時間：2022-03-26 06:22:29
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[摘要] 科學 探究是學習生物學基本、有效的途徑之一,它有助于學生形成對生命世界的正確認識、對科學本質的理解和對生物學 規律 的領悟,應作為高中生物學教學的基本內容和方法。設計一個基于探究的實驗活動對于一般的實驗教學來說,只要能在兩方面加以改變,就可以將驗證式的實驗轉變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學中的優先次序,不要將實驗活動安排在教學的最后,讓學生在實驗前還不知道實驗的結果;第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目,改變成比較重視探究過程的實驗讓學生加以探究。
以實驗為載體的探究是生物教學最顯著的特征,也是生物教師最常用、最擅長的手段。但是,在實踐中“實驗”與“探究”的結合并不象預想的那樣順暢?；谔骄康膶嶒灲虒W策略,是在吸收已往實驗教學改革中有益經驗的基礎上,探索一條有效、完整、開放的實驗教學方式,以回歸實驗教學在培養學生實證意識、思維品質、質疑精神等方面的作用和地位,為全面提高學生的科學素養服務。
一、問題的提出
從教學論的角度看,實驗教學是指在使用實驗儀器情景下的一種教學形態。高中生物實驗與其他理科實驗一樣,具有直觀、形象的特征,能高度濃縮地展示人們認識和發現某一知識、原理的過程,能幫助學生在較短時間內認識和理解相關的科學知識。但這種對實驗和實驗教學的認識,在本質上將它放在了知識教學的從屬地位,實驗教學的目標只是追求一個預設的結論。雖然在實驗教學的過程中,教師會注意對學生進行有關實驗技能、方法和探究思維等方面的訓練,但這些往往被放在次要的位置。
科學探究的提出給實驗和實驗教學以全新的視角?！渡镎n程標準(實驗)解讀》指出:“科學探究是生物學中不可缺少的、動態的部分”[1]。高中生物課程應該反映生物科學的“完整畫面 ”,應該將科學探究作為高中生物學教學的基本內容和方法。科學探究活動也是學生學習生物學基本、有效的途徑之一,它有助于學生形成對生命世界的正確認識、對科學本質的理解和對生物學規律的領悟。生物實驗作為教師轉變教學方式、實施科學探究的最有效的手段之一,具有強化學生實證意識、提升學生思維品質、培養學生質疑精神的重要作用,倡導基于探究的實驗教學策略,將學生置身于一種動態、開放、個性、多元的學習環境中,打破原有學科的封閉性和課程選擇的單一性,讓學生自主探索,主動求知,學會收集、分析和利用各種信息及信息資源,實質上就是在提高學生的科學素養。
二、如何在一般實驗中體現探究的思想
美國學者施瓦布曾經把科學實驗活動分成三個層次, [2]根據實際還可以加上一個層次,即將問題、方法步驟及答案均提供給學生,學生只要按此步驟去做實驗,驗證已知的結果,可稱之為零層次(見表1)。
探究也是分層次的,一些學者根據探究活動的難易程度以及學生參與探究程度的不同,將探究性實驗劃分了不同的層次(見表2)。[3]
至此,可以清楚地表明,驗證性實驗、演示實驗、學生實驗基本上屬于0水平探究,也就是沒有體現科學探究的基本精神,隨著有關實驗的問題確定、解決問題的程序和做結論等幾個方面學生參與程度的增加,探究的深度也不斷增加,直至開放式的研究。由此可見,隨著新課程將科學探究作為核心理念,實驗和實驗教學的作用得到了顯著的提高。
眾所周知,學科教學在知識的量上有明確的任務,探究性學習要花費更多的時間。一些老師之所以在實驗教學中傾向于低水平的探究,一方面是觀念的問題,視課堂的“亂”為洪水猛獸,怕失去對課堂的控制;另一方面是技能的問題,試問,從小到大,我們有多少教師有過探究性學習的經歷?
事實上,在實際教學中,教材已充分考慮到了這些因素,高層次、開放性探究實驗活動是十分有限的。學生在更多的時候需要從多種多樣的不同層次的探究實驗活動中學習各種科學探究方法和科學探究技能。因此,如何在一般實驗中體現探究的思想是教師的必然選擇,也是推進探究教學的必由之路。
那么,怎樣設計一個基于探究的實驗活動呢?
對于一般的實驗教學來說,只要能在兩方面加以改變,就可以將驗證式的實驗轉變成開放性探究實驗。一是改變實驗活動在整個教學中的優先次序,不要將實驗活動安排在教學的最后,讓學生在實驗前還不知道實驗的結果;第二是將以往只注重驗證課本理論的一些典型實驗項目,改變成比較重視探究過程的實驗讓學生加以探究。從實際上考慮,讓學生探究的必須是個難度不高而且沒有危險性的實驗,教師才能安心放手讓學生探究,而且實驗內容要能與上課內容直接相關,并且適合學生的程度,又不需額外增加太多教學時間,如此老師才易于安排和融入原來的教學進度中。所以從現有的實驗項目中挑選一些單元,改變原有實驗教學方式再加一些巧思即可達到目的。 三、基于探究的生物實驗教學活動設計案例
“酶的催化效率—過氧化氫分解”是高中生物學的一個重要教學內容,實驗的目的主要是,認識酶作為生物催化劑,與無機催化劑相比,有何特點?按照過去的方式,為了體現探究,教師通常把演示實驗改變成學生實驗,學生通過在兩支編號為1號和2號的試管中分別注入3mL2%過氧化氫溶液,然后在1號試管中加入雞肝勻漿或馬鈴薯勻漿少許,在2號試管中加入二氧化錳少許,作為催化劑,輕輕振蕩試管,觀察兩支試管中氣泡產生的多少和快慢來比較反應的速率,推理出生物催化劑過氧化氫酶和無機催化劑二氧化錳催化效率的高低,從而得出酶的催化作用具有高效性的特點。
這樣的實驗活動,場面熱鬧,學生不定地按照教師的指令動手做實驗,實驗的成功率也很高?？墒?如果仔細分析,學生的行為實際上是對教師指令的被動回應:把雞肝勻漿和二氧化錳分別加入到盛有3mL2%過氧化氫溶液的試管中,使之產生一種預定的變化。這樣做,看似在觀察與探究,實質上仍然停留在“告訴事實、驗證結論”的水平,僅僅從過氧化氫酶和二氧化錳2個催化反應實驗的比較,并不能推理出生物催化劑比無機催化劑具有高效性的特點,顯然,學生思維加工的投入量不夠充足。
針對上述情況的改進課,如果我們對實驗進行改進和拓展,實驗探究的水平就會明顯提高。
(一)提出問題
經過日常生活的積累和化學課程的學習,學生已經了解到很多地方都需要催化劑,比如說:汽車尾氣排放催化裝置、 工業 制硫酸、合成氨、酶催化生物大分子等。并且在課堂上也已經學習了使用催化劑的幾個化學反應,如氯酸鉀催化受熱分解、雙氧水催化分解等。在理解元素周期律以后,還可引導學生分析討論“催化劑與化學反應的關系”。
一般情況下,學生大多能提出如下問題:催化劑與化學反應是否有一一對應的關系?催化劑是如何改變化學反應速率的?催化劑在化學反應中的特點是什么?這種超學科的知識整合,對于激發學生的探究熱情是十分有效的。
(二)猜想與假設
首先要 總結 問題,經過查閱資料、網上搜索、小組討論,在教師的引導下,學生提出自己的設想:催化劑與化學反應不是一一對應的關系,一種催化劑可以催化不同的化學反應,不同催化劑對同一反應的催化效果可能不一樣。
(三)實驗準備
1.知識準備。要求學生在課外查閱過氧化氫、二氧化錳、三氧化二鋁、雞肝、馬鈴薯等的相關物理和化學性質,以及和催化劑相關的知識。
2.器材準備。試管,衛生香,火柴,過氧化氫,二氧化錳,三氧化二鋁,雞肝勻漿(新鮮的和不新鮮的各一份),馬鈴薯勻漿(生的和熟的各一份)等。
(四)實驗探究
實驗探究過程如表3所示。
(五)實驗結論
1.二氧化錳,三氧化二鋁,雞肝勻漿,馬鈴薯勻漿,能加快過氧化氫的分解速率,故能作過氧化氫分解的催化劑。
2.新鮮的雞肝勻漿和生的馬鈴薯勻漿,催化效率大大高于二氧化錳、三氧化二鋁的催化效率。
3.不新鮮的雞肝勻漿、熟的馬鈴薯勻漿之所以催化效率降低,有可能是采購回來的肝臟不新鮮,或是制成的肝臟研磨液使用和存放時間過長而變質;熟的馬鈴薯勻漿可能是高溫導致過氧化氫酶失活,說明影響酶催化作用的因素很多。
基于探究的生物實驗教學策略是在提高學生 科學 素養課程目標指導下的實驗教學改進行動,它的亮點是挖掘課本實驗的內涵、拓展課堂實驗的功能、提升實驗教學的品質,充分體現“自主、探究、合作” 新課程理念,對于推進“以探究為核心的、多樣化的生物教學方式”具有一定的指導作用。
教材既是知識的載體，也是師生共同探究新知、獲得發展的媒介，其重要性不言而喻。隨著生物科學日新月異，教育心理學理論不斷推陳出新，教學方法和教學手段日趨現代化。課程設置正從生物學科內小綜合到綜合理科不斷發展，初中階段正在探討實施綜合性活動課程，必修課和選修課的課程體系普遍推廣，而現階段高中設置綜合理科課程的條件還不成熟。因此，高中生物教材現代化，以適應教學理論、教學內容、教學手段、課程設置的現代化問題就成為一個重要課題。
1．盡可能體現出21世紀的生物學地位
1996年初，由我國170位著名科學家合作研究、集體撰寫的論著《21世紀初科學發展的趨勢》中指出：“生命科學因研究客體的極端重要和復雜，人類生存和發展的需求又非常迫切，完全有可能在不久的將來出現革命性變化，發展成為科學革命的中心。”作為跨世紀的基礎生物學教材，要充分考慮到生物學的科學地位變化，力爭盡可能做到在整個自然科學領域中科學觀念具有指導性，科學原理具有基礎性，科學方法具有通用性，科學思維具有普遍性。
在人們的生活中，科學印象的形成往往是通過學習生物學獲得的。生物學中常用的對照實驗方法、黑箱方法作為科學方法同樣適用于其它自然科學；現代“老三論”的信息論、控制論、系統論都以研究生物體和生命現象為己任；現代“新三論”中，耗散結構理論研究的系統與外界環境的邊際效應，協同論研究的部分與整體之間的關系，突變論研究的遠離平衡狀態的復雜體系發生質變的規律都與生命科學密切相關；生物體與外界環境之間以及生物體內部各部分之間都不斷進行著物質的交換、能量的轉變、信息的傳遞，而物質、能量、信息則是自然科學的共同研究對象；生命活動的調節過程、遺傳信息的傳遞則屬于信息論的研究內容；生命過程中普遍存在的體溫調節、激素調節、行為調節、生態平衡的調節等反饋調節模式均為控制論的研究實例。上述內容可以經過高度簡化、形象化，有機地、隱性地滲透進入教材。
2．教材內容現代化，體現時代特點，貼近現代生活，建立能夠適應新世紀的生物學知識結構。
長期以來，我國教材的特點是理論性和系統性較強，但對科學的實用性、實踐性和社會性關注不夠，現代科學知識的滲透速度也較慢，這樣容易造成難以適應現代生活、現代技術和現代職業的多層次需求。
食用纖維雖然不能被人體消化吸收，但可刺激消化道蠕動，具有預防便秘、痔瘡、腸癌、膽石癥，控制肥胖，降低血漿膽固醇等多種功能。食物成分中缺乏食用纖維的介紹，脫離了現代人注重食用精糧，“十男九痔”的生活現狀，不利于矯正較為普遍的偏食現象，有悖于我國傳統的飲食文化。
從實際出發，聯系日常生活，就會使學習變得更加有趣，更為生動活潑，更易啟迪思維。例如“光合作用”一節教材，若將環境因子中光和溫度對光合作用的影響加進去，就既聯系了生態因子的作用，也突出了科學的實踐性和價值觀。
原核生物中的藍藻，其名稱很易聯想到屬于真核生物的其它藻類，這是以前依據自然標本將其列入真核生物的錯誤延續下來的，現在很多教材和論著均已改為藍細菌，更能體現它屬于原核生物的本質特征。
隨著RNA酶（ribozyme，又譯核酸酶）和抗體酶（abzyme，antibodyenzyme）在科技文獻中頻頻出現，對于酶的化學本質和催化功能的認識已有很大改觀。酶催化的“鎖與鑰匙學說”已被公認，它也非常符合中學生形象思維和邏輯思維特征，很多教材都有介紹。
建立完善的認知結構決定于教材的系統性，那么怎樣在盡量不增加教材篇幅，不增加課業負擔的前提下將教材編得更有系統性呢？筆者認為以下處理方式值得借鑒：（1）盡可能多地編寫有利于理解教材，有利于形成認知結構，富于概括性的圖表。如將脊椎動物各綱的主要特征通過一個比較表體現出來。（2）抓住學科結構、生命的基本特征這兩條主線，完善教材的結構。如動植物呼吸作用，本質相同，途徑相似，應該綜述。若將兩者分開敘述，植物代謝中側重物質變化，動物代謝側重能量變化，增加了篇幅，也有重復之嫌，割裂了本來就密不可分的物質代謝和能量代謝，給人以只見樹木、難見森林之感。
有人認為滲透現代知識會增加課業負擔。筆者認為這主要是教育教學觀念問題。首先，僅僅作為教學環節之一的教材，即使編得再淺顯，也不可能從根本上解決現存的課業負擔問題。其次，教材的系統性有著鮮明的時代性，滲透現代知識同時也意味著要淘汰那些過于陳舊的教學內容。
從教材編著來看，課業負擔的輕重決定了教材中論點的多少和深淺，而概括性的認知圖表，論證性的論據，包括科學事實、生活常識、經典實驗，能夠促進概念、原理的消化理解，在一定程度上反而降低了課業負擔。當然要減輕課業負擔，最值得研究的還是將現代生物學知識引入中學教材的方法和技巧，在充分研究中學生原有認知結構、認知特點、思維方式、學習習慣的前提下，根據教學大綱的規范而進行：1）轉錄按需索取，排除與大綱規定的知識項目無關或關系不密切的部分；2）概括獵取所需知識項目的思維線索；3）簡化除去可能將思維引向歧途的枝節情境；4）形象化設計模式圖、結構圖、流程圖和表格。
