美英中學(xué)生物課程教材中科學(xué)素質(zhì)教育及其啟示范文

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思維能力是人的各種能力的核心，而創(chuàng)造性思維又是思維的最高形式，所以創(chuàng)造性思維能力是人的最高層次的能力。古今中外有突出貢獻的科學(xué)家，在青少年時期大都已具有超常的創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維，對人一生成就的大小至關(guān)重要。人類社會正在進入高科技信息時代，在未來的社會里創(chuàng)造性勞動將成為重要的勞動形式。這種勞動性質(zhì)給學(xué)校的教育和教學(xué)提出了新的要求，使得培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性成為未來教育的一個非常重要的任務(wù)。然而，當(dāng)前學(xué)校教育的現(xiàn)狀，與這種形勢是很不適應(yīng)的。中科院院士、北京大學(xué)校長陳佳洱教授最近指出：“獲得諾貝爾獎，需要積累，需要有很好的教育。我國的教育，從小學(xué)開始，就存在著嚴(yán)重的問題，除教育的知識面太窄，缺乏基本素質(zhì)的訓(xùn)練等多種不足外，最根本的問題是缺乏對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。"因此，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，應(yīng)成為各學(xué)科教學(xué)改革的重點之一。下面就談?wù)勗谏锝虒W(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的一些途徑。

一、通過聯(lián)想訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力

聯(lián)想是由所感知或所想的事物想起相關(guān)的事物的思維活動。聯(lián)想雖然并不能直接產(chǎn)生有創(chuàng)新價值的新的形象，但它卻為能夠產(chǎn)生新形象的想象思維活動提供一定的基礎(chǔ)。通過自由想象可探索各種解決問題的方案，通過強制聯(lián)想可找到實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的途徑。聯(lián)想的主要類型有接近聯(lián)想、相似聯(lián)想、對比聯(lián)想和因果聯(lián)想。

1.接近聯(lián)想

接近聯(lián)想是指由于時間或空間上的接近而引起的不同事物間的聯(lián)想。例如提起有絲分裂中期的細(xì)胞特點（紡錘體清晰可見，染色體的著絲點排列在細(xì)胞的赤道板上），就可能聯(lián)想到細(xì)胞分裂后期每一個著絲點一分為二，兩個姐妹染色單體也隨著分開，紡錘絲不斷地收縮變短，牽引著分開的兩個染色體移向兩極。這就是一種時間接近聯(lián)想。當(dāng)看到根的結(jié)構(gòu)的掛圖時，可能會起到莖的結(jié)構(gòu)，甚至?xí)氲饺~的結(jié)構(gòu)。這就是空間接近聯(lián)想。

2.相似聯(lián)想

相似聯(lián)想是指由于外形或意義相似引起的聯(lián)想。比如，當(dāng)看到油菜的花時，就會想到白菜的花和蘿卜的花，這就是外形相似聯(lián)想；當(dāng)看到人身體上的血管時，就會想到植物的導(dǎo)管和篩管，這是意義相似聯(lián)想。

3.對比聯(lián)想

對比聯(lián)想是指由于事物間完全對立或存在某種差異而引起的聯(lián)想。比如，當(dāng)看到光合作用的公式（二氧化碳＋水→有機物（儲存能量）＋氧氣）時，立即會想到呼吸作用的公式（有機物＋氧氣→二氧化碳＋水＋能量）。

4.因果聯(lián)想

因果聯(lián)想是指由于兩事物間存在的因果關(guān)系而引起的聯(lián)想。這種聯(lián)想往往是雙向的，既可以由原因想到結(jié)果，也可以由結(jié)果想到原因。在科學(xué)研究中，得益于因果聯(lián)想的例子很多，我國植保專家李連昌發(fā)明微粒塑料性誘芯就是典型一例。當(dāng)李連昌手捏著一只棗粘蟲的雌蛾時，總有一群雄蛾追隨，這使他聯(lián)想到，一定是雌蛾體內(nèi)釋放了一種性信息素所致，由此他研制成功了棗粘蟲性信息素，并制成微粒塑料性誘芯，殺蟲效果甚佳，被國家認(rèn)定為重大發(fā)明。

