素养概念的提出
20世纪60年代以前,中学科学教育并不强调“科学素养”。随着60年代的理科课程改革的浪潮,人们才提出了科学素养理念。70年代初期,在一些教育发达国家的中学自然科学课程中就提出了科学素养的理念,并把培养学生的科学素养作为课程的基本任务。80年代以后,这一课程理念已经被科学教育家和大多数理科教师所认同,成为当今理科课程发展的一个共同趋势。对科学素养的解释,因时代而有所不同,并且随着时代的发展而发生认识上的变化。即便是在同一个时代,不同的机构、组织或不同的专家对科学素养的解释也不完全相同。因此,目前尚没有一个严格的、统一的定义。国内现在多数人认可的解释是:科学素养是指了解进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。科学素养最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。由此可见,科学素养包括了两个不同的方面:一方面是对科学知识、态度情感、价值观及科学技能的掌握情况;另一方面是在已有基础上提高自己科学素养的能力。还有一些人认为,科学素养是指一个人对自然科学领域中核心的基础内容的掌握情况,自然科学的核心基础应该包括:①学生理解基本科学现象、规律,以及科学原理是如何用于技术领域之中的;②学生以在学校的学习为基础,形成终身学习的基本能力和习惯;③学生能够理解或解释发生在身边的科学现象;④学生能够形成正确的态度、情感、价值观和科学的世界观,并以此来指导自己的行为;⑤学生应掌握一系列的相关技能,包括操作技能、科学探究一般技能、比较、判断、分析和推理等思维技能,以及创造性和批判性的思维方式。
不同的学生在学习自然科学时会表现出不同的天赋和特点,有些学生在学习理科时能表现出很强的数理逻辑优势,有些则会在理科的学习中遇到困难。现代科学教育强调面向所有学生,旨在培养所有未来公民科学素养。因此,对不同的学生来说,科学素养应该有不同的要求。但不论要求的差异如何,科学教育都要使这些学生在原有的基础上得到发展,达到一个最基本的要求。一个具有科学素养的中学毕业生不一定要以科学或工程技术为职业,然而每个公民必须具备科学素养,才能使他们在面对日常生活中的科学现象、事件和观点时,能够运用科学的原理和方法去做出判断或决策。
(二)具有科学素养的人
严格地定义科学素养会有一些困难,因此一些专家和科学教育组织回避去直接定义科学素养,而是用对具备科学素养的人进行描述,间接地解释这一理念。如具备科学素养的人应该:①具有良好的科学态度和科学情感,包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度;②掌握了科学的基本概念和原理;③具有基本的科学探究能力,及对事物的观察能力,思考问题的能力,创造性地解决问题的能力,具有批判性思维的能力及在团队中的合作能力等。
科学素养理念的提出,为中学自然科学课程指出了新的方向和任务。理解这一理念,将有助于生物学教育工作者更好地去制定和实施中学生物学课程方案。
二、关于生物科学素养的认知
“科学素养”是20世纪90年代以后许多国家的教育家在课程改革中的共同声音。它已成为我国新一轮理科课程改革的基本目标。在理科课程分科设课的国家、地区或学校提高学生“科学素养”的目的是由各分科课程——生物学、物理学、化学等来共同完成的。中学生物学课程要担负着培养学生科学素养的重要任务。
(一)生物学素养概念的提出
1993年,美国BSCS(生物学课程研究所)出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南,对生物学素养作了详尽的论述,并把它作为生物学课程的基本目的。BSCS认为,一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认知和理解,对科学的价值以及科学探究的过程和方法的理解和掌握,是生物学素养的基本要点。BSCS还具体地描述了一个有生物学素养的人应能表现出的具体特点:他应能理解生物学的基本原理和重要的生物学概念;了解人类对生物圈的影响;领悟科学探究的过程,知道历史上生物学概念的发展。他应该对科学探究、生物的多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度,对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确的态度和价值观。他应该能够对自然界的现象提出不同的问题,具备创造性的思维;知道如何正确地利用科学技术;能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策;能够应用知识来解决现实社会中的实际问题。
我国是在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程的,并将它作为初中生物课程的主要目的。《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出:“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的,以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程,是科学教育的重要领域之一。”《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》还将“提高生物科学素养”作为课程的基本理念加以论述。将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念,标志着我国生物课程有了重大变化,这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。
(二)生物课程标准中的生物科学素养
2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》对于生物科学素养的解释是:“生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。”
课程标准提出“提高学生科学素养”的理念,是期望学生通过生物课的学习能够在以下四个领域得到发展:
1.科学态度和科学的世界观
科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯。科学态度包括:①好奇心。生物学教师的任务就是培养学生对科学现象产生好奇,并将这种好奇心转变成对科学和对学习科学的积极态度。②诚实。在生物学教育中,培养学生诚实的品质就要求学生要真实地报告和记录在实验中观察到的东西,而不是他想象中应该是的东西,也不是他认为老师想要的东西。③合作。团体成员之间的合作意识是科学精神的重要组成部分。④创造力。创造力一般分为两种:一种是特殊才能的创造力,主要是指科学家、发明家和艺术家等杰出人物的创造力;另一种是自我实现的创造力,它指的是对人类社会和其他人来讲未必是新的东西,但对自己来说是初次进行的、新的、前所未有的认识或创造。培养中学生的创造力主要是要求学生能够进行独立思考的创造性学习。因此,中学生的创造力主要是自我实现的创造力。
科学的世界观是指科学家对科学有一些基本的信念和态度,主要包括:①科学认为世界是能够被认知的,世间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展,只要通过认真系统的研究都可以被认知。②科学知识是不断变化的,知识的变化是不可避免的。有些新的发现会对已有的理论构成挑战,从而要不断地对这些理论进行检验和修改。③科学虽然处于不断变化中,但这种变化只是处于缓慢的修正之中,绝大部分科学知识是非常稳定的,所以科学知识的主体具有连续性和稳定性。④科学不能为一切问题提供全部答案。人类面临的很多问题,是由政治、经济、文化和环境共同决定的,科学只是其中的因素之一。
此外还有爱国主义教育,包括积极培养热爱大自然,珍爱生命,爱家乡、爱祖国的情感,正确理解人与自然和谐发展的意义,从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。
2.科学探究方法与技能