3．給科學觀念、科學思維、科學方法以應有的地位，培養科學素質和科學能力生物科學發展過程中孕育的科學觀念、科學思維、科學方法
至今仍對自然科學發展起著巨大的推動作用。巴甫洛夫運用分析和綜合相統一的思維方式創立了高級神經活動學說；哈維以實驗思維方法創立了血液循環學說；林耐科學地處理和運用知識信息創立了本質分類法。
人們驚嘆弗萊明發現青霉素的機遇，而忽視了機遇偏
愛“有準備的頭腦”，留意意外之事，善于捕捉機遇，這同樣是科學方法。人們高度評價科學進化論和分子生物學的偉大成就，卻忽視了達爾文的《物種起源》、薛定鍔的《生命是什么》所蘊藏的科學觀念對于科學發展的推動遠遠超過了相應的科學知識本身。上述內容的滲透宜用隱性處理和顯性處理相結合的原則：科學過程、科學方法宜進行顯性處理，科學觀念、科學思維宜進行隱性處理。
4．加速教材系列化進程，科學地運用教材指導教學改革，調控教材評價。
由于應試教育的影響，教學實踐中普遍存在著一種傾向，即課程計劃—教學大綱—教材編著—教學過程—教學評價5個環節層層加碼，導致考分逐年上升，能力難以提高，課業負擔過重。作為中心環節的教材如何有效地扼制這種態勢的繼續發展呢？
一般認為離開了教學內容的改革去侈談教學方法的改革是危險的。但是另一方面，啟用新教材實施教學時，教師往往有一種惰性，他們自覺不自覺地還是運用原有教學觀念、教學方法去處理教材，這都顯著削弱了啟用新教材的意義。
鑒于以上兩種情況，要盡快實施教材系列化，出版與新教材配套的教學指導書、參考書、教師手冊、練習冊、教學掛圖、聲像出版物、多媒體軟件。特別是教參，要針對不同教學內容，充分考慮到城鄉差異、南北差異、不同類型學校的差異，選擇多種教學方法，提供最優化的教學方案，有效指導，促進教學改革。通過配套練習冊調控教學評價過程中試題的難度，確實做到培養能力，提高素質，減輕負擔。
誠然，中學教材的基礎性和現代化在很大程度上互相對立，而且難以統一，特別是我國現階段，很多不發達地區教育觀念和教學設施還遠未得以改變，盲目追求和過分強調教材“現代化”是不可取的。但是在當代科學不斷分化和再綜合的進程中，還要恪守傳統意義上的知識系統性，崇尚百科全書式教材，反而將很多現代社會急需的科學知識拒于書外，并非辯證唯物主義的，這些都無助于教材現代化。
怎樣將矛盾的雙方有機統一起來，找到基礎性和現代化的綜合點，絕非是一個簡單的取舍問題，有待深入研究和探討。
1.學會“看”
1972年聯合國教科文組織在一份《學會生存》的報告中指出:“未來的文盲將不再是不識字的人,而是不會學習的人”,因而學會學習是高中學生要練就的基本功。其中自學能力是其重要的組成成分,預習是培養自己自學能力的有效途徑,也是一個良好的習慣。那么,如何預習呢?首先,通過看書我們要對這一節的內容有一個初步的認識,主要講了哪些知識點?我掌握了多少?還有哪些知識點理解不了?帶著這些問題走入課堂,那么你的課堂效果一定會更好。
2.學會“聽”
聽課聽什么?要聽老師分析本節課的重點、難點、考點和疑點;聽自己在預習過程中所未能理解的內容;聽老師對一類問題(或習題)是如何分析的;不僅要認真聽,還要做好必要的筆記。筆記如何做也有一定的講究,有些同學喜歡將老師的板書一字不漏地記下來,其實大可不必。我們只要將老師補充的一些重要的知識點、結論或習題做一些筆記,對于習題也只需記一些主要的分析過程,課后再進行必要的完善即可;萬萬不可顧此失彼,因為忙著做筆記而忽略了聽課。
3.學會“言”
21世紀的教育理念講究要突出學生的主體作用;即要鼓勵同學們積極地參與到教學過程中來,課堂上對一些問題的分析和解決,不要老依靠于老師的講。每一位同學都應該積極思考,我怎么解決這個問題?這種思維方法好嗎?那種表達更為準確?不妨將自己的思維在課堂上向老師和同學們展示出來,聽聽大家的意見。也可以對老師和其他同學的解法提出自己不同的看法,不要害怕會出錯,即使出錯了或有些問題,老師和同學們也一定會幫你把問題糾正過來;還會幫你找到出錯的原因,何樂而不為呢?高考說明中明確提出了對學生的分析綜合能力和表達能力的要求,學會“言”才有助于提高自己這方面的能力。
4.學會“憶”
憶即復習工作,即一堂課下來或一個章節下來,我們必須要有一個較為系統地復習整理過程。此項工作將直接關系到你成績的好壞。通過復習,一方面將一些重要的知識和技能進行鞏固、強化,另外也可以對前后知識的系統性和他們的聯系有更深的理解,此即為古人所說“溫故而知新”。
5.學會“思”
古語云:“學而不思則罔,思而不學則殆”。此言提醒我們在學習的過程中要經常進行反思。其實,學習生物知識最關鍵的是學會其中的學科思想和答題方法,學會思維。因而,同學們在看書或做題時,要多想想為什么這樣做?是否還有其他的方法或表述?此類習題有何規律?這種方法或表述好嗎?在反思中提高自己的生物思維模式和答題能力。
6.學會“練”
高中生物的基礎知識和答題技能相對不多,要想熟練地掌握它,就得進行一定的訓練。同學們要在練習中融會知識,加深對知識的理解和答題技能的掌握,同時這也是提高同學們解答生物試題能力的一種有效手段。但同學們萬萬不要陷入“題?！?掌握好訓練的“度”。
7.學會“糾”
無論是平時的學習還是高考復習,測試總少不了,那么當老師批閱后的試卷發下來后,我們怎么辦?有一些同學在看完自己的分數后就是等待,等待著老師的講解。其實不知大家注意過沒有,試卷中許多問題自己是完全能解決的,不少題目之所以出錯,完全是因為自己在審題、提煉或考慮問題不全面造成的。這些問題你完全可以與其他同學一起討論、交流,自己發現問題之所在并予以更正,這樣既能加深學生對知識的理解,培養正確的思維;又能提高自己的糾錯能力,防止類似錯誤的再次發生。
8.學會“研”
高中生物中有許多重要的結論和規律,傳統教學中,往往都是由老師直接教給學生。那么現在,我們能否在老師的引導下,通過自己的觀察、實驗、探索以及與他人的合作、交流,從而自己得出結論;在這種“研究性學習”的過程中,培養自己的創新意識、合作精神和實踐能力。長此以往,相信同學們的探索能力一定會增強,也為有志于對生物學科作深入研究的同學打下堅實的基礎。
21世紀是信息技術和生命科學的時代,生物教育發展到今天,培養能力、發展思維,已成為教育界的共識,同學們也應緊緊圍繞這一目標展開學習,順應新的時代潮流,主動地投入到學習過程中去,成為學習的主人,也只有這樣才能成為高素質的人才。
“生長素的生理作用”是高中生物人教版必修3·“穩態與環境”第三章“植物的激素調節”中的第二節內容。本節課的教學目標是在學習第一節“植物生長素的發現”,了解生長素的發現過程,以及生長素的產生、運輸和分布的知識的基礎上,進一步分析闡述植物生長素的生理作用,列舉生長素作用的兩重性,描述植物頂端優勢的現象、原因、解除方法及應用,并舉例說明生長素類似物在農業生產實踐中的作用,探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度。
以往的教學活動,一般是教師先分析圖示“生長素濃度與所起作用的關系”,得出生長素生理作用的兩重性;再通過閱讀資料、分析例題等形式理解生長素在農業生產中的應用;最后通過實驗,使學生直觀感受生長素促進插條生根的作用。這樣的教學方法雖然能夠順利地完成教學任務,但卻缺少學生的自主參與,學生的學習興趣較低,只是被動地在聽在記在做而已,學習效率低,學習效果差。
當今世界,科學技術迅猛發展,國際競爭日趨激烈,國家的發展和強大越來越取決于勞動者的素質,而創造性強、行動能力突出將是對高端人才的重要要求。為適應時展的需要,《普通高中生物課程標準(實驗)》的基本理念中特別倡導探究性學習,力圖促進學生學習方式的變革,引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦,逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和處理問題的能力,以及交流與合作的能力等,重在培養具有創新精神和實踐能力的人才。
鑒于此,筆者對這節課的教學設計思路如下:在突出生物學基本事實、核心概念的基礎上,啟發學生切身體會如何獲得信息并進行信息轉換,在實踐中進行科學探究,并養成科學精神。
一、自主繪制真實數據曲線,學會獲得信息,解讀信息,進行信息轉換
在以往教學實踐中,學生是在教師指導下通過分析教材中的圖示“生長素濃度與所起作用的關系”,了解生長素的生理作用和特性。這種形式的優點是教學過程簡單、知識獲取直接,但不能培養學生自主獲取信息并思考的能力。因此,筆者嘗試指導學生首先自主分析課前準備的一系列實驗數據,再繪制相應的曲線,從一開始就讓他們參與到教學活動中來。
課前筆者準備了兩份數據表,第一份表是“不同濃度的生長素溶液對燕麥胚根的生長情況的影響”的實驗數據(表1)。先請學生代表上臺在黑板上繪制橫坐標是生長素溶液的濃度,縱坐標是胚根的平均長度的曲線,并請其他學生在座位上畫。有了具體的數據,講臺上和座位上的學生都畫得非常認真。圖像繪制完成后,教師又引導學生評價黑板上的幾幅曲線。在評選出“優秀作品”后,學生分析“作品內涵”,即曲線反映了不同濃度的生長素溶液對燕麥胚根的影響,在一定濃度范圍內,生長素溶液的濃度與胚根的平均長度呈現正相關,超過一定濃度后,生長素溶液的濃度與胚根的平均長度呈現負相關。
之后,學生們根據第二份數據表“不同濃度的生長素溶液對燕麥胚芽的生長情況的影響”的實驗數據(表2)在之前繪制的曲線基礎上繪出不同濃度的生長素溶液對胚芽的影響(圖1)。繪制完成后,學生可以從曲線直觀分析得出結論:不同濃度的生長素溶液對胚根和胚芽的影響呈現類似的變化趨勢,但不完全相同。這樣,具體的數據信息就先轉化成了形象的圖像信息,再轉化為結論。
接著,筆者提供教材上的圖示“不同濃度的生長素溶液對根、芽和莖的相對影響”(圖2),學生將其與自己繪制的曲線進行比較,進一步分析圖像中包含的信息。通過這種形式,學生更能體會到理論來源于現實的道理,并提高學習的興趣。
從獲得實驗數據到自主繪制圖表,再通過分析討論得出結論,在此教學過程中,由于教師充分引導每個學生參與到活動中來,不但學生學習興趣提高了,而且他們獲取信息、解讀信息、進行信息轉換的能力得到了鍛煉。在不知不覺中學生感受到了科學家獲取信息、科學分析、得出結論的科學探索過程。
二、觀察身邊生物學現象,發展科學探究的能力
在校園里隨處可見呈寶塔狀的松樹、修剪呈半球狀的大葉黃楊,這些樹形的塑造都利用了生長素的生理作用。在學生了解生長素生理作用兩重性的概念基礎上,筆者以這些身邊客觀存在的實例入手,引導學生探究生長素生理作用與生產生活實踐密切相關的具體問題。
首先,筆者出示課前拍攝的校園里隨處可見的松樹及大葉黃楊的照片,引導學生觀察,松樹一般呈寶塔狀而大葉黃楊呈半球狀,學生說出松樹的樹形沒有經過修剪而大葉黃楊是經過修剪的。接著,學生取出課前實地摘取的大葉黃楊的枝條,進行分析,發現:有的大葉黃楊枝條上的頂芽保留,側枝基本沒有發育;而有的枝條,剪去頂芽,側芽發育成側枝(圖3)。
“為什么會有這樣的區別?”帶著問題,學生們繼續探究。通過閱讀教材內容,學生們知道了頂端優勢,即頂芽優先生長而側芽受到抑制的現象,如果摘除頂芽,側芽部位的生長素濃度降低,側芽所受的抑制作用就會減弱,逐漸發育為枝條。
通過科學的探究,學生們很快就體會到頂端優勢體現了生長素的生理作用的兩重性:既能促進生長,也能抑制生長,也理解了沒有經過修剪的松樹呈寶塔狀而經過修剪的大葉黃楊呈現球狀。這時,筆者啟發學生說出頂端優勢的應用實例,他們發散思維暢所欲言,說了很多例子:如在農業生產中,對果樹進行修剪,對棉花、番茄等農作物進行摘心都是通過解除頂端優勢達到增產的目的;而在林業生產中,通過維持頂端優勢可以獲得大量的材用樹木。
身邊的生物學現象隨處可見,而仔細的觀察、提出問題、帶著問題進行科學性的探究,能幫助學生理解生物科學原理,有助于學生對知識的深入理解和遷移應用。
三、通過預實驗,進而開展科學探究活動,初步養成科學方法、科學態度、科學精神
通過前面的學習,學生知道不同濃度的生長素溶液對根的影響不同,而探究促進插條生根的最適濃度在生產實踐中十分重要。教材中設計的探究活動就是以此為中心展開的,這也是本節課的重點和難點。
為了能夠提高課堂效率,體現探究活動的效果和意義,養成科學方法、態度和精神,筆者將這節課的探究活動分為兩個環節:預實驗和正式實驗。
(1)預實驗。提前兩周組織了兩組(每組4人)有興趣的同學開展了探究活動的預實驗。具體如下:
實驗目的:探索萘乙酸促進迎春花 插條生根的適宜濃度。
提出問題:萘乙酸促進迎春花插條生根的適宜濃度是多少?