二、通過想象訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力

想象是人腦在原有形象的基礎(chǔ)上加工改造，形成新形象的思維過程。想象的具體類型主要有三種，即再造想象、創(chuàng)造想象和幻想。

1.再造想象

再造想象是根據(jù)一定的詞的描述（言語、文字）或圖樣（圖表、圖解符號、模型等）的示意在頭腦中形成相應(yīng)的新形象的想象。例如，生命起源的教學(xué)，由于生命起源過程學(xué)生無法直接感知，只有借助于教師的語言和畫面給學(xué)生創(chuàng)造一個想象的情景和氣氛，使他們仿佛置身于遠古的地球，思維隨著畫面的變化而自由馳聘，各種表象在大腦中變化、組合，學(xué)生在理解生命起源過程的同時，也完成了再造想象。

2.創(chuàng)造想象

創(chuàng)造想象是不依據(jù)現(xiàn)成的描述而獨立地創(chuàng)造出新形象的想象。例如，將DNA的結(jié)構(gòu)模型拆卸成零件，再讓學(xué)生動手組裝成結(jié)構(gòu)模型，恰如科學(xué)家當(dāng)年創(chuàng)造這些模型一樣，啟發(fā)學(xué)生也重新來一次創(chuàng)造。再如讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案來驗證某些生命現(xiàn)象和規(guī)律。有的學(xué)校在做完“葉綠體中色素的提取和分離實驗"后，教師鼓勵學(xué)生依據(jù)分離原理設(shè)計出其他方案。學(xué)生提出：①用汽油做層析液；②用毛細(xì)玻璃管沾些色素提取液立在園形濾紙中心；③以粉筆取代濾紙條做實驗。在此基礎(chǔ)上，組織學(xué)生對這些設(shè)計進行分析討論，從中選出可行的方案進行實驗，以檢驗是否成功。這樣學(xué)生在獨立地進行形象分析、實驗設(shè)計、結(jié)果預(yù)測、直到進行實驗的全過程中，都必須經(jīng)過自己的創(chuàng)造想象。

3.幻想

幻想是創(chuàng)造想象的一種特殊形式，是一種與主觀意向相結(jié)合并指向未來的想象。由于幻想的結(jié)果超越現(xiàn)實太遠，有的甚至很難實現(xiàn)，所以人們往往把幻想同不切實際等同起來。其實許多幻想并非是真的不能實現(xiàn)，而只是受制于人的認(rèn)識水平，才被人舍棄的。培養(yǎng)現(xiàn)實的幻想精神，對于開發(fā)智力確實是不可忽視的，在生物教學(xué)中，應(yīng)經(jīng)常提出一些能激起學(xué)生幻想的問題。如講完新陳代謝以后可提出如下問題：對于大多數(shù)生物來說，新陳代謝越緩慢其壽命越長，為了提高人的壽命，你能想出哪些方法？

三、通過發(fā)散思維訓(xùn)練，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力

科學(xué)素質(zhì)包括科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度。中學(xué)生物教育中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)應(yīng)從這幾個方面著手，課程目標(biāo)及教材編制也應(yīng)予以全面體現(xiàn)。長期以來，我國中學(xué)生物教材在體現(xiàn)科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度教育方面顯得薄弱，本文試通過分析美英生物課程教材中的有關(guān)內(nèi)容，希望能為我國中學(xué)生物課程教材建設(shè)帶來一定的啟發(fā)。

一、美國生物課程教材中的科學(xué)方法與科學(xué)態(tài)度教育

美國重視科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)始于60年代初，到90年代提出2061計劃更把提高全民的科學(xué)素質(zhì)作為科學(xué)教育的目標(biāo)。就科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度教育而言，60年代主要是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究態(tài)度和技能，教材中的體現(xiàn)是增加大量的實驗活動，把科學(xué)方法的學(xué)習(xí)放在首位。如《生命科學(xué)的概念與挑戰(zhàn)》，第一單元為“科學(xué)方法與技能"，講了以下幾個問題：什么是生命科學(xué)、什么是科學(xué)技能、什么是科學(xué)方法、什么是科學(xué)實驗、什么是測量系統(tǒng)、你如何用測量系統(tǒng)進行測量、顯微鏡是什么、顯微鏡的結(jié)構(gòu)。在整套教材每一章后面都有與科學(xué)研究有關(guān)的內(nèi)容，它們是：生命科學(xué)生涯、科學(xué)聯(lián)系、科學(xué)研究人員、科學(xué)與社會、（學(xué)校）活動、科學(xué)回顧、課下活動。