科学探究不是仅仅属于科学家的方法和技能,它也是学生学习科学的有效方式之一。学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能,包括:提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。学生进行探究的真正意图,不仅在于掌握生物学知识本身,而更重要的是要让学生学会科学探究的一般方法,让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题,并以此渐渐地养成探究的态度和方法。
科学思维的方法,包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。科学的思维习惯不是科学家所特有的,是每个人可以掌握、应该掌握的技能。
3.科学、技术与社会(STS)
生物学课程对学生进行STS的教育,目的在于突出科学、技术、社会之间的关系。学生要了解什么是科学,什么是技术,以及科学和技术的联系。解决技术问题需要科学知识,而一项新的技术的产生又使科学家有可能用新的方法来扩展他们的研究。科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展,科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。
学生在生物学课程的学习过程中,通过参与和解决现实世界中具体问题,来获取科学与技术的知识,形成正确的态度、价值观和社会责任感。这样,在日常生活中,他们就知道如何把所学的知识、方法与实践相结合,如何对科技引起的新的问题进行思考和判断。
4.生物学知识和操作技能
这是生物学教育中我们熟知的一个领域。生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律。操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的常用工具和仪器,基本的实验操作技能。让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。学生在义务教育初中阶段应获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、基本原理和规律,对生物学的整体画面有一个大致的了解。
生物课程标准提出关于科学素养的理念,是强调在生物学教学中注重学生在知识、科学探究、态度情感、价值观以及对科学、技术和社会的认识等四个领域的全面发展。
(三)生物科学素养的不同水平
培养学生的生物科学素养是我国中学生物学课程的总目标。这一目标指明了生物教师和学生的努力方向。教师的任务是使所有的学生在这个指定的方向上有尽可能大的进步。学生在刚刚进入中学生物学课堂时,他们每个人的起点不尽相同。按照澳大利亚生物教育家DavidMorgan博士的观点,学生开始这门课的时候,他们一般不是零起点;而当学生结束这门课程的学习时,他们大多数人也不会达到课程目标的100%。但他们所有的人都应在自己原有的起点上前进了许多。
美国生物学课程研究所(BSCS)也认为,生物学素养的高低是一个连续变化的过程,每个学生都处于这种连续变化的不同位置上,不同的位置反映了他们对生物学理解的程度。该研究所还将这种连续的生物学素养分为4个水平,分别是肤浅的生物学素养、功能化的生物学素养、结构化的生物学素养和多维的生物学素养。了解了生物学素养的特点,有助于生物学教师在教学中选择适当的教学策略,并实现课程的目的——培养学生的生物学素养。
1.肤浅的生物学素养
学生在日常生活中能够认出哪些是生物学的术语和概念,并能够将这些术语与自然界中的现象相对应。但他们仍然有错误概念,对生物学概念的理解也很不准确。
2.功能化的生物学素养
学生能够使用正确的生物学词汇,对术语的定义表述也很准确。但大都是基于记忆。
3.结构化的生物学素养
学生应能够理解生物学的概念体系,理解科学探究过程的知识和技能,能够用他们自己的话来解释概念。学生能将所学的知识与他们个人生活实际相联系,对于生物学的学习充满兴趣;他们从学习或实践的经历中构建了概念的意义和对概念的理解。
4.多维的生物学素养
学生理解生物学素养在诸多自然学科中的地位,知道生物学的发展史和生物学的本质、特点,理解生物学与社会之间的相互作用。学生能够意识到自己在知识或技能方面的不足,自己主动去获取更多的知识或技能;能够将学科知识应用于解决问题或寻找答案的行动之中。
我们对所有的学生进行科学教育,其核心目标就是培养学生的科学素养。生物科学素养是科学素养的基本组成之一。从培养科学素养的视角来看中学生物教学,中学生物学教师的任务就是将学生的生物科学素养从较低的水平提高到较高的水平。
参考文献:
[1]刘恩山,汪忠.《普通高中生物课程标准(实验)解读》[M].南京:江苏教育出版社,2004.
记者:这次有人提出要“废除中医”,原因是“中医不科学”。而中医给人的印象,无论是诊断方法还是用药确实不像西医学那么严谨。
何裕民:这个问题话题比较长,首先,在近一百年来,科学对于中国是非常时髦的事,其实科学的含义是多样的。首先科学作为一种知识形态;其二,我们讲“科学的”,往往是相对于迷信而言的。
就知识形态而言,我认为中医是带有历史烙印的传统科学形态。至于中医科学不科学,那是毋庸置疑的,因为中医相对于迷信来说是科学的。就引申出一个更大的问题:怎么来看医学。
就“狭义的科学”来说,历史上或者目前所遵循的主要是指物理科学,物理科学是严格意义上的科学。它是用还原方法,进行定量分析,然后用数字化表达。从这个含义上来说,我说一句可能很多人都会吃惊的话“现代西方医学都不是科学”。
这是一个非常著名的科学哲学家说的,他叫库恩,美国人,这是他在50年前就发表的一种议论。他认为医学分两部分:一部分是基础,是生物科学,他认为生物科学尚够得上科学标准;医学的另一块,更为重要的,也是医学的主体――临床医学,却远远够不上科学的标准。
我们讲两个例子:一般人看病都喜欢找老医生,不管找老中医还是老西医,因为经验丰富。经验的东西就不是定量化可以表达的,充满着技艺之类成分,不是科学的问题。真正意义上的科学,比如说IT行业,原子物理,一般来说,30岁左右是最好的年龄段。因为科学是严格遵循还原方法论的,且不断更新,很快很快,医学却恰恰相反。
第二个证据,近十几年来医学领域兴起了一门新学科:循证医学。就是充分寻求可信的临床证据,因为我们光靠实验室得出来的这些证据,还不足以说明很多问题。循证医学的出现也表明医学主体目前还够不上一门严格意义的科学。
再如,揭示规律是科学理论的重要特征,物理科学认为规律是唯一的,无例外的。但生物科学领域并无严格意义上的规律,用著名现代生物科学哲学家迈尔的话来说:“生物学中只有一条定律,那就是所有概括都有例外。”
所有的物理科学,最后表达都是数字公式,比如自由落体定律,可以表达为H等于1/2gt2。但生命科学讲的都是概率、百分比,大概是多少。从这个意义上来说,即使生物科学也够不上严格意义上的科学。
这些生物科学家强调生物阶层在不同水平上都有不同的特征,需要不同的理论,从大分子到细胞器,到细胞、组织、器官、人的整体,每一阶层都导致独立的生物学分支产生,低层次的特征并不足以完全解释高层次生命活动的特点,但这在物理科学却是必然的,因此他们力主生物学必须与物理科学保持“持续的间隔”。生物科学可以充分借助物理科学的方法、手段,但还必须形成自己的方法体系。
再讲第三个含义,医学还是一门人学,还是一种生活方式。有个离休干部,他患高血压、糖尿病,每次都开同样两种药物。医院有三种号5块钱、15块钱、50块钱,他每次就挂50块钱,同样拿两种药。他说:“5块钱的,医生不听我说,不让我说;15块钱的,让我说,不听我说;50块钱既让我说也听我说,也和我交流。”你说这是科学问题,还是人学问题?所以我个人认为,关于医学科学问题的讨论,或者中医不是科学问题的讨论本身前提就是有点站不住脚的,缺乏一个常识,你想把医学严格定义为科学,那么这门医学肯定是没有人性的。
医学本身是科学的一个部分,医学本身带有一定的人文特征,如果我们带有这种观点来看的话,我觉得中医学的存在,对世界是一件幸事。
中医可称是“生态医学”
记者:有人说真理是唯一的,医学真理西方已揭示了,中医学就没有存在必要了。
何裕民:这句话很不妥,实际上是上世纪占主导地位的科学主义的核心观点。我只举一个例子,心理学研究的也是人的问题,心理活动也有物质基础,心理学却是存在着众多的学派与学说,从精神动力学、行为主义、格式塔、心理生理学到人本主义等等,就心身医学而言,日本也有自己的“森田疗法”。生命科学领域,远未达到可以肆谈统一、唯一的境界,我们完全应该宽容地珍惜传统精华,加以弘扬。
记者:现在西方医学已经非常发达,在社会生活中占主流地位,中医还有什么意义?