材料器具:一年生生長旺盛的生理狀況基本一致的迎春花枝條28根,枝剪,蒸餾水,0.1mol/L的NaOH溶液,燒杯,量筒,玻璃棒,萘乙酸等。
實驗步驟:
①配制溶液:配制2、4、6、8、10、12ppm濃度的萘乙酸溶液;
②制作插條:一年生迎春花枝條、長約10~15cm、帶芽(3個)、去成熟葉,下端剪成光滑斜面,分成7組,每組4支;
③處理插條:浸泡法,使用不同濃度的萘乙酸溶液浸泡枝條(下端),深約1.5cm,處理24h后取出,晾干4h;
④水培觀察:將處理后的六組插條,再加一組對照組(不經處理),下端浸泡在清水中;
⑤觀察記錄:水培9d,每天固定時間觀察生根數,填寫數據表(表3)并繪制曲線;
⑥結果分析:生根數最多的為適宜濃度;
⑦表達和交流討論。
進行預實驗為正式實驗摸索了條件,也可以檢驗此實驗設計的科學性、可行性,避免設計不周,盲目開展實驗而造成的浪費。通過開展此預實驗,學生們查閱很多資料,了解到配制萘乙酸溶液可以加入NaOH助溶解,制作插條時要注意盡量避免差異,此實驗處理插條采取浸泡法,所以處理時間要長,如果采用蘸沾法,處理插條的時間要短,通過水培觀察生根數效果較好,每天在固定的時間進行觀察等。
(2)正式實驗。在開展正式實驗之前,學生先匯報了預實驗的過程及結果。結果表明:4 ppm濃度的萘乙酸為促進迎春花插條生根的適宜濃度。在此基礎上,進行分組正式實驗。學生們選擇0.2 ppm作為濃度梯度,利用3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0 ppm濃度的萘乙酸浸泡枝條,再按照預實驗的步驟進行觀察記錄和分析,兩周后的課堂上組織小組內匯報實驗情況,并在班級內進行交流討論。
因為進行了預實驗,避免了很多探索的過程,確保順利開展正式實驗,有一些組得出4.8 ppm的萘乙酸是促進迎春花插條生根的最適濃度(表4),但也有不少組得出其他不同的結論。學生也在交流時分析原因,如制作插條時有差異存在,配制的萘乙酸溶液的濃度存在問題等。
通過開展預實驗、進行正式實驗,學生們比較順利地開展了課堂探究活動,獲得了促進迎春花插條生根的最適濃度;并在此基礎上,更深刻地體會到生長素生理作用的兩重性。
在“生長素的生理作用”這節的教學過程中,教師采用多種教學手段,使學生們變被動為主動,積極地參與到各項活動中,培養了搜集和處理科學信息的能力,并在探究過程中,積極參與交流與合作,切身體會到探究的科學方法,樹立嚴謹的科學態度,養成求實、創新、團隊的科學精神。教書育人不是一節課的時間和過程,如果教師能積極采用多種教學手段相結合的教育模式,持之以恒,在進一步提高國民素質的方面,一定能有所收獲。
教材既是知識的載體，也是師生共同探究新知、獲得發展的媒介，其重要性不言而喻。隨著生物科學日新月異，教育心理學理論不斷推陳出新，教學方法和教學手段日趨現代化。課程設置正從生物學科內小綜合到綜合理科不斷發展，初中階段正在探討實施綜合性活動課程，必修課和選修課的課程體系普遍推廣，而現階段高中設置綜合理科課程的條件還不成熟。因此，高中生物教材現代化，以適應教學理論、教學內容、教學手段、課程設置的現代化問題就成為一個重要課題。
1．盡可能體現出21世紀的生物學地位 1996年初，由我國170位著名科學家合作研究、集體撰寫的論著《21世紀初科學發展的趨勢》中指出：“生命科學因研究客體的極端重要和復雜，人類生存和發展的需求又非常迫切，完全有可能在不久的將來出現革命性變化，發展成為科學革命的中心?！弊鳛榭缡兰o的基礎生物學教材，要充分考慮到生物學的科學地位變化，力爭盡可能做到在整個自然科學領域中科學觀念具有指導性，科學原理具有基礎性，科學方法具有通用性，科學思維具有普遍性。
在人們的生活中，科學印象的形成往往是通過學習生物學獲得的。生物學中常用的對照實驗方法、黑箱方法作為科學方法同樣適用于其它自然科學；現代“老三論”的信息論、控制論、系統論都以研究生物體和生命現象為己任；現代“新三論”中，耗散結構理論研究的系統與外界環境的邊際效應，協同論研究的部分與整體之間的關系，突變論研究的遠離平衡狀態的復雜體系發生質變的規律都與生命科學密切相關；生物體與外界環境之間以及生物體內部各部分之間都不斷進行著物質的交換、能量的轉變、信息的傳遞，而物質、能量、信息則是自然科學的共同研究對象；生命活動的調節過程、遺傳信息的傳遞則屬于信息論的研究內容；生命過程中普遍存在的體溫調節、激素調節、行為調節、生態平衡的調節等反饋調節模式均為控制論的研究實例。上述內容可以經過高度簡化、形象化，有機地、隱性地滲透進入教材。
2．教材內容現代化，體現時代特點，貼近現代生活，建立能夠適應新世紀的生物學知識結構。 長期以來，我國教材的特點是理論性和系統性較強，但對科學的實用性、實踐性和社會性關注不夠，現代科學知識的滲透速度也較慢，這樣容易造成難以適應現代生活、現代技術和現代職業的多層次需求。
食用纖維雖然不能被人體消化吸收，但可刺激消化道蠕動，具有預防便秘、痔瘡、腸癌、膽石癥，控制肥胖，降低血漿膽固醇等多種功能。食物成分中缺乏食用纖維的介紹，脫離了現代人注重食用精糧，“十男九痔”的生活現狀，不利于矯正較為普遍的偏食現象，有悖于我國傳統的飲食文化。
從實際出發，聯系日常生活，就會使學習變得更加有趣，更為生動活潑，更易啟迪思維。例如“光合作用”一節教材，若將環境因子中光和溫度對光合作用的影響加進去，就既聯系了生態因子的作用，也突出了科學的實踐性和價值觀。
原核生物中的藍藻，其名稱很易聯想到屬于真核生物的其它藻類，這是以前依據自然標本將其列入真核生物的錯誤延續下來的，現在很多教材和論著均已改為藍細菌，更能體現它屬于原核生物的本質特征。
隨著RNA酶（ribozyme，又譯核酸酶）和抗體酶（abzyme，antibodyenzyme）在科技文獻中頻頻出現，對于酶的化學本質和催化功能的認識已有很大改觀。酶催化的“鎖與鑰匙學說”已被公認，它也非常符合中學生形象思維和邏輯思維特征，很多教材都有介紹。
建立完善的認知結構決定于教材的系統性，那么怎樣在盡量不增加教材篇幅，不增加課業負擔的前提下將教材編得更有系統性呢？筆者認為以下處理方式值得借鑒：（1）盡可能多地編寫有利于理解教材，有利于形成認知結構，富于概括性的圖表。如將脊椎動物各綱的主要特征通過一個比較表體現出來。（2）抓住學科結構、生命的基本特征這兩條主線，完善教材的結構。如動植物呼吸作用，本質相同，途徑相似，應該綜述。若將兩者分開敘述，植物代謝中側重物質變化，動物代謝側重能量變化，增加了篇幅，也有重復之嫌，割裂了本來就密不可分的物質代謝和能量代謝，給人以只見樹木、難見森林之感。
有人認為滲透現代知識會增加課業負擔。筆者認為這主要是教育教學觀念問題。首先，僅僅作為教學環節之一的教材，即使編得再淺顯，也不可能從根本上解決現存的課業負擔問題。其次，教材的系統性有著鮮明的時代性，滲透現代知識同時也意味著要淘汰那些過于陳舊的教學內容。
從教材編著來看，課業負擔的輕重決定了教材中論點的多少和深淺，而概括性的認知圖表，論證性的論據，包括科學事實、生活常識、經典實驗，能夠促進概念、原理的消化理解，在一定程度上反而降低了課業負擔。當然要減輕課業負擔，最值得研究的還是將現代生物學知識引入中學教材的方法和技巧，在充分研究中學生原有認知結構、認知特點、思維方式、學習習慣的前提下，根據教學大綱的規范而進行：1）轉錄按需索取，排除與大綱規定的知識項目無關或關系不密切的部分；2）概括獵取所需知識項目的思維線索；3）簡化除去可能將思維引向歧途的枝節情境；4）形象化設計模式圖、結構圖、流程圖和表格。
3．給科學觀念、科學思維、科學方法以應有的地位，培養科學素質和科學能力生物科學發展過程中孕育的科學觀念、科學思維、科學方法 至今仍對自然科學發展起著巨大的推動作用。巴甫洛夫運用分析和綜合相統一的思維方式創立了高級神經活動學說；哈維以實驗思維方法創立了血液循環學說；林耐科學地處理和運用知識信息創立了本質分類法。
人們驚嘆弗
萊明發現青霉素的機遇，而忽視了機遇偏愛“有準備的頭腦”，留意意外之事，善于捕捉機遇，這同樣是科學方法。人們高度評價科學進化論和分子生物學的偉大成就，卻忽視了達爾文的《物種起源》、薛定鍔的《生命是什么》所蘊藏的科學觀念對于科學發展的推動遠遠超過了相應的科學知識本身。上述內容的滲透宜用隱性處理和顯性處理相結合的原則：科學過程、科學方法宜進行顯性處理，科學觀念、科學思維宜進行隱性處理。
4．加速教材系列化進程，科學地運用教材指導教學改革，調控教材評價。由于應試教育的影響，教學實踐中普遍存在著一種傾向，即課程計劃—教學大綱—教材編著—教學過程—教學評價5個環節層層加碼，導致考分逐年上升，能力難以提高，課業負擔過重。作為中心環節的教材如何有效地扼制這種態勢的繼續發展呢？
一般認為離開了教學內容的改革去侈談教學方法的改革是危險的。但是另一方面，啟用新教材實施教學時，教師往往有一種惰性，他們自覺不自覺地還是運用原有教學觀念、教學方法去處理教材，這都顯著削弱了啟用新教材的意義。
鑒于以上兩種情況，要盡快實施教材系列化，出版與新教材配套的教學指導書、參考書、教師手冊、練習冊、教學掛圖、聲像出版物、多媒體軟件。特別是教參，要針對不同教學內容，充分考慮到城鄉差異、南北差異、不同類型學校的差異，選擇多種教學方法，提供最優化的教學方案，有效指導，促進教學改革。通過配套練習冊調控教學評價過程中試題的難度，確實做到培養能力，提高素質，減輕負擔。
誠然，中學教材的基礎性和現代化在很大程度上互相對立，而且難以統一，特別是我國現階段，很多不發達地區教育觀念和教學設施還遠未得以改變，盲目追求和過分強調教材“現代化”是不可取的。但是在當代科學不斷分化和再綜合的進程中，還要恪守傳統意義上的知識系統性，崇尚百科全書式教材，反而將很多現代社會急需的科學知識拒于書外，并非辯證唯物主義的，這些都無助于教材現代化。
怎樣將矛盾的雙方有機統一起來，找到基礎性和現代化的綜合點，絕非是一個簡單的取舍問題，有待深入研究和探討。
今日世界,科學技術迅猛發展,國際競爭日趨激烈,國力的強弱越來越取決于勞動者的素質。普通高中教育的任務是在九年義務教育的基礎上,進一步提高國民素質,并使學生在全面發展的基礎上實現有個性的發展。發展學生的科學素養與人文精神、創新精神與實踐能力、國際視野與民族精神、社會責任感與人生規劃能力,對國家的興盛、社會的進步、個人的終身發展都具有重要意義。
生物課程是高中階段重要的科學課程。在當代科學技術領域中,生物科學和技術的發展尤為迅速,成果顯著,影響廣泛而深遠。例如DNA分子結構和功能的揭示、體細胞克隆哺乳動物技術的突破、人類基因組計劃的實施、干細胞研究的進展、腦科學的深入發展、生物工程產業的興起等,正在改變人類的生活。尤其是生物科學技術和信息科學技術正在逐漸融合并顯示出強大的經濟力量,已成為科學發展和技術革命的世紀標志。生物科學和技術不僅影響人類的生活、社會文明和經濟活動,還深刻影響著人們的思想觀念和思維方式。高中生物課程應當與時俱進,以適應時代的需要。
自1978年起,我國高中生物課程歷經多次改革,取得了顯著的成績。為適應時展的需要,《普通高中生物課程標準(實驗稿)》(以下簡稱《標準》)在吸納現行高中生物學教育優點的基礎上,更尊重學生多樣化發展的需求;更貼近社會實際和學生的生活經驗;更多地反映生物科學和技術的新進展;更重視發展學生的創新精神和實踐能力;更強調學習是一個主動建構知識、發展能力、形成正確的情感態度與價值觀的過程。
一、課程性質
生物科學是自然科學中的一門基礎學科,是研究生命現象和生命活動規律的科學。它是農業科學、醫藥科學、環境科學及其它有關科學和技術的基礎。生物科學的研究經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程。當今,它在微觀和宏觀兩個方面的發展都非常迅速,并且與信息技術和工程技術的結合日益緊密,正在對社會、經濟和人類生活產生越來越大的影響。
高中生物課程是普通高中科學學習領域中的一個科目。高中生物課程將在義務教育基礎上,進一步提高學生的生物科學素養。尤其是發展學生的科學探究能力,幫助學生理解生物科學、技術和社會的相互關系,增強學生對自然和社會的責任感,促進學生形成正確的世界觀和價值觀。
二、課程的基本理念
提高生物科學素養 生物科學素養是公民科學素養構成中重要的組成部分。生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力以及相關的情感態度與價值觀,它反映了一個人對生物科學領域中核心的基礎內容的掌握和應用水平,以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。提高每個高中學生的生物科學素養是本課程標準實施中的核心任務。
面向全體學生 《標準》的設計面向全體學生,著眼于學生全面發展和終身發展的需要。課程的內容標準有較大的靈活性,以適應不同學校的條件和不同學生的學習需求,促進學生有個性地發展。
倡導探究性學習 生物科學作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系,是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的。探究也是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一?！稑藴省烦珜骄啃詫W習,力圖促進學生學習方式的變革,引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦,逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力等,重在培養創新精神和實踐能力。
注重與現實生活的聯系 生物科學與人們的日常生活、醫療保健、環境保護、經濟活動等方面密切相關?！稑藴省纷⒅厥箤W生在現實生活的背景中學習生物學,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念,并能運用生物學的原理和方法參與公眾事務的討論或作出相關的個人決策;同時注意幫助學生了解相關的職業和學習方向,為他們進一步學習和步入社會做準備。
三、課程設計思路
高中生物課程是根據《基礎教育課程改革綱要(試行)》和《普通高中課程改革方案》的精神和要求設計的。
高中生物課程分為必修和選修兩個部分。必修部分包括“生物1:分子與細胞”、“生物2:遺傳與進化”、“生物3:穩態與環境”3個模塊;選修部分有“選修1:生物技術實踐”、“選修2:生物科學與社會”和“選修3:現代生物科技專題”3個模塊。每個模塊36學時、2學分。
必修模塊選擇的是生物科學的核心內容,同時也是現代生物科學發展最迅速、成果應用最廣泛、與社會和個人生活關系最密切的領域。所選內容能夠幫助學生從微觀和宏觀兩個方面認識生命系統的物質和結構基礎、發展和變化規律以及生命系統中各組分間的相互作用。因此,必修模塊對于提高全體高中學生的生物科學素養具有不可或缺的作用。
選修模塊是為了滿足學生多樣化發展的需要而設計的,有助于拓展學生的生物科技視野、增進學生對生物科技與社會關系的理解、提高學生的實踐和探究能力。
學生在學習了生物1的內容之后,既可以先學習生物2的內容,也可先學習生物3的內容。在修完必修模塊的基礎上,進行選修模塊的學習。
每個模塊在高中生物課程中的價值如下。
“生物1:分子與細胞”模塊有助于學生較 深入地認識生命的物質基礎和結構基礎,理解生命活動中物質的變化、能量的轉換和信息的傳遞;領悟觀察、實驗、比較、分析和綜合等科學方法及其在科學研究過程中的應用;科學地理解生命的本質,形成辯證唯物主義自然觀。
“生物2:遺傳與進化”模塊有助于學生認識生命的延續和發展,了解遺傳變異規律在生產生活中的應用;領悟假說演繹、建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用;理解遺傳和變異在物種繁衍過程中的對立統一,生物的遺傳變異與環境變化在進化過程中的對立統一,形成生物進化觀點。
“生物3:穩態與環境”模塊有助于學生認識發生在生物體內部和生物與環境之間的相互作用,理解生命系統的穩態,認識生命系統結構和功能的整體性;領悟系統分析、建立數學模型等科學方法及其在科學研究中的應用;形成生態學觀點和可持續發展的觀念。
“選修1:生物技術實踐”模塊重在培養學生設計實驗、動手操作、收集證據等科學探究的能力,增進學生對生物技術應用的了解。本模塊適于繼續學習理工類專業或對實驗操作感興趣的學生學習。
“選修2:生物科學與社會”模塊圍繞生物科學技術在工業、農業、醫療保健和環境保護等方面的應用,較全面地介紹了生物科技在社會中的應用,可以幫助學生更深入地理解生物科學技術在社會中的應用,適于繼續學習人文和社會科學類專業及直接就業的學生學習。
“選修3:現代生物科技專題”模塊以專題形式介紹了現代生物科學技術一些重要領域的研究熱點、發展趨勢和應用前景,以開拓學生的視野,增強學生的科技意識,為學生進一步學習生物科學類專業奠定基礎。
如何構建核心概念是近年來高中生物學課堂教學研究的重要內容,因為“學習不僅僅是為了要知道一系列的科學事實,更重要的是要圍繞核心概念構建知識體系和模型,并廣泛運用科學概念解釋自然現象”[1]。而圍繞著核心概念設計和實施教學,一方面可以幫助學生澄清所學生物學事實、一般概念與核心概念之間的關系,并能在新情境中實現對概念的遷移應用;另一方面又可以有效地使學生形成科學地分析問題和解決問題的思路及方法。為此,《普通高中生物課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)“倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”。那么,在課堂教學中,應采取怎樣的教學策略和程序,才能幫助學生理清生物學事實、一般概念與核心概念之間的關系,進而在解決問題的過程中主動建構相應的核心概念?本文以“生命活動的主要承擔者——蛋白質”一節課堂教學作為案例,嘗試解答上述問題。
一、生物學核心概念的界定及特征
1.核心概念的界定
既然進行生物學核心概念教學具有多重教育意義,那么,什么是核心概念,目前對于這一問題尚未有統一的認識。美國課程專家埃里克森(Erickson)認為,核心概念是指居于學科中心,具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關鍵性概念、原理或方法。這些核心概念具有廣闊的解釋空間,源于學科中的各種概念、理論、原理和解釋體系,為學科領域的發展提供了深入的視角,還為學科之間提供了聯系[2]。戴伊(Day)指出,核心概念是某個知識領域的中心,雖然不是所有人都接受了這些知識,但它們卻獲得了廣泛的應用,而且這些知識還能經得起時間的檢驗。費德恩(Feden)等人則認為,核心概念是一種教師希望學生理解并能在忘記其非本質信息或周邊信息之后,仍然能應用的概念性知識,并且強調核心概念必須清楚地呈現給學生[3]。
生物學核心概念處于學科中心位置,包括對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋,對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。它是人們對某一類生物學問題本質特征的概括。例如“細胞是由物質分子組成的,不同的物質承擔著不同的功能”,就是在分析了組成細胞的不同物質分子后,概括出來的本質認識。而蛋白質之所以稱為“生命活動的主要承擔者”,又是在分析了蛋白質分子結構多樣性原因和逐漸了解生命活動無時無刻不與蛋白質相關,以及和其他組成物質相比較后抽象和概括出來的核心概念。
需要說明的是,對“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念的理解,并不是一成不變的。它在本節內容中屬于核心概念,而從整個單元來看卻不是核心概念。因此,對某一核心概念的界定,會因不同的學段、不同的學習范圍而發生變化。
2.核心概念的特征
當直接甄別和界定核心概念有困難時,我們不妨換個角度思考:核心概念有什么特征,我所確定的核心概念具備這些特征嗎?
核心概念是在一般概念的基礎上提煉出來的,因此它可以統攝一般概念,能夠揭示學科知識的本質和學科知識之間的聯系,具有統整學科知識的功能。因此,生物學核心概念應該具有以下特征。
第一,居于學科知識的中心。蛋白質分子不僅參與構建了細胞這座生命大廈,而且在細胞代謝、分裂、分化、癌變、凋亡、遺傳、細胞間的信息交流等各項生命活動中扮演著重要角色?？梢哉f,“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念貫穿了三個必修模塊。
第二,是形成新知識的“生長點”。學生一旦建立起“蛋白質是生命活動的主要承擔者”的概念,就容易形成科學地分析問題和解決問題的思路及方法。例如,細胞分化過程中,細胞的形態、結構、功能之所以發生了穩定性差異,是因為分化細胞中產生了組織特異性蛋白質。
第三,具有思維訓練價值。組成蛋白質的氨基酸序列具有多樣性,使得蛋白質的空間結構變化多端;而蛋白質只有維持特定的空間結構才能行使特定的生物學功能。因此,空間結構的多樣性賦予了蛋白質多種多樣的生物學功能,足以承擔起豐富多彩的生命活動?？梢?生物學核心概念是在許多一般概念的基礎上加以分析、綜合、抽象、概括出來的,它的形成過程需要綜合的思維能力。
二、建構生物學核心概念的策略與程序
1.建構核心概念的策略
與“蛋白質是生命活動的主要承擔者”有關的一般概念和事實見圖1。
(1)事實和感性認識是建構概念的基礎
“應為學生的學習設計怎樣的學習路徑?”“哪些生活經驗有助于學生理解和建構核心概念?”筆者在研讀《標準》和教材的基礎上,找尋學生“最近發展區”,決定采取以“肽鍵”為線索、以實驗為先導,圍繞“肽鍵”認識蛋白質多樣的結構與功能相適應的教學策略,嘗試對“組成細胞的分子”這類比較枯燥乏味的內容進行探究式教學,幫助學生在相關生物學事實和一般概念的基礎上,構建相應的核心概念。
新課伊始,用什么樣的導言既能貼近學生生活又能直切主題?思前想后,筆者決定以問題“早晨大家都吃了什么?”(雞蛋、面包、牛奶)“為什么要吃雞蛋、喝牛奶?”(含蛋白質多)“怎么能證明雞蛋和牛奶中含有蛋白質呢?”導入新課,然后,逐一在裝有等量清水、蛋清、牛奶、豆漿和淀粉液的試管中滴加3滴雙縮脲試劑,當試管中液體變色后,又問學生“哪個液體含有蛋白質?”學生脫口而出“蛋清、牛奶和豆漿”。學生的答案雖然正確,但是細致分析,它并不是通過實驗結果得出的,而是憑借先入為主的生活經驗(前概念)判斷出來的。教師不能被這種假象所蒙蔽,于是追問“怎么知道蛋清、牛奶、豆漿中還有蛋白質?”(試管中的顏色發生了變化)“清水和淀粉液與雙縮脲試劑結合后也有顏色變化呀!”(學生無語……)
教師利用“蛋白粉溶液+雙縮脲試劑產生紫色反應”為“標準”,解釋雙縮脲試劑能識別蛋白質結構中的“肽鍵”,并形成紫色化合物(絡合物)。用這支試管的顏色與其他各試管的顏色比較,說明蛋清、牛奶和豆漿中含有蛋白質。隨后,緊緊圍繞“什么是‘肽鍵’?;“‘肽鍵’在哪兒?”“肽鍵’和蛋白質是什么關系?”開展后續的教學。
上述教學處理,既能很好地利用感性和直觀材料,幫助學生在事實的基礎上建構新概念,又能體現生物學科作為理科的教學特色。
(2)充分的學習體驗有助于構建相應的概念
生物課程期待著學生主動參與學習過程,在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識,養成理性思維的習慣,形成積極的科學態度,發展終身學習的能力。在傳統教學中,教師往往忽略學生的學習體驗過程,“一言堂”比比皆是,且過于關注瑣碎的知識內容。其實,學生 不需要記憶那些細枝末節的信息或孤立的事實,而是需要從大量事實和學習的體驗中,理解其中的規律,形成相應的概念和原理,并能將這些概念和原理遷移應用于新情境中。
例如:在認識氨基酸結構特點時,先用類比方法,引導學生理解蛋白質與淀粉一樣,也是由小分子物質構成的多聚體,即氨基酸是蛋白質的基本單位。而后出示三種氨基酸結構簡式(見圖2),請學生說出它們的異同,概括出氨基酸的通式。隨后,讓學生辨認四種不同類型氨基酸的氨基、羧基和R基。最后,展示20種氨基酸的結構簡式,明確氨基酸的不同主要是R基不同,R基的結構特點決定著氨基酸的特性。
又如:在認識“肽鍵”時,先讓學生觀看氨基酸“脫水縮合”課件(動畫),然后讓他們說出“肽鍵”是怎樣形成的,在哪里形成的以及組成。以此逐漸認識經“脫水縮合”形成二肽、三肽和多肽的概念。
還有,在認識蛋白質分子結構多樣性的原因時,先提出問題“20種氨基酸能夠合成多少種蛋白質呢?”學生在不知如何回答的情形下,出示兩種“九肽”的氨基酸組成:①半胱氨酸—酪氨酸—異亮氨酸—谷氨酰胺—天冬酰胺—半胱氨酸—脯氨酸—亮氨酸—甘氨酸;②半胱氨酸—酪氨酸—苯丙氨酸—谷氨酰胺—天冬酰胺—半胱氨酸—脯氨酸—精氨酸—甘氨酸。讓學生分析這兩種“九肽”的區別,并認識到雖然都是“九肽”,由于氨基酸種類和排列順序不同,其生理功能完全不同,①是催產素,②是加壓素。再利用“鐮刀型細胞貧血癥”的實例,說明由570多種氨基酸組成的血紅蛋白,只要有一個氨基酸發生錯誤,就會造成蛋白質空間結構發生變化,功能也發生改變——攜氧能力大大下降。在充分的事實面前,學生會逐漸認識到,組成蛋白質分子的氨基酸種類、數目、排列順序和肽鏈盤曲、折疊方式的不同,都是決定蛋白質分子結構多樣性的原因,進而理解蛋白質功能多樣性的原因。
實踐證明,讓學生經歷充分的學習體驗,可以使他們在主動學習的過程中,加深對事實的觀察和分析,逐漸體會事實背后所蘊含的深刻生物學原理和本質,進而順利地建構科學概念。
(3)建構概念的意義在于新情境下的應用
概念放在一定的應用情境下才會顯得生動和有意義。對于教師來說,幫助學生建構知識框架,形成正確的概念固然重要,但是,如果把這些概念“束之高閣”也就失去了原本意義。所以,構建概念重在應用。
例如:學生形成了“具有一定空間結構的蛋白質,才能有生物學功能”的基本概念后,可繼續提問:“生雞蛋含有蛋白質,煮熟的雞蛋呢?”學生經過思考后,答出蛋白質變性問題。教師追問:“蛋白質變性后,是否還屬于蛋白質[提供論文和論文的服務]呢?”教師演示:加熱試管中的蛋清后用雙縮脲試劑檢驗,結果為“紫色”,說明熟雞蛋仍是蛋白質,因為“肽鍵”還在!繼續比較“生蛋清”和“熟蛋清”的“紫色”,發現“熟蛋清”比“生蛋清”深。引導學生分析:加熱改變了蛋白質的空間結構,暴露更多的“肽鍵”與雙縮脲試劑反應后顏色加深。
通過這個環節的設計,學生對“肽鍵”是蛋白質特有的結構,認識更加深刻。與此同時,還學會了在新的問題情境下,利用概念解決問題的方法。
2.建構核心概念的程序
掌握核心概念需要學生主動建構,而非依靠教師的機械灌輸。因此需要一套有效的教學程序。北京教育學院的胡玉華教授以圖解的形式作了如下頁圖3所示說明[4]。
筆者依據上述教學程序對“蛋白質”一節進行了教學實踐,收到了良好的教學效果,見下頁圖4所示。
三、建構生物學核心概念的反思與體會
“在課堂教學中,核心概念應成為課堂教學目標之一。在制定教學目標的過程中,教師需要思考:核心概念之間的聯系,核心概念與原有概念之間的聯系以及核心概念與其他相關概念之間的聯系?！盵5]在“蛋白質”一節的教學中,雖然涉及了一些生物學事實或事實性的概念,但這還不足以使學生構建出“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一核心概念,以及與它相關的更上位概念“細胞是由物質分子組成的,不同的物質承擔不同的功能”。因為學生的學習主要是通過課堂教學一課時一課時地理解和不斷積累的過程。對核心概念的認識,也是在獲得大量事實和一般概念的基礎上,逐漸概括和建構起來的。
所以,要想使學生對“蛋白質”有更為深刻的認識,還須在日后不斷地學習中,引導學生逐漸體會相關概念之間的聯系、不同層次概念之間的關系,為建構核心概念奠定基礎。
此外,在進行教學設計時,教師要有“單元”設計意識。要能將“單元”或核心概念拆分為若干相關的基本概念,作為該單元不同課時的教學目標實施教學。對于每課時的教學,絕不能只停留在讓學生記住一些簡單的生物學事實的水平上,而是要關注事實背后的內涵,關注通過事實抽象出來的概念,使學生通過一個“單元”的學習,能概括出某類生物學事實總體特征和規律性的東西,并以此建構合理的概念框架,進而提高在新情境際問題的能力
1.高中生物與人文學科教育的聯系
在高中階段,人文學科教育主要包括語文、歷史、政治、英語和地理等。
1.1與語文的聯系
生物現象與文學作品間的聯系隨處可見,在一些古典詩詞、成語中隨處可見生物學問題的影子,前人已經作了不少總結,在此僅舉幾個例子予以說明。
1.1.1詩詞中的生物學
1.1.1.1“獨立寒秋,湘江北去,橘子洲頭?？慈f山紅遍,層林盡染;漫江碧透,百舸爭流?！笔歉咧姓Z文第一冊中的詩詞《沁園春.長沙》中的詩句。
萬山紅遍,層林盡染,與唐代詩人杜牧的詩句“停車坐愛楓林晚,霜葉紅于二月花”異曲同工,都是描寫秋天的景象。這種動人的自然秋景是秋天氣溫漸漸降低、紫外線照射強烈等外界因素造成的。在低溫的作用下,葉綠素逐漸分解,同時葉脈的運輸能力逐漸減弱,葉子白天通過光合作用制造的糖分不能完全運出葉子,葉子里的糖分越積越多,可溶性原糖多了,就形成了較多的花青素,同時細胞內pH值改變,呈現酸性,使花青素表現出紅色,秋天紅葉的種類如楓葉黃櫨、槭樹、柿樹等。
秋天,也有些植物葉肉細胞衰老,葉綠素的合成速度低于分解速度,葉綠素含量相對減少,類胡蘿卜素分子比較穩定,不容易破壞,所以葉片逐漸呈現類胡蘿卜素的顏色——黃色,故而會出現“黃葉地”的景色。如銀杏樹,每到秋天淡黃色的小扇子型的葉片落在地上,令人不忍踩踏。
1.1.1.2《采桑子·重陽》是新高中語文收錄的又一首詩詞?！叭松桌咸祀y老,歲歲重陽。今又重陽,戰地黃花分外香。”寥寥數語展現了深秋季節戰地的壯麗景象。杜牧的《九日齊山登高》:“塵世難逢開口笑,菊花須插滿頭歸?！币彩敲鑼懼仃柸盏木栈?。
深秋季節,霜后萬木蕭瑟,唯獨菊花傲霜盛開。菊花為菊科菊屬,多年生宿根亞灌木花卉。是短日照植物,適應性較強,喜涼,耐寒,生長適溫18℃—21℃,最高32℃,最低10℃,雖然水稻、牽?；?、蒼耳、大豆等,都是屬于短日照植物,但它們不耐低溫,中秋前后就成熟枯萎了。
短日照植物是指給予比臨界暗期長的連續黑暗下的光周期時,花芽才能形成或促進花芽形成的植物。在自然界中,在日照比較短的季節里,花芽才能分化。夏至過后,日照漸短,許多熱帶、亞熱帶和溫帶秋季開花的植物多屬短日照植物,要使短日照植物,即秋天開花的植物提前開花,就要對它們進行短日照處理。在日照長的季節,進行遮光短日照處理,能促進開花,若長期給予長日照,就抑制開花。利用短日照進行促成栽培的花卉有:菊花、一品紅、玉海棠和三角花等。
冬至過后,日照漸長,春夏季開花的植物多屬長日照植物,指給與比臨界暗光期長的連續光照下的光周期時,花芽才能形成或促進花芽形成的植物。春天開花的花卉多為長日照植物,如紫羅蘭、蒲包花、天竺葵、瓜葉菊、四季報春、金魚草、三色堇等,對它們進行長日照處理可提前開花。
利用光照處理能達到鮮花周年供應,不但能美化環境,而且能增加經濟效益。
1.1.2成語中的生物學
1.1.2.1燕雀安知鴻鵠之志。