何裕民:所有科学探索活动都受制于哲学观念的指导。中国占主导的是自然观点元气论,西方占主导的是原子论。元气论驱使人们注重过程与状态,注重相互关联与互动;而原子论则促使人们注重结构,注重还原,重视细节与构造。中西医学理论解释的最深层次的分野也就在于此。因此,我们看到了中医注重整体的“气”,活体的经络,人与外界的互动,中医叫“天人相应”。而西医却汲汲于细胞、大分子、基因。而现代科学的走向是强调两者的有机互补与结合,特别是新兴的复杂性科学。
举个简单的例子,量子力学是二十世纪物理学的最伟大贡献之一,量子力学的理论解释至今就存在着“粒子说”与“波动说”,而“粒子说”就是原子论的经典体现,“波动说”似乎与中国(包括中医学)的气论更能对话。
这就回到了自主论生物学家的基点了:生物不同阶层,有着不同的特征,现代医学着重于揭示细胞、细胞器及基因层次的生物学特征,向上也兼及了器官、组织,但到此为止。而中医学却着重揭示粗略的脏腑之间,特别是生命整体及该生命体与其生存的环境(生态)之间的互动特征。
用我的话来归纳,可以这么说,中西医是以“不同的术语,揭示着生物不同阶层系统的不同特征”。尽管中医用的术语粗疏得多,甚至有许多荒谬之处,但你无法否定他的理论价值所在,就像整体层次的“经络”现象,就像是“气”所揭示的整体生命现象。
顺便说一句,有位著名的否定中医人士,口口声声说中医是伪科学,但他却从20世纪70年代就一直撰文充分肯定元气论的现代科学价值,因为这是无法否定的事实。
中医理论揭示更多的是整体与生态层次的生物问题,认为称中医为“生态医学”,亦无不可。
【关键词】:提高 生物科学素养 途径
生物学课程作为一门科学课程,不仅要传播科学的事实和概念,更要体现科学是一个探究的过程。生物学教育的宗旨应该是培养全体学生的生物科学素养。这一宗旨的确立,将使我国生物学课程产生一些重大变化。理解这一新的课程理念,也将有助于生物老师们的教学改革和实践。
一、关于科学素养的认知
我国基础教育的任务是培养未来的合格公民。在当今科技产品比比皆是、科学问题在我们的生活中无处不在的时代,在个人生活和社会生活中,要去面对各种各样与科学相关的问题,并做出决策。这些都要求生活在当今和未来社会中的公民具有一定的科学素养。
具备科学素养的人应该:①具有良好的科学态度和科学情感,包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度;②掌握了科学的基本概念和原理;③具有基本的科学探究能力,及对事物的观察能力,思考问题的能力,创造性地解决问题的能力,具有批判性思维的能力及在团队中的合作能力等。
二、关于生物科学素养的认知
“科学素养”是20世纪90年代以后许多国家的教育家在课程改革中的共同声音,
它已成为我国新一轮理科课程改革的基本目标。我国在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出:“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的,以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程,是科学教育的重要领域之一。”将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念,标志着我国生物课程有了重大变化,这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。
课程标准提出“提高学生科学素养”的理念,是期望学生通过生物课的学习能够在以下四个领域得到发展:①好奇心。生物学教师的任务就是培养学生对科学现象产生好奇,并将这种好奇心转变成对科学和对学习科学的积极态度。②诚实。在生物学教育中,培养学生诚实的品质就要求学生要真实地报告和记录在实验中观察到的东西,而不是他想象中应该是的东西,也不是他认为老师想要的东西。③合作。团体成员之间的合作意识是科学精神的重要组成部分。④创造力。培养学生的生物科学素养是我国中学生物学课程的总目标。生物学素养的高低是一个连续变化的过程,每个学生都处于这种连续变化的不同位置上,不同的位置反映了他们对生物学理解的程度。培养学生的生物学素养,主要有以下几个不同的层次:
1.肤浅的生物学素养
学生在日常生活中能够认出哪些是生物学的术语和概念,并能够将这些术语与自然界中的现象相对应。
但他们仍然有错误概念,对生物学概念的理解也很不准确。
2.功能化的生物学素养
学生能够使用正确的生物学词汇,对术语的定义表述也很准确。但大都是基于记忆。 转贴于 3.结构化的生物学素养
学生应能够理解生物学的概念体系,理解科学探究过程的知识和技能,能够用他们自己的话来解释概念。学生能将所学的知识与他们个人生活实际相联系,对于生物学的学习充满兴趣;他们从学习或实践的经历中构建了概念的意义和对概念的理解。
4.多维的生物学素养
学生理解生物学素养在诸多自然学科中的地位,知道生物学的发展史和生物学的本质、特点,理解生物学与社会之间的相互作用。学生能够意识到自己在知识或技能方面的不足,自己主动去获取更多的知识或技能;能够将学科知识应用于解决问题或寻找答案的行动之中。
三.学生生物学素养的培养途径
1.科学的世界观
科学的世界观是主要包括:①科学认为世界是能够被认知的,世间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展,只要通过认真系统的研究都可以被认知。②科学知识是不断变化的,知识的变化是不可避免的。有些新的发现会对已有的理论构成挑战,从而要不断地对这些理论进行检验和修改。③科学虽然处于不断变化中,但这种变化只是处于缓慢的修正之中,绝大部分科学知识是非常稳定的,所以科学知识的主体具有连续性和稳定性。④科学不能为一切问题提供全部答案。人类面临的很多问题,是由政治、经济、文化和环境共同决定的,科学只是其中的因素之一。
此外还有爱国主义教育,包括积极培养热爱大自然,珍爱生命,爱家乡、爱祖国的情感,正确理解人与自然和谐发展的意义,从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。
2.科学探究方法与技能
学校的科学探究活动通常是学生们获取知识、领悟科学的思想观念而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能,包括:提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。学生进行探究的真正意图,不仅在于掌握生物学知识本身,而更重要的是要让学生学会科学探究的一般方法,让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题,并以此渐渐地养成探究的态度和方法。