語出《史記·陳涉世家》:“陳涉太(嘆)息曰:‘嗟乎!燕雀安知鴻鵠之志哉!’”意思是說像燕子和麻雀這樣的小鳥哪里知道鴻鵠的志向,比喻平庸的人不能了解杰出人物的遠大抱負。鴻鵠就是天鵝,形狀像鵝,體型較大,全身白色,腳和尾都短,腳黑色,有蹼。居住在海濱或湖邊,善飛,吃植物、昆蟲等,是候鳥。候鳥指隨季節而變更棲息地的鳥類,如燕子、杜鵑等春夏來我國繁殖,秋季飛到印度過冬,是夏候鳥;野鴨、大雁、天鵝春季飛到較遠而且較冷的地區繁殖,秋季又飛回原地區的鳥類為冬候鳥。留鳥則是終年生活在一個地區,不到遠方去的鳥,如麻雀、畫眉、喜鵲等。
1.1.2.2“良禽擇木而棲”,候鳥選擇適于自己生活、繁殖的地區棲息,因此,踐行黨中央提出的科學發展觀,更加重視人與自然的和諧并存,保護環境,是我們長期的任務與責任。
1.1.2.3螳螂捕蟬,黃雀在后。
語出《莊子·山木》,漢代韓嬰《韓詩外傳》和劉向《說苑·正諫》。這反映了捕食(食物鏈)和適應的相對性。螳螂全身綠色或土黃色,頭呈三角形,前腿呈鐮刀狀,活動靈敏自如,能出其不意地捕食昆蟲,這是生物對環境的適應。然而有時螳螂卻顧此失彼,在全神貫注地捕食蟬的同時,沒有發現身后的黃雀,而被黃雀捕食,這正是適應相對性的最好體現。此外,螳螂吃蟬,黃雀捕食螳螂,這也反映生態系統中各生物之間的食物關系,屬于食物鏈的一部分。食物鏈是指在生態系統中,各種生物之間由于食物關系而形成的一種聯系。這句成語隱含的一條食物鏈就是:植物—蟬—螳螂—黃雀,在這條食物鏈中,植物是生產者,屬于第一營養級,蟬、螳螂、黃雀都是消費者,分別屬于第二、三、四營養級。
1.2與歷史的聯系
1.2.1生命科學發展史
對學生進行生命科學史教育對于提高學生的生物學素養乃至人整個科學素養和綜合素質有積極的意義。重大科學發現過程不僅體現了科學家以嚴謹的科學態度、嚴格的科學方法、敏銳的觀察思維對自然現象和自然規律進行的艱苦探索,還體現了科學家的個性、愛好,以及觀點,在競爭與合作中形成的學術思想上的融合、碰撞和沖突,也反映出社會和學術群體的評價給予的鼓勵、包容和壓力。
人教版高中生物教材在必修模塊《分子與細胞》、《遺傳與變異》、《穩態與環境》中引入了很多科學家的經典實驗,同時還增加了較多的科學研究方法和思想,是很好的進行生命科學史教育的材料?，F將部分經典科學實驗及所蘊含的科學態度和科學精神匯總如下。
必修模塊中部分經典實驗所蘊含的科學態度和科學精神一覽表
1.2.2歷史生物學
時間是生物的發生發展的尺度之一。在較大的時間尺度上,例如在不同的歷史年代,有不同的生物出現,結合化石資料,就形成了古生物學,關于生物進化的很多證據就來自于化石、孢粉等;在較小的時間尺度上,例如在人類文明誕生以后,如研究近幾千年來人口的增長、植被的破壞在不同歷史時期的情況,則是歷史生物學。人教版高中生物課本必修三“穩態與環境”中118頁“人口增長對生態環境的影響”一節,就有關于我國歷年來人口增長情況的圖表。
1.3與政治的聯系
生物與政治之間的聯系主要表現在與 哲學方面的聯系,如辯證思維。辯證思維是在思維活動和感性經驗的基礎上,以概念、判斷和推理為基本形式,按照唯物辯證法的基本規律而進行的思維活動。高中生物新課標在闡述課程目的時明確指出:“通過高中生物課程的學習……樹立辯證唯物主義觀點,養成科學態度和科學精神,樹立創新意識,逐步形成科學的世界觀。”對課程目標的規定是:“通過生物學知識的學習,初步形成生物體的結構和功能、局部與整體、多樣性與共同性相統一的觀點,生物進化觀點和生態學觀點,樹立辯證唯物主義自然觀,逐步建立科學的世界觀?！?
生命科學與辯證唯物主義哲學有著極其密切的聯系,首先,生命科學是一門自然科學,辯證唯物主義的產生本身就是以自然科學的發展為重要前提的,生命科學為辯證唯物主義的基本內容和基本觀點提供了豐富的論證材料;其次,哲學是對科學規律的高度概括,哲學對自然科學的發展具有普遍的指導意義,哲學是“全部科學研究之母”。
在高中生物教學中滲透辯證唯物主義教育的主要內容應該主要包括以下三大方面:(一)生命世界的物質性及其運動規律;(二)生命世界的普遍聯系與矛盾;(三)辯證唯物主義的實踐—認識—再實踐—再認識,以至無窮的認識論。
以對立統一規律為例,生命現象中普遍存在著局部與整體、結構與功能、個別與一般、個性與共性或稱做多樣性與共同性等方面的對立統一。生物體結構和功能的統一性是生命科學基本的觀點之一,如葉綠體、線粒體的結構分別與光合作用、呼吸作用相統一;這些自身結構在各有其結構和功能的特點的同時,又相互聯系,組成一個統一的整體,如神經的興奮和抑制、激素作用的二重性等現象就是局部的對立而整體上的統一的典型實例。生命世界最常出現的就是在一般規律中的例外,是特殊的個別,因此,在教學中講解概念、規律時要特別注意概念、原理的外延及適用范圍,具體問題具體分析。我們從個別出發,歸納總結,上升到一般,從現象上升到本質,然后必然將一般作用于具體的個別,解決個別的問題。比如,含有性別決定基因的性染色體相對于其他常染色體而言是特殊的,任何雜交遺傳都是兩性的結合,都在形成生殖細胞過程中存在同源染色體的分離、交叉互換和非同源染色體的自由組合,XY染色體的遺傳同樣符合自由組合規律和分離規律,這是常染色體與性染色體的遺傳共性。所以,在涉及伴性遺傳的現象解題時要分析XY的行為,而不必寫常染色體,同理,分析常染色體遺傳時盡管也涉及父母親代,但不必動輒寫上XY。
1.4與地理的聯系
生物知識與地理的關系非常密切,由于人類的生活需要和生產活動,很早就接觸到植物的種類和分布問題。如早在公元前300年,“植物學之父”、古希臘Theophrastus隨軍記述了沿途觀察到的不同植被和植物,并根據植物的經濟用途或生長習性進行了分門別類。我國在公元前11世紀至幾世紀的古代著作中,就有關于植物種類和分布的記述,如《詩經》中記載了200多種植物,并記載古代汾河下游,山(山地)有樞、栲、漆等樹木,隰(低地)有榆、杻、栗等樹木,秦嶺山地多松樹、竹類,還有桑、杞、栲等。隨著近代科學的發展,主要研究生物與地理之間的關系形成了生態學和生物地理學兩門重要的學科。
在高中生物教材中,生物與地理之間的聯系主要體現在環境和生態兩個方面,如人教版高中生物教材必修三“穩態與環境”的后半部分主要是關于生物與地理(環境)之間的關系,主要是生態學方面的基礎知識。
例外,在地理中還有一個方面體現出與生物之間的關系,這就是地名,一是很多地名中都包含了生物名稱,如寶雞、榆林、棗莊、龍州、梧州、桐鄉、虎牢關、狼牙山,等等;二是一些地名與生物故事有關,如淝水、八公山與風聲鶴唳、草木皆兵有關系;三是許多少數民族或國外的地名原來的意思里有生物的元素,如包頭,蒙語的意思是有鹿的地方等。
1.5與英語的聯系
高中生物與英語之間的聯系相對較少,主要體現在以下幾個方面:(1)生物學名詞都有一個英文單詞相對應,這樣學生在學習的過程中可以雙向記憶;(2)許多英語課文的內容與生物有關,學生如果對生物的知識了解比較多,就很有利于對英語的學習;(3)許多英文諺語描述的是生物學現象,如Love me,love my dog.與成語愛屋及烏同義,The fox preys farthest from his hole.翻譯成漢語就是兔子不吃窩邊草等。與英語的聯系是目前在教學實踐中著力最少的方面,急需發掘,這需要老師在上課的時候多注意,多引導
一、前言
傳統的大班級制授課在今天的高中生物教學實踐中越來越顯示出它的不足?！耙淖冞^于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀,倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手,培養學生搜集和處理信息的能力、獲取知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。達到這些目標,就需要小班化教育!”開展高中生物小班化教學探究不僅是改變當前高中生物課程教學低效的要求,也是高中新課程改革與時展的要求。新課程改革要求我們積極轉變教學理念,在教學過程中,做到以人為本,關注學生個體發展的差異,挖掘學生潛能,努力培養出適應時展需要的高素質人才、創新性人才。
二、小班化教學優勢分析
“小班化教學強調讓每個學生受到充分的教育,強調因材施教和發展學生的個性,有利于培養學生的創造力?！毙“嗷虒W更好的貫徹新課程教學理念,關注每一個學生的發展;它考慮學生個體之間發展的差異性,并針對學生的差異性進行因材施教;小班化教學學生人數相對較少,學生能夠占有最優學習空間與時間,享受最優教育資源,有效改善受教育條件,發揮自身主觀能動性;小班化教學能夠有效促進課堂師生、生生互動,形成和諧的課堂氛圍;能夠有效綜合各種教育因素,激發每一位學生潛能,增強體驗,有效提升高中學生的生物科學素質。
三、高中生物小班化教學實踐
1.優化學習環境,激發學習意識
在高中生物教學實踐中,我認識到良好的環境能夠有效調動學生學習生物的主動意識,“創設具有教育性、開放性、生動性且安全性的教學環境,對于陶冶學生的情操,激活學生的思維,融合師生情感,轉變教師觀念,有著不可估量的積極作用?！笔紫?我根據高中生物小班教學師生互動的需要,優化課桌椅排列設計,優化生物實驗室布置,便于學生進行合作學習,便于師生課堂互動,打破空間隔離感,拉近心理距離,激發學習需求;其次,我為學生提供最優學習條件。生物課程是一門科學性、實踐性較強的學科,需要我們借助現代教學媒體輔助教學。我在學校條件允許的前提下,運用錄放機、投影、計算機、校園網絡等設備來改善學習條件,增強生物課堂趣味性,擴大學生視野,激發生物課程魅力等;第三,我努力營造和諧的課堂氛圍。在小班教學實施過程中,我注意融洽師生關系,激發學生學習心理;加強課堂語言藝術研究,課堂用語多一些尊重,多一些幽默,多一些激勵;巧妙運用好體態語言,表達我的關愛、我的肯定等。
2.針對學生差異,實施因生施教
反思傳統大班制教學,我發現大班制教學學生人數多,教師往往容易忽略學生發展的差異性,導致一部分好學生學有余力,一部分基礎薄弱學生學習力不從心等,嚴重挫傷了學生生物學習的興趣。小班化教學規模小,教師精力集中,便于我們了解與把握每個學生的生物學習情況,針對不同的學生實施教學。首先,我針對學生生物素質發展的差異性對學生進行分類,根據學生之間的差異性設計出不同層次的教學案。教學案預習板塊,我主要設計了知識回顧、預習新知、預習質疑、預習自測等幾個板塊,幫助每一個學生梳理已有知識,預習新知并進行自我問題發現;其次,我采取恰當的課堂教學形式,成立探究問題組,引導學生進行課堂學習與生物實驗,并優化教學策略,根據不同學生的課堂學習實際給予指導;第三,依據學生生物學習能力類別,分層進行作業設計。通過為每一個學生設計生物學習方案,組織生物教學,使他們都能在生物學習中,學有所得,獲得學習成就感。
3.優化教學策略,提升教學效率
在長期生物教學實踐中,我認識到“小班化教學”中“小班”只是高中生物課程改革的外殼,它的本質應該落實在生物“教學”。我深知高中高效生物課堂打造離不開有效的教學策略,在高中生物教學實踐中,我注意優化教學策略來提升生物課堂效率:小組教學法,對學生進行合理分組,充分發揮集體智慧,培養學生競爭意識;分層教學法,針對不同個體生物科學素質不同,有針對性的進行因材施教;游戲教學法,根據教學內容巧妙的穿插游戲,增強直觀感受與課堂教學的趣味性;情境教學法,生物課程操作性強,在教學過程中模擬生物科學情境,引導學生進行情境體驗,增強學生的動腦、動手能力。任何一種教學策略的運用都要充分考慮學生個體特點與課程教學內容特點,要致力于提高課堂教學效率與學生生物科學素質。
4.實施多元評價,調整學生學習