3.科学、技术与社会
生物学课程对学生进行社会的教育,目的在于突出科学、技术、社会之间的关系。学生要了解什么是科学,什么是技术,以及科学和技术的联系。科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展,科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。
[关键词]生物学教学;生物科学史教育;学生科学素养
生物学教学中,教师不仅要使学生形成一定的生物知识体系,还应使学生认识科学探索过程,形成对待科学的正确态度和价值观。生物科学史蕴含着科学思维及方法的多样性和创造性,体现着科学态度和科学精神,是对学生全面进行生物学教育的重要手段。所以,将生物科学史融入中学生物课的课堂教学,并力求做到通过在适当的章节里有机整合相关知识的发现史实、相关生物学家的研究过程和生平经历等方面,再现人类对生物学知识的动态发现过程,可以实现学生科学素养的全面提高,并藉此渗透世界观和方法论,爱国主义教育和辩证唯物主义教育。
一、利用生物科学史的教学,激发学生的学习兴趣
生活中人们都喜欢听故事,因为故事的情节扣人心弦,引人入胜。而生物科学史中就有许多小故事,可以吸引学生注意力,激发他们的求知欲望。比如在讲伴性遗传时,有的教师向学生讲了历史上著名的“皇家病”。英国的维多利亚女皇夫妻都未患血友病,他们有两个儿子和四个女儿。大儿子奥波德因为患血友病早夭;另一个儿子爱德华健在并继承了王位。两个女儿分别同正常男人结婚,各生一个女儿。其中一个与沙皇尼古拉二世婚配生下一个患血友病的儿子,另一个嫁到西班牙皇室,也生了患血友病的儿子。从此,俄国的罗曼诺夫家族和西班牙的巴本家族都因为娶了维多利亚女皇的外孙女而造成了血友病的遗传。学生听了故事,便急切地想知道“皇家病”蔓延的原因。这样,学生对新知识的学习就产生了强烈的愿望,充分调动了学生学习的积极性,调节了大脑,减少了疲劳,教学效率也大大提高了。
二、利用生物科学史教育提高教学质量,
促进对知识的理解
科学史是贯穿整个文明史的线索,能为知识的综合提供思路,能成为科学和哲学之间的媒介,并能名副其实地成为教育的基本原理。它把科学家的研究过程和研究结果——动静两方面有机、内在地结合起来,使学生兴趣盎然地获得相互联系的、有来龙去脉和发展变化的生动知识。
用生物科学史促进学生对知识的理解,针对教材中难以理解的重点问题或结论性叙述,适当补充必要的生物科学史,会有助于学生对知识的理解。例如,通过介绍用不同的荧光染料标记的抗体分别与小鼠细胞和人细胞的膜抗原相结合,它们能分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合成一个细胞时,开始一半呈绿色一半呈红色,但在37℃下保温40分钟后,两种颜色的荧光点就呈均匀分布了。这样,学生便不难理解细胞膜的流动性了。讲生态系统中能量流动时,不妨让学生分析林德曼在一个衰老湖泊所做的生态研究资料,从具体的数据中领悟能量流动的基本原理。实践证明,这是一条使学生“既会学、又学会”的有效途径。
三、用生物科学史教学
进行科学思想和科学方法教育
以往单向传授知识型的教学方法把学生的思维局限起来,使他们往往思维路线单一,思维方法保守。只有打破这种传统的习惯思维,才能在科学研究的进程中有所突破,有所创新。生物学的发展史中不乏这种发散思维、逆向思维的生动实例。
引导学生从科学史中去发掘那些有利于完成科学探索过程的思想和方法是有益的。它可以使学生学习借鉴前人的研究思路和方法,大大提高分析、推理、预测、评估问题的能力。例如讲“翻译”时,介绍克里克1955年提出的“接头假说”。先简介当时的知识背景,认识到核糖体是装配蛋白质的场所,核糖体中还有许多的RNA(核糖核酸)且在化学性质和结构上与DNA(脱氧核糖核酸)十分相象,DNA携带信息的作用被人们所接受并逐渐相信在核糖体上存在一种装配蛋白质的模板,该模板一定含有DNA携带的信息,但决不是DNA,因为DNA始终存在于细胞核中。那么,在化学结构上一点也不像DNA或RNA的氨基酸为何能识别预先安排给它的准确位置呢?然后引导学生沿着克里克的思维路线合理推理,大胆想象:假定存在于核糖体中RNA是这种模板,假如氨基酸本身不能识别RNA模板,那么为何不可以先在其上附着一些能识别RNA模板的物质呢?RNA和DNA一样能利用碱基互补来识别另一条链。所以有理由设想:氨基酸附着在一小段RNA上,而这小段RNA可以识别核糖体中某段核苷酸链,这样不是可以按一定顺序合成蛋白质了吗?克里克将这个吸引人的新思想称为“接头假说”,不久,便发现了tRNA(转移RNA)的存在从而证实了接头思想的正确性。根据已有的发现创造性地提出一些设想或假说,并以此作为工作的出发点去探索、实验,证实假说或而建立新假说,这在科学中是很普遍的。教学中引入这些科学史内容,使学生从中学习科学家如何工作、如何思考、如何处理问题,这对学生科学思维、科学方法的培养是大有裨益的。
新课标明确指出,要使学生掌握生物科学的一些基本方法,因此,重视科学方法论教育,使学生学会如何通过观察、分类、比较、确立关系、数量化、实验、解释数据、下定义等获得科学知识,应成为教学的重要任务。而生物科学史中蕴含着丰富的科学方法,例如,研究植物光合作用释放的O2是来自于H2O还是CO2,范·尼尔通过研究紫硫细菌的光合作用发现:它是利用CO2和H2S做原料,产生的是 S而不是 O2。由此类比联想到绿色植物光合作用中的 O2应来自于 H2O。又如,1941年鲁宾用同位素示踪法,以含 1 8O的 H2O做光合作用原料,用实验证实了上述结论。这其中就包含了类比思维和科学研究中的移植法。再如,孟德尔提出遗传的两个规律,就综合运用了简化现象、分析、归纳、假说等方法。教学中我们有必要讲授教材中的科学史内容,让学生不仅知道科学家发现了什么,还能知道是怎样发现的,使学生在对科学史的分析中受到方法论教育。
四、用生物科学史进行创新意识教育
在强调素质教育的今天,培养学生的创新思维能力成为目前的热门话题。一部生物科学史,就是生物学家靠坚韧不拔的毅力、刻苦奋斗的精神、艰苦卓绝的创新过程和辉煌灿烂的创新成就谱写成的。无论达尔文进化论的创立,还是现代分子生物学的形成,以及人类基因组的成功破译,都是对学生进行创新教育的事实材料。达尔文归纳进化理论、孟德尔研究遗传定律等,都具体地昭示学生:创造与发明并不遥远,就在房边屋角,在人们习焉不察的地方。不过,要让学生明白,机遇只偏爱有心人。科学研究是不断深入和拓宽的,需要独创性。生物科学史实际上就反映了一些科学家从事创造活动的研究过程和方法。科学的发展道路中有成功的经验,也有失败的教训。总结经验,接受教训,拓展思路,坚持创新:这是前人在创造性活动中的共性,对于学生会有很大的启迪。孟德尔之所以能发现遗传的两大规律,与他精心选用实验材料有关。但在孟德尔之前,不少科学家如奈特、高斯等也以豌豆做材料进行过杂交实验,却并没有发现遗传规律。关键就在于孟德尔有科学的观察和分析方法,他善于总结前人的经验教训,认为必须从最简单的事物中去认识真理。他在观察时,对纷繁复杂的杂交现象,只看其一对性状,而对其他性状暂且不管,这就使研究对象大大简化。孟德尔还开创性地将数学方法引入遗传学研究中,这也是他成功的原因:将遗传学从单纯描述推进到定量分析,开拓了遗传学研究的新途径,这就是独创性。
五、生物科学史再现科学发展过程,
有助于认识科学本质
《美国国家科学教育标准》中关于科学内容标准分为部分,科学史和科学的本质是其中之一。科学的大厦绝非一蹴而就,而是在无数次失败后,科学先驱们不屈不挠的钻研下不断地构建。21世纪的科学殿堂虽然已经富丽堂皇,但是仍在添砖加瓦。真理总是相对的,没有绝对的真理。有些理论尚不完善,有些假说尚待事实的支持。正如当作为支柱的理论、学说不能支撑某些实验现象时,必须对理论进行修正。生物学的发展从来没有脱离其他学科的渗透。生物科学史上无数的实例都受当时其他学科水平的推动或制约。科学的发展并不是一帆风顺的、线性的,而是螺旋上升、不断完善的。
例如,高中教材中有关酶的发现史的内容,介绍了300年间人们对酶的认识过程、探索方法、实验设计、结论及其分析,充分证实了这一点。
六、用生物科学史进行科学态度、
价值观教育以及爱国主义教育
结合科学史,向学生展示科学家在科学探索中体现出的实事求是、开拓创新的科学精神和自由探索、民主讨论、尊重事实和服从真理的科学态度,将会有助于学生形成对待科学的正确价值观。具体地讲,从事科学活动应持的价值观主要包括真实、自由、质疑、独创性、交流和合作。真实是进行科学活动的最基本价值观,寻求真实必然要重视自由探索和敢于质疑,不能唯书、唯上,只能唯实。
素质教育的一个重要方面,就是要培养学生的爱国主义品质。生物科学史中就包含着丰富的爱国主义内容。在生命科学领域内 ,我国科学工作者取得了许多令人瞩目的伟大成就,这些都可以增强学生的民族自豪感,激发学生爱国热情。例如:1965年,我国科学家在世界上第一次合成了具有全部生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素;1981年合成了具有全部生物活性的核酸——酵母丙氨酸转运核酸。另外,在教学过程中还可以向学生介绍我国古代在医药、农业方面的发明创造。以上这些都属于当时世界领先水平,是值得学生自豪的。它将激励着我们的莘莘学子为了祖国的明天而勤奋读书,使他们将来有所发明,有所创造,为早日实现中华民族的伟大复兴而奋斗。
七、用生物科学史进行科学精神、品质和情感教育
科学品质是一种非智力因素,它主要包括情感、意志、作风、态度等方面。因为这些品质具有强化学习过程的驱动作用,又对学生学习科学具有控制调节的反作用。良好的科学品质能使人乐于参与科学的学习与实践活动,并从中得到乐趣和满足;能使人有坚强的意志,表现出高度的自觉性、顽强性和自制性;还能使人具有谦虚谨慎、虚怀若谷的胸襟。有人曾说,第一流人物对于时代和历史进程的意义,在其道德品质方面,也许比单纯的才智成就方面还要大。
在生物科学史中就包含着许多关于生物科学家良好道德风范的故事,这些故事无疑就是道德教育的良好素材。如在讲孟德尔遗传规律时向学生介绍:孟德尔用豌豆等材料做实验发现了遗传规律,写的论文登在奥地利的一家地方性刊物上,但在当时并未受到人们的重视。一个世纪后,有三位科学家(荷兰的德弗里斯、德国的科论斯和奥地利原丘歇马克)在各自互不知晓、也不知道孟德尔论文的情况下,各自做了类似于孟德尔的实验,并且都写了相应的论文,然而他们在查阅了过去这方面的文章时,都意外地看到了孟德尔的论文,三人在以后发表的文章中都把发现的荣誉让给了孟德尔,而把自己的工作只说成是证实而已。这三位科学家不计个人名利、为人诚实的态度值得当今学生学习。
科学情感主要是指对科学的热爱,渴求科学知识,关心自然,对自然事物和所发生的现象具有好奇心,喜欢进行观察和探究;关心与社会密切相关的课题,具有社会责任感;努力追求真理,具有创新的欲望。科学情感在相当大程度上对学生努力学习科学知识起着远景动机的作用,同时也是他们将来走进社会后为国家和人民贡献力量,为人类造福的内在驱动力之一。对教学过程而言,它是指引和维持师生的教学行为,排除教学过程中遇到的障碍,高质量完成教学任务的必要保证之一。
关键词:生物教学;科学素养教育;解析
中图分类号: G633.91 文献标识码: A 文章编号:
引言
随着我国经济的飞速发展,科学技术的不断进步,新社会新时代下要求学生必须具备基本的科学素养。科学素养的表述方式很多,对学生学习生物学而言可以说就是在学习过程中培养形成且不断发展的一种最基本而又持续影响终身的内在科学素质和心理特质。主要呈现为以下几个外在的表现:学科知识基础、基本技能和获取知识信息的能力,运用知识解决问题的能力,科学品质如科学态度、探索精神、学科兴趣等方面。《生物课程标准》将生物科学素养表述为参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念及科学探究能力,从更高更远的角度定义了生物科学素养的意义。
随着信息社会的日趋完善和生物世纪的到来,以及新课程标准的推行,如何在生物教学中不断提高学生的生物科学素养就成为了每个生物教师面临的新课题。要在生物教学中提高学生的生物科学素养应从以下几个方面入手:
一、做好课堂基础知识教学,培养学生的科学品质
课堂教学要按课标和素质教育的要求,在知识整体性和系统性的指导下把传授知识及学科思维方式作为重点,教会学生学习方法。同时,要将生物学科的基本技能渗透其中。如观察、采集、调查、动植物培养、生物仪器和使用等,为学生探索能力的提高打好基础。
课堂模式应以引导激励为主,激发学生的学习兴趣和学习的主动性。要做好课堂教学就必须引入新的教学手段,如多媒体、三维动画、网络资源等,让学生一方面在鲜活生动的情景中学习,充分调动学生身心感官的体验功能,达到在愉悦的情景下由感性到理性知识的飞跃,培养学生获取信息和知识的能力。更重要的是,只有这样的教学才能给学生以学习和探索的内驱力,培养学生主动学习的习惯,使之逐步养成对科学执着追求的意志品质。
一堂好的生物课就是要把基础知识的传授建立在充分调动学生感官的基础上,激发兴趣、煅炼学习意志力,从而达到基础知识教学和学生良好科学品质的培养相统一。