任何一種教學評價都是為了更好的調整教學行為,促進學生的學習與素質的提升,所以小班化教學要實施多元化學生評價,以評促教,以評促學。在生物課程評價主體上,我綜合教師、學生、小組等主體,將師評、互評、自評、組評相結合,使評價更全面客觀;在評價內容方面,除了評價生物基礎知識外,還評價學生的課堂表現,小組合作探究能力,生物實驗操作能力,創新能力等;在階段上,綜合學生平時學習情況、期中評價、期末評價等,合理安排分值比例。努力打造動態、多元、立體化生物課程評價,同時考慮學生評價的導向性與激勵性。
四、結語
高中生物小班化教學探究是一項長期而復雜的工作,只要我們每一位高中生物教師能夠本著一顆探求之心,在生物教學實踐中不斷加強探索,精心設計每一節課,一定能夠推動高中生物小班化教學,提升每一位學生的生物科學素質。
現行的生物教材中,多以圖文并茂的形式呈現,插圖多為圖或圖群,文字是精煉版的總結。高中《生物》必修單元中圖群就有200多幅,表格近40余個,占據了很大的比重。因此,在生物教學中,如果能合理運用這些圖群,引導學生看圖、識圖、分析圖,就能起到意想不到的教學效果。本文針對高中生物教材中如何合理運用圖與圖群,談談自己的看法。
一、圖與圖群的應用例談
高中生物教材中,圖與圖群大體由生物結構模式、生理過程模式、實驗才做流程、曲線坐標以及遺傳類圖譜組成,本文以具有代表性的幾類作為分析重點。
1.生物結構模式
以結構為基礎是生物體的基本功能。只有掌握了生物結構才是抓住了生物的根本。而生物的微觀結構是肉眼看不到觸碰不到的,一般很難讓學生接受。因此,在介紹生物結構時,教材中多以圖像展示出生物體微觀結構,讓學生能更直觀更形象的觀察其生物體。只有學生對生物體的結構掌握了、熟知了,才能在你腦中形成鮮活的影像記憶。
如,在學習《細胞結構》時,將植物或動物的細胞顯微結構圖呈獻給學生,學生就能直觀的了解細胞的形態以及組成結構等。再通過教師的引導,讓學生從讀圖入手,確定細胞中的微結構名稱以及結構形態、位置、特點,讓學生能主動比較其結構的異同點。同時,在讀圖的基礎上,結合課本內容,詳細分析說明細胞結構的功能就更能突出生物學觀點,最后,將學到的知識整合到一張圖片上,并回憶所學內容,就能起到強化知識、鞏固知識的作用。讓學生理解生物學是一個統一的整體,作為一個有機結構,生物體之間的結構與功能是莫不可分的,這樣一來既揭示了生物體內的本質聯系,也達到了鞏固記憶的目的。
2.生理過程示意圖
生物教材中的難點多為復雜的生理過程,僅憑教材中的文字敘述,學生往往會感到無從下手,勢必造成記憶混亂,知識點混淆不清?，F行的蘇教版教材中,將這些復雜的生理過程用圖群的模式表現出來,利用圖群進行有效降解,這就比單純的文字敘述要清晰很多。如在講《有氧呼吸》一課時,我先用多媒體以圖文并茂的形式展示有氧呼吸的過程,學生通過讀圖就能了解有氧呼吸的階段,并在每個階段提出這樣的問題:(1)該生理過程完成的場所在哪里?(2)完成所需的條件是什么?(3)該過程中物質和能量有哪些變化?影響因素有哪些?接著引導學生分析圖群并歸納每個階段的能量和物質變化。這樣學生不僅在讀圖的時候思考問題,也在思考中培養了分析能力和語言概擴能力。
二、圖與圖群教學的應用體會
1.配好圖解
插圖是教材中語言文字敘述的眼神,只為說明深化基礎知識,因此,只有配好圖解才能讓插圖找到合適的落腳點。在教師備課過程中,首先要觀察插圖、分析插圖,弄清楚插圖具體要說明什么,其次,從學生的認知程度和分析能力入手,根據教學母廟采取合理有效的教學方法。從而引導學生正確的完成插圖的分析和觀察。
2.培養學生讀圖意識
在實際教學過程中,會發現很多學生在閱讀時過分的倚仗于文字,將插圖當成普通圖片,從而忽略了插圖的重要性。因此,教師要著重培養學生的“圖意識”,從看圖、讀圖、用圖入手,學習和鞏固基礎知識,并解決已有問題,讓插圖能發揮其在教學(學習)中的作用。
3.多元化教學手段結合
很多教師都清楚,圖與圖群并不是孤立存在的,尤其是對學生難以理解的概念。如果教師及時利用標本、多媒體等手段幫助學生分析理解圖或圖群,教學效果會更加顯著。如,《有氧呼吸過程》,如果在插圖的基礎中將靜態的過程變成電子動畫,學生消化相關知識的時候會更加明顯。
4.彩圖與黑白圖片配合使用
現行教材中,插圖多為模式圖或顯微圖,相比而言,彩圖增強了真實感與科學性,但彩圖不易理解,這就需要黑白圖片的配合,如果在習題中黑白圖與彩圖相配合,學生就不會有看不懂圖片的情況發生。近幾年的高考題目中,圖像題的比例很大,同時會出現一題多圖的復雜形勢,這就需要學生有極強的圖文轉換能力,因此,在教學過程中,教師要引導觀察、分析圖群中所提供的信息,從而培養學生通過曲線、插圖、數據所提供的信息來解決生物學問題的能力。
三、結束語
綜上所述,圖與圖群現在已經是生物課本之中的重要組成部分,教學中巧妙的運用不僅僅可以輔助教師提高教學質量,還可以極大的提高學生們各項綜合能力,從而提高生物教學的教學效率。同時,教師要注重其在教學中的作用,根據實際教學情況,巧妙的運用這些圖片,讓讀圖變成有條理性的思維思考、探究的過程。
現行的生物教材與老教材相比，進行了較大幅度的調整，無論從教材的內容編排，知識結構，新舊知識的銜接來看，都有了一定程度的變化、提高和創新。新編教材的每章均以插圖引出，課文中穿插了“想一想”、“課外讀”、“小資料”等欄目。這些內容一般不作為教學要求，只供學生課外參考，相對于教材的正文，筆者暫且將這部分內容稱為“客體性內容”。然而仔細審視這些“客體性內容”，我們可從中發現它們有如下一些潛在功能。
1 承導功能
每一章的開頭均有一段配有說明的插圖，它具有引入新課的功能。但不是簡單、生硬的“開場白”，而是以它為知識背景或實際問題引入該章所要學習的主要內容，以它為背景既可向學生介紹了有關生物概念，又可帶著由實際問題抽象出生物概念的過程，還可給學生說明生物概念是從我們生活中逐步抽象出來而存在于生產與生活之中，為生產和生活服務，并在生產和生活中發展的事實。
課本中還有一些“想一想”和“插圖”具有一定的承接功能，如“第一冊中植物對水分的吸收和利用”這一節內容中有一插圖描繪了土壤溶液中的水分向導管移動的兩條途徑，這正是從初中學過的水分代謝這一知識入手，更進一步理解植物體對水分的吸收過程。植物的礦質營養中以“想一想：初中學過程的N、P、K、B在植物生活中各自所起的作用？”引入礦質營養對植物的生命活動有重要的作用，從而更進一步學習礦質元素在植物體內的作用，最后通過總結缺乏這些元素植物體會出現什么癥狀，這樣既學習的新的知識又與生活生產密切相關，它既發揮了承上啟下的作用，又是銜接初中生物的重要一環。人和高等動物生命活動調節中直接回憶什么是激素及激素的作用，來引入新課的學習，使學生感覺到學習新知識是在原有知識基礎上的提升，并為進一步學習打好基礎。由此我們發現這些內容有些既是舊知識的延續，又是后續學習的鋪墊，學生從中往往會體會到其中蘊含著的生物學思想和方法。教師充分利用好每一章這些內容，使生物思想方法充分得到滲透，使學生逐漸領會，理解甚至掌握其中的生物學思想方法，只有這樣，才能真正展現客體性內容的承導功能。
2 德育功能
生物學新大綱明確指出：“對學生進行觀念態度教育，要做到潛移默化，寓德于教。既要克服單純傳授知識、忽視德育的傾向，又要克服脫離學科教學內容空洞說教的傾向。”德育滲透于生物教學是時代的需要，也是高中生物教學的一項重要任務。翻開高中生物教材，我們不難發現古今中外無數生物學家及生物工作者和仁人志士不畏艱辛，努力探索，刻苦追求而形成了“生物”這門科學。研讀它的歷史會使學生受到啟迪，心靈上受到熏陶，精神上得到享受，有助于對生物本質的認識和理解，有助于樹立科學的世界觀。還有許多環境保護方面的小知識與思考題，可對學生進行環保教育，進一步懂得人類要與自然和諧發展的道理。
如：教材的緒論部分對達爾文、孟德爾、沃森和克里克的研究，我國在分子生物學研究方面取得的舉世矚目的成就；新陳代謝中介紹了斯巴蘭讓尼的發現；教材中讓學生思考臭氧層的破壞對植物和人體有什么危害？如何保護臭氧層？等等。
上述內容，不僅可擴大學生的知識面，同時也具有一定的德育功能，可激學生學習積極性并培養學生積極投身保護環境的主人翁精神。
3 消化功能
高中生物新編教材設計了許多“輔助教材”，其中相當一部分是對新授知識點的回顧與反思，對于進一步鞏固掌握所學的知識，具有一定的消化功能。
如：第一冊中緒論中“想一想：將一粒石子扔進水里，水面會出現波紋。這與生物的應激性有什么不同？”對所學的應激性的概念再次檢閱。教材細胞分裂中“想一想：細胞分裂間期是細胞分裂的‘間歇期’，這時的細胞處于靜止狀態，這種說法對嗎？”對細胞周期這一知識的再次鞏固。生物的個體發育中“想一想：同一植物胚和胚乳細胞染色體數目一樣嗎？”可以檢查學生對有絲分裂及雙受精的熟練掌握程度與準確性。等等。
從上述的幾個例子中，我們可以看到，教材中所設計的這些輔助內容同樣起到對所學知識的消化功效，只要教師引導學生認真扎實地對待，可以相信，這些內容一定能幫助學生進一步鞏固、掌握新知識，甚至會收到事半功倍的良好效果。
4 拓展功能
新教材在許多章節后都增加了“課外讀”、“課外科技活動”等，在正文旁也加了“小資料”，這些都是正文的拓展，有助于擴大學生的知識面，對發展學生的智力、激發學生學習興趣有非常重要的作用。如教材中安排了“細胞工程”、 “發酵工程”、 “植物性神經調節”、 “‘試管嬰兒’的問世”、 “生物圈漫談”等課外讀的內容；還安排了“紅螺菌”、“同位素標記研究法”“細胞識別的原理”等小資料及“利用無土栽培技術培養植物”和“觀察青蛙的發育過程”等課外科技活動的內容。諸如此類內容有相當一部分已成為高中升學考試中很好的命題素材，我們不僅應當看到這些內容的實際價值，更應該認識到它們潛在的拓展主體性知識的功效，積極主動地引導學生自主地學習這部分內容，充分發揮出其應有的功能。
5 探究功能
現行 高中生物教學大綱體現了國內外高中生物課程改革的某些成果，特別是提出了要培養學生的創新意識和實踐能力，尤其要注意培養學生能運用生物學原理解決實際問題的能力，注意通過專題性與綜合性的探究過程，培養學生跨學科的應用能力和創新意識。新編生物教材中安排了一系列的“小問題”有助于將學生帶上探究之路。如在光合作用中恩吉籽爾曼實驗旁提出“恩吉爾曼的實驗在設計上有什么巧妙之處？”講利用生長素能獲得無子番茄、黃瓜等時提出“能不能用其它方法培育無子果實？”在植物的其它激素（功能）中提出“在一箱未成熟的柿子中，放入幾個成熟的梨，結果這箱柿子很快就成熟了。這是為什么？”等等，這些小問題都能很好地調動學生積極投入探索，從中掌握生物學研究方法，利用生物學知識來解決實際問題。另外課本中還安排子大量研究性學習的內容，讓學生參加也可提高學生的科研能力。
6 啟示功能
教材中設置的小問題除了以上的功能外，還能對學生的各方面起到啟示的功能。如“生活在沙漠中的仙人掌和海中的鯨，組成它們的化學元素是否大體相同？各種化學元素在這兩種生物體內的含量有沒有差別？”屬于知識對比上的啟示?！霸谂R床上，醫生常給病人點滴輸入葡萄糖，這樣做起什么作用？為什么？”屬于應用意識上的啟示?！皩⒁涣Ｊ尤舆M水里，水面會出現波紋。這與生物的應激性有什么不同？”屬于解題方法上的啟示?！霸谌说囊簧?，體內蛋白質在什么時期合成大于分解？在什么時期分解大于合成？”屬于記憶方法上的啟示。教材中的這些內容從不同角度對學生的學習方法起到啟發的功能。
我們積極深入研究教材中安排的每個“客體性內容”所起到的功能，并將它們應用于課課教學中，可充分發揮其潛在功能.