二、做好实验教学,培养学生的科学思维和探究能力
实验教学是煅炼学生实践能力的基本方法,更是激发学生的科学思维、探究兴趣和能力的大好时机。可以把实验教学按内在的功能分作两大块:一是实验技能和科学研究基本模式的传授;二是探究、创新意识的培养。实验基本技能做为基础性的“工具”,要让学生在实验课中反复训练,切实掌握。科学研究模式则要立足课本中许多自成体系的系列实验进行循序渐进的灌输。如植物生长素的发现、酶的发现、DNA是主要遗传物质的证明等实验。
通过这些内容的学习,让学生掌握一般的科学探究模式,即“提出问题―作出假设―设计实验―得出结论”的模式。除此以外,在高中生物课本中还有大量的对照实验,在讲好原理和应用过程的同时也应潜移默化地使学生体会到其思维的科学性。在做好、讲好这些基本实验的基础上,要充分利用课本资源、生活实践资源激励引导学生以课本基础知识为依托,创设贴近生物环境的情景、提供初始性问题、开发社会性生物现象调查主题,激励学生主动去做一些力所能及的实验、实习和课题调查,使学生在这些鲜活生动的实践活动中学习掌握探究方法,培养科学思维能力和主动探究的科学品质。
三、做好课本知识拓展,全而提高学生的科学素养
立足于课本知识内容和学生的认知水平,引导学生实现课本基础知识的拓展是全面提高学生科学素养的关键。笔者认为,拓展应从以下几方面入手:
1.注重生物科学史的感染作用,充分体现典型激励效应。科学思维和方法是科学素养的核心要素。能力培养的核心就是思维能力的培养。新课标指出,要重视科学本质和理解科学研究过程,学习科学研究方法。在生物科学史中不仅记载着生物科学知识的形成过程,而且还蕴涵着科学家的创造性思维方式和灵活多样的科学方法,体现了科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度。因此,在教学中,教师要从学生的认知水平出发,注重科学史的介绍和学习,适当选取或处理相关史料融入到单元教学中去,让学生了解科学家是如何发现问题、分析问题和解决问题的,启发学生在科学态度、科学方法和创造性思维方面多些感悟,从而达到培养学生科学态度和科学精神的目的。科学精神是科学的本质和灵魂,培养科学精神能为学生一生中的学习和能力的发展、运用提供正确的价值导向及长久动力。
课本中涉及到的细胞膜结构的探索、孟德尔和他的遗传规律、达尔文与进化论、DNA双螺旋结构的建立、袁隆平和杂交水稻等事例都可拓展为详实生动的科学精神教育典型材料,渗透到课堂和课外阅读中去,让学生体会和认识科学的进步与成功凝结着无数科学家的心血,也能让他们体会到科学研究不但要有顽强的毅力、聪明的才智,更需要有不断探索的精神和密切的协作。这些课本内容拓展利用得好就会成为学生科学素养培育的最佳教材。
2.注重理论联系实际,增强知识的运用能力,培养学生的社会责任感和科学价值观。“注重与现实生活的联系”是新课程的基本理念,“重视理论联系实际,关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展”是生物考试大纲的明确要求。在课堂教学中,教师应联系生活实际和学生所处的环境,引导学生注意身边的科学,大量的生物学现象为师生提供了大量鲜活的素材和广阔的拓展空间。如:农产品保鲜措施的原理、中耕松土为什么能促进作物的生长、酵母发酵的现象与原理,甚至像如何养好盆花等都是这方面的素材。借此可以引导学生养成发现问题、努力探索的习惯和解决问题的能力。
3.要适时适量地把学生的学习拓展到科学技术前沿领域和热点问题上去。如生物工程范围的基因工程、细胞工程、发酵工程,基因疗法,人类基因组计划,全球生态和污染治理,艾滋病,生化诺贝尔获奖成果等,让学生体会到生物科学与人类自身的密切关系,培养学生的科学价值观,同时,还能起到激发兴趣、增长见识、提高修养的良好作用。
4.利用适量、难易适中的练习题将学生已掌握的基础知识扩展到具体问题的解决中去。在巩固知识的同时增强学生的知识迁移和获得、转化信息的能力。如:图表、曲线、文字类型信息的迁移和转化,题干信息的捕捉,解决问题方法的设定,结论的正确表述等;通过练习,检查和训练学生的探究能力及科学思维,等等。所谓难易适中,就是要让学生经过一定量的探索和思维活动后能得出正确的答案。就是要让学生的活动得到认同和肯定,从而起到养成和增强学生探究问题,自觉运用知识解决问题的能力。固化学生良好的思维习惯,让学生产生成就感,进一步激发其学习、探究、思维、实践的积极性。
结语
综上所述,要把教学中只注重对学生科学知识的传授转向全面提高学生的科学素养教育,注重学生在生物学知识、科学研究技能、情感态度与价值观、思维品质以及对科学和社会的认识等领域的全面发展。生物科学素养是学生科学素养构成中的重要组成部分。它反映了学生对生物科学领域中核心基础内容的掌握和应用水平,也是学生不断提高自身科学素养的主动力。每个生物教师都应站在提高全民科学素质的角度去认真研究和不断践行这一历史使命。
参考文献:
关键词:生物科学史;激发学习兴趣;教学方法
生物科学是建立在实验基础上的一门自然科学,现代生物科学的发展,是生物科学与数学、物理、化学、等科学之间相互交叉、渗透和相互促进的结果。随着生物科学的发展,生物科学向人们展示美好的未来,它将成为21世纪领先的学科之一。我们在学习生物学科时,应在前人研究的基础上,善于发现问题,研究问题,解决问题。不仅要重视生物学知识的学习,还要重视学习和体验生物科学研究的过程,并且从中领会生物科学的研究方法。
《基础教育课程改革纲要》也明确指出,改变课程实施过于强调接受学习死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。为了使学生的学习方式发生根本性转变,保证学生自主性、探索性的学习落到实处,确立学生的主体地位,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。
新课程标准对生物学能力的要求是初步学会探究生物科学的一般方法,发展学生提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流的科学探究能力。在科学实践中发展合作能力、实践能力和创新能力,初步具有收集和利用课内外的图文资料及其他信息的能力。生物学能力在教学中如何培养呢?本人认为生物科学史在教学的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科学史的巧妙合理的讲解,既能激发学生学习生物学的积极兴趣,又能发挥学生学习的主动性,增强学生的主体意识,还能培养学生学习生物学的收集和处理生物信息的能力、分析问题和解决问题的能力、掌握学习生物学的科学方法,同时更能培养学生形成不畏艰险、持之以恒的科学态度。在生物发现史教学中,采用多媒体现代化教学手段,要求学生在课前预习,并收集有关的信息材料,课堂教学中针对学生收集到的材料,有的问题鼓励学生课后继续查阅,共同讨论加以解决,与课堂有关的内容加以肯定,导入教学。
生物学史有的既体现了学生收集和处理信息的能力,激发学生学习的兴趣,增强学生的成就感,又能锻炼学生研究问题的科学分析方法,培养学生的推理、归纳能力以及学生的逻辑思维和创造力,还能使学生养成不畏艰险、持之以恒的科学精神。如酶的发现、光合作用的发现过程等。
酶的发现:
1773年,意大利科学家斯帕兰扎尼(L.Spallanzani,1729~1799)设计了一个巧妙的实验推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么,他不清楚,却为人们的研究提供了方法和思路。
1836年,德国科学家施旺(T.Schwann,1810~1882)从胃液中提取出了消化蛋白质的物质,解开胃的消化之谜,使酶的研究工作更进了一步。
1926年,美国科学家萨姆钠(J.B.Sumner,1887~1955)从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质,得出结论酶是蛋白质。
20世纪30年代,科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶,并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质,形成了酶的初步定义。使人们对酶的认识形成统一的观点,并指出酶的本质是蛋白质。
20世纪80年代,美国科学家切赫(T.R.Cech,1947—)和奥特曼(S.Altman,1939—)发现少数RNA也具有生物催化作用。对酶的认识进行了完善,形成完整的理论,即酶是由活细胞产生的具有生物催化能力的有机物。
总结人们的认识过程:
发现问题提取物质物质本质得出定义补充完善(完整理论)
(1773年)(1836年)(1926年)(20世纪30年代)(80年代)
通过学习酶的发现,激励学生学习科学家实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。使学生明确科学家对酶的认识是不断发展的。科学具有开放性,引导学生要用开放的观点、发展的眼光对待所学的知识,鼓励学生在学习过程中勤于思考,敢于质疑,勇于探索。
光合作用的发现:
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的最早的认识。
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,为人们的研究提出了方向。
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(Jan Ingenhousz)重复了上述实验,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。
1782年,日内瓦教师塞尼比尔(J.Senebier)发现经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(O2)出现。因此,他认为植物在光照下,为了产生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(de Saussure)通过定量植物所吸收的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在植物体内合成有机物质,并产生与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材料实验得出结论: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(糖类)。
1880年,美国科学家恩格尔曼用水绵进行实验说明: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。有力地说明氧气是光合作用的产物,叶绿体是光合作用的场所。
1937年,英国科学家希尔(Hill)将离体的叶绿体加到具有适当氢受体(A)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。说明氧气是水的光解过程产生的,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(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)利用同位素标记法进行探究实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。
根据科学的发展进程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:
光能
CO2 + H2O﹡(CH2O)+O2﹡
叶绿体
通过对几个光合作用发现过程中的几个经典实验的分析、讨论,使学生感受到科学发展的艰难、科学方法的重要,培养学生严谨的科学态度、激发学生的创新意识。提高学生的科学素质,培养学生设计实验,分析实验结果的能力。
有的发现史既能通过对科学家实验的分析培养学生探究问题的能力,使学生掌握科学的研究方法,又能使学生根据所学知识,解释一些实际问题和现象,增强知识面的应用能力,激发学生学习生物的兴趣,促进学生积积极主动地学习,使学生形成学习中不断提出问题、解决问题的探索过程。如生长素的发现过程、DNA是遗传物质的证明等。
生长素的发现过程:
1880年,达尔文研究了光照对金丝雀虉草胚芽鞘生长的影响。
实验一:胚芽鞘受到单侧光照射时,弯向光源生长。
对照组实验:胚芽鞘在完全黑暗的情况下直立生长。
实验结论:向光性的形成是由于胚芽鞘受到单侧光照射的缘故。
实验二:切去胚芽鞘的尖端,胚芽鞘既不生长,也不弯曲。
对照组实验:未切去尖端的胚芽鞘,直立生长或向光弯曲生长。
实验结论:弯曲生长是由于有尖端的缘故。
实验三:用锡箔小帽罩住胚芽鞘的尖端,胚芽鞘直立生长。
对照组实验(实验四):用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段,单侧光只照射胚芽鞘尖端,胚芽鞘仍然弯向光源生长。
实验结论:感光部位是尖端,弯曲部位是尖端下的一段。