隨著我市高中段教育的發展,我市初升高的比例越來越高,從1997年50.25%上升到2002年的83.58%,2005年的93%,以及到2010年全面普及高中段教育。越來越多的學生接受了高中教育。但從事普通高中教學的教師可能有所體會,很多升入高中的學生學習成績不均衡,學習主動性差,尤其是在他們心目中認為是“副科”的一些學科,學習興趣差、無動力。那么如何激勵學生的學習興趣與求知欲望,提高學生學習的主動性和積極性是廣大教師普遍關注的問題。以下是我在多年的教學實踐中所探索的幾點體會。
一、講好第一堂課
俗話說:“良好的開端是成功的一半”如何在第一節課開始時就吸引學生的注意力,牽住學生的思維,引導學生對該學科的興趣。關鍵在于教師對于第一堂課的教學,不應局限于一堂課,應是一塊敲開知識大門的磚。那樣即使原本是對這門學科有偏見的學生也自然而然會被你牽到身邊,吸引住了他。
例如我在講第一堂課《緒論》時,我就問同學,我國98年的洪災、2003年的非典,2004年印度洋的海嘯,2005年美國的卡里亞娜颶風以及2005至今的禽流感知道嗎,了解嗎,體會到了嗎。一下子就把學生吸引住了。學生就知道這門學科與自己的生活密切相關。同時我讓他們討論當今世界人類社會面臨的人口爆炸、環境污染、資源匿乏、能源短缺和糧食危機等五大危機。然后,我總結生態學中是如何在解決這些危機中不可替代的作用。展望生物科學在新世紀巨大的發展潛能,燦爛的發展前景,如腦科學、光合作用、生物因氮等,明確“生物科學將是21世紀領先學科之一”。最后要求學生,作為跨世紀的新一代中學生,應該而且必須認真學習生物科學的基礎知識,基本原理和研究方法,以適應未來工作和生活的需要。
二、采用靈活多變的教學方法
一成不變的教學方法,只會讓學生厭倦,最終會失去聽眾,教師在講課過程中應該學會多種教學手段。針對生科學科的特點,有些內容我們可以在教室上,更應該到野外上,如第八章《生物與環境》第九章《人與生物圈》中的許多內容,增強學生熱愛自然,激發學生的求知欲望,另外可以應用現代化的教育技術、多媒體、投影儀以及許多報刊等。比如高中“細胞有絲分裂”一課,以前教師對全體學生講課時只能從板書到掛圖,即使通過實驗觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂也只是靜止的分階段的圖象,無法把活的生命現象以動態展現在學生面前,也無法把微觀結構真實地展示出來。我利用現代多媒體教學手段,一方面向學生播放了鹿細胞和癌細胞有絲分裂的錄像,另一方面,我利用Flash制作的動物細胞有絲分裂過程,把生物的圖像展現在屏幕上,我根據教材、課程進展的需要,調節圖像、控制圖像,使其能靜止或連續滾動播放,分開或合并,前進或后退,再配上文字、色彩,讓學生對有絲分裂過程中染色體的復制、分離有一個形象的概念。通過這樣的實時情景就可以幫助學生更好地掌握有絲分裂的有關內容,使他們的形象思維和抽象思維得到統一和發展。
三、加強學科知識活動
各門學科之間本來就有著千絲萬縷的聯系,本來就是研究同一事物的不同方面,將相關學科知識滲透進教學中,可加深學生對知識的理解,培養學生知識的遷移能力和綜合應用能力。同時還有助于促進學生平衡發展各學科,為成為21世紀所需的綜合型人才奠定基礎。如內環境穩態的維持中,正常人血液中的緩沖物質是如何起到緩沖作用的?這就需結合相關化學知識(強堿弱酸鹽與碳酸的性質)來理解。在計算遺傳病的發展概率中,常常用到數學中的加法原則與乘法原則,數學中對該知識的學習滯后,因此,教師應結合有關實例講明原則的實質及應用范圍。光對海洋中植物分布的影響,涉及到不同波長的光在水的穿透能力不同,使之能到達的水層深度不同,這是決定水中植物分布的主要因素。進行大棚植物栽培時,地膜顏色的選擇就滲透了物理學相關知識。
四、精心設計導入語,調動學生情緒。
有人人曾經把一堂好的課比喻為“鳳頭、豬肚、虎尾”,即開頭要像鳳凰那樣引人入勝,可見導入新課是教學的一個重要環節。如果在這個過程中,精心設計好引導方法,注意喚起學生的興趣,使學生在學習新課一開始就產生熱烈的情緒,形成一個良好的學習狀態,那么整個教學過程就有了一個可喜的開端。生物學教學導入新課的方法有很多,關鍵是將學生的注意力引導到課題的內容中來,抓住中學生的心理特點,將課題設計得比較“新奇”,就能使學生很快進入“角色”。根據多年的教學積累,我就根據不同情況和內容及設計各種形式不同的導言。
1、引用許多膾炙人口的古詩詞。例如,在講授高二生物第八章《生物與環境》時,可運用優美的古詩來導入新課:“天蒼蒼,野茫茫,風吹草低見牛羊?！薄皟蓚€黃鸝鳴翠柳,一行白鷺上青天?！边@樣的詩詞。既可豐富教學內容,又可最大限度地激發,培養學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,提高課堂教學成果。
2、引用成語、諺語和俗語。如我在講提高二生物第六章《遺傳和變異》時就借用“龍生龍,鳳生鳳,老鼠生兒會打洞”、“種瓜得瓜,種豆得豆”和“一母生九子,連母十個樣”這樣的諺語和俗語來引入。又如,在講授高二生物第四章第五節《植物的礦質營養》時,就借用“莊稼一枝花,全靠肥當家”和“種在稼有收無收在于水,收多收入在于肥”來引入。這樣極大地調動了學生的學習熱情,牢牢地吸引了學生的注意力,使學生在輕松愉快的情境中學到了知識,既生動活潑、又富有情趣,樂在其中。
五、搞好學法指導,變學會到會學
教學的目的不在于教師的教而在于學生的學習,“授之魚而不及漁也”的意思也表明最終的要求是讓學生學會自主探索學習。只要我們能激發出學生最初的學習興趣,相信他們一定會對該學科著迷,最后會自己去探索去研究。
高中生物新教材教學大綱的課程目標明確指出,要使學生“學會科學觀察和實驗的方法,初步學會提出問題,做出假設,設計并進行實驗,分析和處理實驗數據,作出合理的結論”和“養成實事求是的科學態度,養成勇于探索、不斷創新的精神與合作精神?！迸c原教材相比,在學生實驗項目中增加了研究性課題,其中包括探究型實驗。
實驗一般可分為技能型、驗證型和探究型,其中探究型實驗最能培養學生的創新意識,通過探究型實驗使理論教學與實驗教學有機地結合在一起,體現了科學方法之間的聯系,使學生“腦”“手”并用,不但可以掌握生物學實驗的基本實驗技能,而且初步學會設計實驗,探求新知識的方法,改變機械地“照方抓藥”的實驗方法,使高中生物實驗躍上了新臺階。
如何組織學生做好探究型實驗,現根據本人的教學實踐,談談幾點體會。
一、教師要轉變教學觀念
當今社會越來越強調教育要注重培養學生的創新精神和實踐能力,而不是偏重于對學科知識的機械記憶,淺層理解和簡單應用。原生物教材的長時間使用,使實驗停留在技能型和驗證型階段,通常是教師把儀器、設備、實驗材料、藥品等都配備好,學生上實驗課只是簡單地操作、觀察一下,其結果僅是學生只知道“是什么?”(部分學生沒有預習實驗指導,連本次做什么實驗都不知道就倉促上陣)而不知道“為什么?”與舊教材相比,新教材在實驗部分有了較大的改變,對原先的三個實驗作了保留與改進,又增添了12個實驗,6項研究性課題,教師可以從研究性課題或其他方面組織學生做探究型實驗。
組織學生做探究型實驗,教師既要成為學生的指導者、組織者、促進者,又要和學生平等參與實驗研究,不能越俎代庖,將學生的研究引向既定的結論。應樹立以學生發展為中心的教學理念,積極為學生提供信息,啟發思路,介紹方法,引導質疑,探究和創新。培養學生獨立思考的能力和創新精神,讓學生在探究型實驗過程中充分發揮自己的聰明才智。
由于新教材實驗內容的增加,有些實驗(包括研究性課題、探究型實驗)是教師從未接觸過的,教師必須改變以往那種只讓實驗員準備,教師上課的老一套方法,教師應親自動手,取得第一手材料,從準備實驗中發現問題,分析原因,找出對策。俗語說:要給人家一碗水,自己得有一桶水,教師應把實驗課當作提高自己業務水平的重要途徑。
二、關于探究型實驗的選題
探究的一般模式是:發現問題——提出假設——實驗與驗證——結論。探究型實驗也應遵循這一模式。
高中生物探究型實驗的選題,應緊扣大綱和教學內容來設計。題在書外,理在書中。能使學生溫故知新,興趣盎然。如設計植物根的向重力性實驗,由于學生在初中階段已經學習了有關種子結構和種子萌發的條件等知識,并且大部學生已做過實驗。因此實驗應在這個基礎上再來設計,使學生更深刻地了解植物根的生長具有向重力性的特點,層層推進,學生也易于領會和接受。
作為探究型實驗,必須考慮它的科學性、實用性和可操作性。鼓勵學生探索生產和生活中的實際問題。例如學習了生長素的生理作用,可讓學生設計一個觀察生長素(或生長素類似物)促進扦插枝條生根的實驗;學習了植物的向光性,可讓學生設計培育一株“S”形莖的牽?；?學習了光合作用和呼吸作用,可讓學生利用花盆或小塊菜地設計提高大棚蔬菜產量的實驗。通過這些小實驗,培養學生探究實驗習慣。
鑒于當前高中學生學習任務十分繁重,專業知識有限,所選題目應宜小不宜大,一般使學生用所學知識或收集資料后,既能探索未知的學習內容,又便于實驗驗證的知識為宜。
三、如何指導學生設計探究型實驗
在設計實驗之前,教師應教給學生設計實驗的思路。一般的程序是:確定課題——提出假設——設計對照實驗——觀察和記錄——驗證小結五個階段。
實驗前,教師應盡可能給學生提供必要的實驗儀器和藥品,藥品的配制可讓學生自己動手。一些零星的實驗材料如種子、枝條、小紙盒等可讓學生自己去找。很多探究型實驗,需要經過一段時間的觀察和記錄,故可安排在課外或家中進行。有些實驗還可分小組進行,如觀察植物根的向重力性實驗,有的可用單子葉植物種子(如玉米、小麥、水稻等),有的可用雙子葉植物種子(如黃豆、花生等);觀察生長素促進扦插枝條生根實驗,有的采用木本植物枝條,有的采用草本植物枝條。這樣做可以起到重復實驗的作用。
在實驗過程中教師應要求學生認真進行觀察,如實做好記錄,不但要記錄與預期一致的現象,還要記錄與預期不一致的現象。對于實驗過程中能采集的數據,應盡量多采集,對于第一手材料的記錄千萬不能丟失?？傊?必須使學生養成嚴肅認真,實事求是的科學態度。
實驗結束后,教師要教給學生認真分析實驗結果,科學處理實驗數據的方法(如列表、坐標等),學會寫實驗報告。
四、在探究型實驗中引導學生思考問題
在實驗過程中,教師如何引導學生思考問題呢?根據蘇聯心理學家維果茨基的“最近發展區”理論可知,把問題提在被提問者的“最近發展區”,他們不必花力氣就能夠回答問題,這對他們的發展無所補益;而問題提得太難則會挫傷被提問者的積極性。因此提問應掌握難度,使被提問者“跳一跳就能把果子摘下來”,把“最近發展區”轉化成“現實發展區”。我認為用這一理論來引導學生思考問題是確切的。
高中生做探究型實驗,是一種基于學習的研究和探索,它不同于一般意義上的科學研究。因此,讓學生思考的問題應以學為本,符合學生的最近發展水平和能力,以便讓他們經過適度思考便可回答,最終獲得一個完整的探究過程。
我曾經指導學生根據生態平衡的原理制作了一個生態球。完成后,提出幾個問題讓學生思考:⑴本生態球是密封的,為什么其中的生物能較長時間生存?⑵如果把生態球放在黑暗的地方,一段時間后將會出現什么后果?⑶如果生態球放入過多的魚,后果又將如何?象這些問題,學生經過思考后是可以聯系學過的知識加以回答的。相反,若要讓學生從這個生態球計算能量流動效率,他們就無從下手了。
在探究植物根的向重 力性實驗過程中,學生已明顯觀察到根的向地性和莖的背地性這一現象,必然會產生“為什么會出現這種現象”的求知欲望。為此我啟發學生用重力影響生長素的分布以及植物的不同器官對同一濃度生長素溶液敏感度不同來解釋這一現象,把要探究的問題變得具體,學生通過“跳一跳”的努力就能領悟其中的道理,印象便更加深刻了。
1996年5月， 國家教委頒發了《全日制普通高級中學生物教學大綱（供試驗用）》（以下簡稱新大綱）。 同年8月，國家教委基礎教育司在山西省大同市召開了全國各省、自治區、直轄市的普教處主任和教研室主任 以及人教社有關負責人參加的“普通高級中學新課程方案研討會”。會上宣布將于1997年秋季在山西、江西、 天津市開始使用新教材，進行新課程方案的試點工作。作為高中二年級開設的生物課，當前抓緊學習新大綱， 為在1998年秋季按照新大綱的要求來試用新教材進行教學，有著現實的意義。現就初學新大綱的一些體會，試 對高中生物新大綱的特點做一淺析，供同行參考。
新大綱分為五部分，即教學目的、課程安排、教學目標、教學內容和教學中應注意的幾個問題、考試、考 查、教學評估及教學設備，內容突出了“面向全體學生，面向21世紀”的總體要求。
依據《全日制中學生物學教學大綱（修訂本）》（以下簡稱舊大綱）編寫的現行高中生物（全一冊·人教 版）教材內容，體系完整、知識系統性較強，內容與課時吻合。但更多講述的是經典的生物學知識，較少聯系 當前迅速發展的生物科學新成果；在實驗課的安排上，僅有5 個實驗，且有一實驗為選做，實際只要求完成4個 實驗， 因而不利于對學生進行能力培養和科學素質——科學態度、科學方法、科學世界觀的培養。新大綱所反 映的教學目標和教學內容，則更新了部分傳統的理論性內容，如刪去了“生命起源”和“生物進化的證據”等 專題，代之以“現代的生物進化觀點簡介”內容。此外，更擴展了有關環境、營養、保健等聯系實際的知識， 且增強了對學生的社會責任感的思想教育。體現出了時代要求的特征?，F從下列7個方面來淺析其特點。
1.知識體系作了較大調整
舊大綱對高中生物必修內容側重的是講述生命科學規律，對高三年級的選修內容則為復習高二年級的知識 和初中的生理衛生內容，不僅知識體系重復，更體現出是為適應高考的需要而學（選修教材內容系高考所劃定 的考試范圍）。新大綱將舊大綱的8個單元調整為10個單元， 又將“生命活動的調節”內容移至“生物的生殖 和發育”之前講述，體系略有修改，使內容順理成章，通過各單元間內在聯系使學生接受新知識。而選修內容 體系則以全新的知識為主線，選取了與人類生存發展密切相關的內容，如“人體生命活動的調節和免疫”“細 胞與細胞工程”“遺傳與基因工程”等。反映出新大綱有著適應21世紀現代化科學的特色。
2.明確提出了教學目標的三方面要求
舊大綱只是提出了教學內容，而無具體的教學目標要求。新大綱則在教學目標問題上，首次從知識、思想 、能力3 個方面提出了明確的要求。
知識教育方面：要在打好基礎知識的前提下，使學生知道如何運用生物學知識來解決生活、生產、科學技 術發展和環境保護等方面的問題，并對現代生物科學的新成就和發展趨勢有所了解。
思想教育方面：要繼續進行辯證唯物主義和愛國主義教育，同時加強科學世界觀教育，以形成生物的進化 觀點和生態學觀點；還要加強科學態度和科學價值觀方面的教育，促進對保護生物資源之重要性的認識。
能力培養方面：由于高中階段的學生，思維活動較活躍，思維方式即將定型，因而一方面要重視基本技能 的訓練，培養學生的觀察能力、實驗能力、思維和自學能力，同時要培養學生的分析、綜合、比較、判斷和推 理的科學研究能力以及創造能力。
3.教學的知識點有所更新
新大綱對教學的知識點有較多的更新。原則是：在突出基礎性，對基礎知識進行精選的前題下，要體現出 知識的先進性，要加強知識的實用性，要考慮學生的可接受性，還要重視與九年義務教育知識的銜接性。
新大綱在教學目的中指出：“生物課程是普通高中開設的一門學科類基礎課程”，說明了高中仍應著眼于 基礎教育。因此，新大綱對現行高中生物教材的知識點進行了選擇，刪去了當今學術界已經不用和使用價值不 大的，諸如原生質概念和生命起源化學進化過程的內容等，保留了關于生命的物質基礎和生命結構的基本單位 、關于生命活動的本質和生命活動的基本規律、關于生物進化和生物與環境關系等基礎性的知識，還增添了動 物行為產生的生理基礎，加強了與九年義務教育知識的銜接。此外，新大綱還選擇了一些理論較淺且易被學生 接受的反映現代生物科學水平的先進知識，如細胞的分化和衰老、細胞的癌變、無公害綠色食品、生物凈化等 ，填補了現行生物教材在知識先進性和實用性方面的不足。
4.重視理論聯系實際
新大綱選取補充的新知識點，普遍具有實用性。除重視教材內容與生產實際、生活實際的聯系外，更從理 論聯系實際出發，在講解某個知識點后，配合安排了相應的學生實驗或實習。有利于實現“要使學生……知道 這些知識在生產、生活和社會實踐等方面的應用”這一教學目的。例如，必修課中，在講“組成生物體的化合 物”知識點后，配有“生物組織中可溶性糖、脂肪、蛋白質的鑒定”實驗；在講“人類遺傳病與優生”知識點 后，安排有“調查人群中的遺傳病”實習；在講“環境污染對生物的不利影響”知識點后，配合了“調查或觀 察環境污染對生物的影響”實習等。這些都為學生提供了理論在實踐應用上的示例。在選修課中聯系生產和生 活的新知識則更多，如“生物固氮在農業生產中的應用”“自生固氮菌的分離實驗”“微生物的營養和生長” “學習細菌培養的基本技術實驗”“營養與健康的關系”和“幾種果蔬V[,c] 含量的測定實驗”等，都是教給 學生如何理論聯系實際的具體典例，體現了國際上“科學—技術—社會”（STS）的現代教育思想。
5.強調科學素質的培養
舊大綱在教學目的中僅提出了關于 基礎知識、基本技能和能力培養的要求。新大綱則提出了科學素質的培 養要求：“要使學生掌握生物科學的一些基本方法……提高科學素質”。在教學目標中更進一步明確提出了“ 養成實事求是的科學態度”“初步掌握基本的生物科學研究方法”的要求。
科學素質的培養包括了科學知識、科學態度、科學方法、科學手段、科學精神、科學思維能力等方面。對 于生物學科來說，通過實驗和實習，能夠兼顧多方面的科學素質培養，因而是培養科學素質的可行途徑。
從數量來看，舊大綱安排的學生實驗和實習，只有必修課的5 個（選修課的實驗為初中生理衛生課和必修 課的重復）。新大綱的必修課則安排有25個實驗和實習，選修課又安排有6個。 各種不同實驗項目無疑是對各 種科學方法、科學手段的培養。
從類型來看，舊大綱安排的學生實驗和實習只有一種定性的、驗證性的觀察實驗類型。新大綱的實驗類型 除保留了觀察實驗， 還增加了5種新實驗類型：定性分析類型（生物組織中可溶性糖、脂肪、蛋白質的鑒定） ；定量分析類型（幾種果蔬V[c]含量的測定）；模擬探究類型（性狀分離比例幾率的模擬，模擬通過分子雜交 鑒定人與猿間的親緣關系）；自行設計類型（植物向性和感應性現象的實驗設計，設計并制作小生態瓶）；基 本技術類型（細菌培養的基本技術和植物組織培養技術）。這些不同類型的實驗必然有利于科學思維能力的培 養。
6.增加了靈活性
舊大綱對于每單元的知識點有較詳細且具體的規定，限制了教學內容的拓展。新大綱則是概括性地提出了 應講的知識點，并未明確所包含的具體內容，在知識點的深度和廣度上有著較大的伸縮余地。例如，“高等動 物的個體發育”問題，教材應涉及哪些卵裂階段和有關內容，新大綱不似舊大綱有詳盡規定，因而教師教到何 種程度，就有了相當的靈活性。既有利于“一綱多本”的教材編寫實施，還可以適應不同地區的各類學校和不 同學生學習情況的需要，進行靈活教學。
此外，對某些難度稍大的知識點（基因連鎖與互換規律、光合作用碳代謝類型簡介、酶工程簡介等），新 大綱將之安排為選講內容，對某些需用時較長的實驗（動物激素飼喂小動物，用當地某種生物做有性雜交試驗 等），新大綱又將之列為供學生選作的內容，充分顯示出新大綱有著彈性的特點。
7.完善了教學大綱的功能和作用
教學大綱應該具有4方面的功能和作用：一是編寫教材的依據； 二是進行教學的依據；三是教學質量評估 的依據；四是考試考查的依據。舊大綱在功能和作用方面的指導性較欠全面。新大綱則對課程的考試和考查做 出了具體安排，對教學質量評估的目的和項目做出了明確要求，對教學要求層次做了說明，還對教學設備的配 置提出了建設性意見，完善了教學大綱的功能和作用，有利于生物教學質量的提高。
學習新大綱，領會新大綱的基本精神，在教學過程中貫徹新大綱的各項要求，必然會推動高中生物教學的 改革，全面提高學生的素質。
[摘要]: 在素質教育的大旗下,有效教學將是一個永不磨滅的話題。采用一種適當的教學模式進行生物復習教學活動,可大大提高學生學習的效率,為學生的發展奠定一個良好的基礎
[關鍵詞]: 教學模式、生物復習、輻射探究、創新能力
我們的教育正由應試教育轉向素質教育。素質教育是以人為中心的,著眼于人的個性發展,注重于人的內在價值,強調人的主體存在?，F在的高考也越來越重視學生能力的發展。 1999年的第三屆全教會也指出“必須轉變那種妨礙學生創新精神和創新能力發展的教育觀念、教育模式,特別是由教師單向灌輸知識,以考試分數作為衡量教育成果的唯一標準,以及過于劃一呆板的教育教學制度”。那么,作為教育體系的重要部分──課堂教學該么辦?這是一個不容回避的課題。本人通過自己多年來在高三教學的實踐,認為:課堂教學應該以人為本,實行創新教育。我們的江總書記也曾說過:創新是一個民族進步的靈魂。
一、關于復習課中教學模式建立的思考
美國著名的學者喬伊斯和韋爾指出:“教學模式是構成課程和作業,選擇教材,提示教師活動的一種范型或計劃”。中學生物教學模式是為了解決中學生物教學問題,提高中學生物教學質量,探索教育教學規律,發展教育教學理論。選用恰當的模式進行教學,可大大提高教學的效率。
教學是由教師的“教”和學生的“學”兩個方面構成的一種心理 --社會活動。其中無論就學生的“學”還是就教師的“教”來說都是一種復雜的、自由度比較大的活動,它不應該也不能依靠某一種模式實現它的全部功能。因此,我們常說教學是一門藝術。但教學又是一門科學,它應該是有規律的,并且總是受一定理論指導的。這種規律經常以這樣或那樣的具體教學活動方案表現出來,某種活動方案經過多次實踐的檢驗和提煉,形成了相對穩定的、系統化和理論化的教學結構,這就是我們所說的教學模式。教學模式有的是從豐富的教學實踐經驗中概括和歸納出來的,也有的是在一定理論指導下先提出一種假設,經過多次試驗而后形成的,所以教學模式既是理論體系的具體化,又是教學經驗的一種系統概括,每個教師無論他自己是否意識到,實際上總是在某種教學模式的框架下來開展教學活動的。
現代社會對人才的要求而出現的教學任務、教學內容的復雜性和多樣性以及教師、學生的各種不同特點,這些都決定了教學模式不可能是單一的。因此,隨著教學實踐的深入開展,教學模式也在不斷地發展、革新。但是,不論采用什么樣的教學模式,都應注意以下幾個方面的問題:
第一,重視能力的培養。以赫爾巴特理論為代表的傳統教學論在強調系統、嚴格地傳授知識的同時,并不否定發展能力的意義;不過它把發展能力置于次要的、從屬的、“兼顧的”地位?，F代教育家們不再在知識與能力兩方面各執一端,相互否定。人們普遍認為傳授知識與發展能力是教學的雙重任務。隨著知識增長速度的加快,終身教育的普及和社會競爭化程度以及個人社會生活復雜化程度的提高,學生的一般能力、創造能力、社會交往能力等必將越來越受到人們的重視。人們在設計或歸納教學模式時,必將越來越重視能力的培養。在《高中生物新課程標準》中就明確規定:中學生要具有收集和處理信息的能力,獲取新知識的能力,分析和解決實際問題的能力以及交流與合作的能力。
第二,重視學生的作用。可以說,任何一種有價值的教學模式都在某種程度上建立在對學生學習過程的認識上,不過重視對學生學習研究并不等于承認學生在教學中的主體地位。例如,赫爾巴特研究學生的學習是為研究如何發揮教師權威作用服務的,在教育史上, 19世紀末至20世紀40年代末的美國、本世紀20至30年代的蘇聯、期間的中國都犯有輕視教師主導作用,輕視系統嚴格的知識教學的錯誤。人們在認識到這一錯誤后,自然又在不同程度上向傳統教育回歸。在倉促的“回歸”中,難免“矯枉過正”,犯輕視學生主體作用和能動作用的錯誤。于是,重視學生的主體地位成了當代教學模式的共同特征。除了教學基本規律決定了學生的主體地位外,推行終身教育和建立“人----機”學習機制等,都要求教育者進一步發揮學生的主體作用,可以預見,人們將由目前的普遍贊成實行“帶領”學生學逐漸變成普遍贊成實行“引導”學生學。
第三,重視學生的心理。教學模式的采用無非是為了提高學習的效率,而學生的心理活動是影響有效學習的一個非常重要的因素。奧蘇伯爾在他出版的《教育心理學 -認知觀》的扉頁上寫道:“假如讓我把全部教育心理學僅僅歸結為一條原理的話,那么,我將一言以蔽之,影響學習的唯一最重要的因素,就是學習者已經知道了什么。要探明這一點,并應據此進行教學”。而且隨著生理學(特別是腦科學)和生物化學研究的不斷深入,心理學必能更清晰、更客觀地闡明人類學習機制。從心理機制角度科學地設計和敘述教學模式,不僅是必然的,而且能夠越做越好。
第四,重視信息技術的整合。隨著電子技術的飛速發展,現代教育技術正在廣泛應用于教育領域。廣播、電視、程序教學機器、電子計算機等正在越來越多、越來越成功地介入教學過程。其中,多媒體系統把多種媒體整合在結構化程序中,把信息源、信息管理和信息傳遞的功能集中在一體,改善了信息及其表達方法,把人的各種感官一起調動起來獲取有關信息,從而更吸引人的注意。同時,多媒體系統可以實現傳播信息者和接受信息者之間的交互性,從而使學生在教學過程中能更主動的交流和接受。因此,多媒體技術將會是未來媒體的發展方向,研究教學模式的專家們將不得不考慮這一特點。
二、輻射探究式教學模式程序的設計
作為高中階段的復習,可以說對于高中的整個生物教學過程起著至關重要的作用。選擇一種有效的教學模式對于學生的有效學習有著事半功倍的效果。那么,對于高中生物復習中我們應該采取什么樣的教學模式呢?根據以上的考慮,結合自己的實踐,我們設計了一種輻射探究式教學模式:
確定基本點 --聯想其它點--鞏固知識點--得出系統點
其程序如下:
1.確定基本點
教師精心挑選有關知識部分的例題,并精心設計相關的練習,引導學生分析問題,解決問題。此步驟主要幫助學生掌握基本的主干知識,培養學生對信息的收集和處理能力。
2.聯想其它點
在解決問題的過程中,必然會運用到許多其它有關的知識點。在此過程中,要求學生能主動回憶、聯系所學的與之有關的知識,并進一步加深分析和理解。此步驟主要培養學生的發散性思維能力和對問題的分析研究能力。
3.鞏固知識點
在上述步驟的基礎上,教師呈現部分練習,對習題中所出現的若干知識進行鞏固性訓練,并同時引導學生根據所呈現的習題自行設計若干問題,相互訓練,合作學習。
4.得出系統點
學生通過討論,確立本部分的知識結構,并通過歸納和分類,建立起一定的知識系統樹,從而便于學生對知識的整體把握。
為了檢驗此模式的教學效果,我們選取了兩個平行班,其人數、男女學生比例、年齡和學習成績等方面相都似,其中 A班為實驗班,采用新模式進行教學,B班為對照班,采用傳統的教學模式,即先復習知識結構,再練習鞏固的模式。通過對這兩個班的學習比較,我們發現,實驗班在對知識的掌握和系統性把握上都明顯優于對照班級。
從測試結果可以看出,不管是當堂測試,還是一月后的測試中,實驗班學生的成績(包括平均分、及格率、優秀率和有效分)都明顯高于對照班。我們認為出現這種效果是必然的。因為,首先此模式符合學生的認識規律。學生認真地觀察或研究問題,再通過學生間的討論,以及教師引導,學生歸納總結,這樣的學習過程,是在感性知識和學生自己實踐、體會的基礎上,進行分析、討論,因此能較快地上升為理性知識,有利于對知識的學習和掌握,有利于認識事物的本質和規律。其次,此模式符合學生年齡特點和心理特征。高中學生對問題的來龍去脈具有較強的研究精神,喜歡通過思考自己得出結論。知識的聯系、變式的應用也給了他們創造了思考問題和發表自己見解的機會,使學生思維活躍起來,調動學生學習的積極性和主動性,有利于學生對知識的理解掌握。再次,可以開發學生的智力,發展學生的創造能力,培養自學能力,力圖通過自我探究,引導學生學會學習和掌握科學方法,為終身學習和工作奠定基礎;可以調動學生的積極性,促使他們自己去獲取知識、發展能力,做到自己能發現問題,提出問題,分析問題,解決問題。從而達到提高教學質量的目的。
雖然此模式有諸多優點,但是此模式不具有普遍性。生物學知識形式多樣,包括形態、結構、生理功能、生態等,對于不同的內容應采用不同的教學模式,才能取得最佳的教學效果。古人就強調:教學有法,但無定法,貴在得法;無法之法,乃為至法。教學模式同樣是一種方法,同樣 “教學有模,但無定模,貴在得模,無模之模,乃為至模”。無論何種模式,都一定要符合學習的有效性。
三、教學案例 ----《生態系統》的復習
生態系統是第七章《生物與環境》的重點內容,尤其是牽扯到人類與其生存環境的關系,是歷年高考試卷中一個較為重要的內容。 2002年考了3個單選,1個多選,2個簡答,總分達23分;2003年考了2個單選,1個簡答,總分為9分?？梢?這一部分的內容每年必考,總分可達6~10%以上。這部分的題目常以數據分析和曲線形式呈現,題目主要涉及日常生活中的實際新情況,內容一般,難度中等。所以在復習過程中,主要以夯實基礎為基準,設計相應數據分析、曲線信息及聯系實際的新情景題,加以訓練,讓學生掌握解題思路的方法,靈活運用。其目的是培養學生對圖表、圖形和數據、曲線等信息與基礎知識之間的轉換能力;發展學生對問題的思維、探究和聯想的能力。該過程包括四個階段:
第一階段精選習題,落實基本點
在該階段,教師精心挑選出符合生態系統部分的一個例題為落腳點,如 2003年上海卷中第36題----關于生態系統中物質傳遞的問題。在此題干下,精心設計若干問題,有關于生態系統結構的,有關于物質循環的,有關于能量流動的,然后讓學生根據所學的知識,通過討論、分析,從而掌握這一部分的主干知識。
第二階段思維輻射,聯想其它點
在該習題解決的過程中,引導學生讀該習題中所用到的知識進行回憶、思考、整理,并進一步聯想到其它與之有聯系的各種知識點,例如由碳循環聯想到氮循環、硫循環;由能量流動聯想到光合作用和呼吸作用等。
第三階段變式訓練,鞏固知識點
在聯想了各種知識點后,教師組織學生對這些知識點進行分析、剖解,加深理解和認識,然后再引導學生根據所分析的知識點獨立或合作的編寫出相應的練習,并對這些練習進行分析,講解,評價。
第四階段歸納整理,得出系統點
最后引導學生在前面復習的基礎上,將所用到的知識進行分類、歸納、整理,形成一定的圖表,建立起該知識部分的知識系統樹。
在該案例中,學習氣氛是認真的、合作的。學生能夠大膽聯想、積極參與、敢于發言。教師在整個過程中的任務是組織、引導,為學生的學習設置探究的情境,建立探究的氛圍,促進探究的開展,把握探究的深度,評價探究的成敗,培養學生勇于探究的精神和探究的能力。