总结:达尔文推想,胚芽鞘尖端可能会产生某种物质,这种物质在单侧光的照射下,对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。
1913年,詹森做的实验:
实验组:在切去胚芽鞘尖端的切面和尖端之间放上一小块琼脂片,单侧光照射,胚芽鞘弯向光源生长。
对照组:未切去尖端的胚芽鞘单侧光照射,胚芽鞘弯向光源生长。
结论:胚芽鞘尖端产生的刺激透过琼脂片传递给下部。为温特的实验提供了重要的方法。
1914年 拜尔的实验:
实验组:在黑暗条件下,将切下的燕麦胚芽鞘顶部移到切口的一侧,胚芽鞘会向对侧弯曲生长。
对照组:在黑暗条件下,将切下的燕麦胚芽鞘顶部移到切口的另一侧,胚芽鞘会向对侧弯曲生长。
结论:胚芽鞘的弯曲生长,是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的,为温特的实验提供了重要的思路。
1925年索尔的实验:
实验组:把胚芽鞘的尖端切去,则胚芽鞘的生长受到抑制。
对照组:把切下的胚芽鞘尖端放回去,则胚芽鞘的生长恢复正常。
结论:胚芽鞘尖端含有剌激细胞生长的信号物质。
以上的实验初步证明:尖端产生的刺激可能是一种化学物质,这种化学物质的分布不均匀造成了胚芽鞘的弯曲生长。
1928年,温特的实验,是在詹森和拜尔实验的基础上进行的。
实验组:把切下的胚芽鞘尖端放在琼脂块上,几小时后,移去胚芽鞘尖端,并将这块琼脂块切成小块,放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧,结果发现这个胚芽鞘会向放琼脂的对侧弯曲生长。
对照组:把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂小块,放在切去尖端的胚芽鞘切面的一侧,结果发现这个胚芽鞘既不生长,也不弯曲。排除琼脂块的影响。
实验结论:进一步证明了胚芽鞘尖端确实产生了某种物质,这种物质从尖端运输到下部,并且能够促使胚芽鞘下面某些部分的生长。
1934年,郭葛等人提取出该物质,并确认它的化学本质是吲哚乙酸,把这种物质命名为生长素。
生长素的发现归纳:
(1)胚芽鞘的感光部位是胚芽鞘尖端。
(2)生长素产生于胚芽鞘的尖端。
(3)胚芽鞘的弯曲部位(生长素的作用部位)是尖端以下部位。
师生共同回顾生长素的发现过程,得出探究问题的方法过程:
设计实验提出假说(推论)实验验证得出结论
生长素的发现过程在生命科学史上具有一定的代表性,它前后历时几十年,凝聚了众多科学家的心血和智慧,通过一系列的实验从一定程度上反映了科学探究的一般方法,对培养学生科学的思维方法和研究方法,培养学生的科学精神、创新意识和实践能力是一个非常好的素材。新课程标准和近年来高考试题中一个导向性变化,就是对学生实验设计能力明确提出了要求。学生是通过亲身实践获取的直接经验,从中初步学会科学方法,培养培养方法,培养科学精神和科学态度以及思维的新颖性与独特性等创新思维的品质。
DNA是遗传物质的证明:
理论依据:通过对与生物传宗接代有关的生理作用有丝分裂、减数分裂及受精作用和生物的个体发育等分析可知,染色体具有一定的稳定性且能由亲代传递给子代的特点,说明染色体与生物的遗传有重要的关系,而染色体的组成是DNA和蛋白质。DNA在染色体上的含量相对稳定,而蛋白质的含量不是很稳定,因此,与遗传有关的是DNA而不是蛋白质。
要充分说明DNA是遗传物质,必须通过实验才能得出准确的结论。想办法把DNA和蛋白质分开,单独地、直接地观察DNA和蛋白质的作用,这是研究问题的方法和思路。
直接证据:实验验证
1928年,英国科学家格里菲思的肺炎双球菌的转化实验,说明无毒性的R型活细菌知与加热杀死的S型细菌混合后,转化为有毒性的S型活细菌,这些转化的S型细菌的后代也是有毒性的S 型细菌,即这种性状的转化是可遗传的。没有指出转化的实质即遗传物质是什么,但给人们对遗传物质的研究提出了实验的方法和思路,加快了科学发展的步伐。
美国科学家艾弗里和和他的同事经过十几年的研究,在1944年发表了他做的转化实验结果发现:只有加入DNA,R型细菌才能转化为S型细菌,并且DNA纯度越高,转化就越有效。如果用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA,使DNA分解,就不能使R型细菌发生转化。体现实验的设计思路,但是人们在理解此实验的过程中有一定的怀疑,问题关键是DNA和蛋白质是否完全分开。
1952年,赫尔希和蔡斯用同位素标记法做的噬菌体侵染细菌的实验表明:在噬菌体中,亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA,而不是蛋白质。也就是说,子代噬菌体的性状是通过亲代的DNA遗传给后代的,因此,DNA才是真正的遗传物质。实验材料的结构和同位素示踪法技术的运用,解决了转化实验中的疑惑,使实验结果更加有说服力。
格里菲思的实验的不足之处,他并不知道转化因子是什么物质。艾弗里的不足之处是,说服力不是很强,人们还是以怀疑的眼光看待这个实验的,有人争辩说,转化是DNA中蛋白质不纯的结果,蛋白质才是有作用的因素。理解它要有一定的理论基础。而噬菌体侵染细菌的实验根本就不存在上述问题,它是最有力的直接证据。用研究采用的“同位素标记法”来说明。这样符合科学研究的过程,可以很自然地导出DNA是遗传物质的结论,使学生容易接受,并且能使学生受到科学方法教育。
研究问题的方法:
理论推断实验验证转化实验侵染细菌实验得出结论
(理论结论) (实验思路) (初步证明) (有力证明) (统一认识)
通过探究DNA是遗传物质的发现过程,使学生学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神,使学生懂得人类对事物的认识是不断深化和完善的,使学生领会科学家实验设计的科学思路、遵循的实验设计原则和采用的一些科学方法,并培养学生科学思维能力和初步研究能力,使学生初步掌握科学研究的方法和过程。
根据新课程理念,当今生物教学重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养,生物科学史是生物教学中培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等科学素养的良好素材,因此,“以探究科学发现过程来学习科学研究方法”是生物教学的重点,在生物教学过程中,通过生物科学史的教学注重实验过程的探究与科学方法的学习相结合,充分发挥学生的主体作用,使学生在探究学习中,得到科学研究方法的训练。 参考文献
[1]潘瑞炽,董愚得.植物生理学[M].高等教育出版社.