又如《生命科學(xué)的焦點》，它也將“科學(xué)方法"作為獨立的一章，介紹科學(xué)研究的基本方法和原理，并將相應(yīng)的訓(xùn)練體現(xiàn)于教材中心。[1]其對科學(xué)方法訓(xùn)練的目的要求為：

1.使學(xué)生了解應(yīng)用科學(xué)方法解決問題的步驟，包括：明確問題——收集資料——提出假說——驗證假說——接受或摒棄假說——得出并報告結(jié)果。

2.使學(xué)生掌握應(yīng)用科學(xué)方法解決問題所需要的一系列過程技能。其中基本的過程技能有：觀察、分類、推論、交流、認(rèn)識和利用空間關(guān)系、測量、應(yīng)用數(shù)學(xué)方法；復(fù)雜的過程技能有：解釋資料、形成假說、分解和控制變量、實驗、構(gòu)建模型、形成操作性定義。[2]

美國注重對學(xué)生進行科學(xué)研究的過程及技能教育，科學(xué)方法的訓(xùn)練內(nèi)容也比較全面。2061計劃中指出：各種科學(xué)領(lǐng)域中知識的探索和技術(shù)的應(yīng)用都隨著時間的發(fā)展和新設(shè)備的出現(xiàn)而不斷變化，但各種科學(xué)探索的過程是相似的，科學(xué)研究都需要有證據(jù)、可以進行操作的假設(shè)、邏輯及理論上的分析、得出并解釋理論結(jié)果、努力識別和避免偏見。[3]因此，美國更注重行為教育而非單純的理論學(xué)習(xí)。例如，對喝生水會引起疾病問題的學(xué)習(xí)，教師并不直接告訴學(xué)生生水里有細(xì)菌、不衛(wèi)生，而是讓學(xué)生對生水進行衛(wèi)生檢查、測定，并提供多種有關(guān)的數(shù)據(jù)和材料，然后由學(xué)生分析自己的研究結(jié)果和材料，回答為什么不能喝生水。學(xué)生通過親自參與這些簡單的科學(xué)研究過程，學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)方法，并懂得了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這正是美國的科學(xué)教育重視培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來生活的能力和素質(zhì)的體現(xiàn)。

此外，通過了解生命科學(xué)的發(fā)展歷程和進展、了解科學(xué)家的工作、回顧科學(xué)知識產(chǎn)生的過程，學(xué)生也可從中學(xué)到科學(xué)研究的思維過程，并學(xué)習(xí)科學(xué)家堅韌不拔、實事求是的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會三者的聯(lián)系及科學(xué)的本質(zhì)。活動過程中，學(xué)生可以有不同的設(shè)計和結(jié)果，要求學(xué)生各自報告結(jié)果、開展討論、各抒己見、大膽懷疑，體現(xiàn)了科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，并有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)造力。

二、英國生物課程教材中的科學(xué)方法與科學(xué)態(tài)度教育

與美國相同，英國也是在科學(xué)教育中重視科學(xué)方法訓(xùn)練和科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)的國家。在60年代世界教育改革浪潮中，英國推出的納菲爾德生物學(xué)就具有此明顯的特點。如它的教師指導(dǎo)書中指出：要訓(xùn)練學(xué)生進行科學(xué)研究計劃的方法、提出問題、設(shè)計實驗（特別是應(yīng)用對照）；使學(xué)生懂得生物學(xué)不僅建立在觀察實驗的基礎(chǔ)上，而且建立在懷疑、提出假說、驗證假說及互相交流的基礎(chǔ)上。[4]在教材的編寫上也體現(xiàn)了這種要求。如《生物學(xué)引論》[5]即是其中一套教材，其中充滿了科學(xué)研究的氣氛。

1.將“探究—發(fā)現(xiàn)"教學(xué)理論引入教材

教材在編寫方式上注重指導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)研究。每章教材的開始總是以談話式的語言把學(xué)生帶入一定的問題情境，激起學(xué)生進行探究的欲望。然后，指出觀察、實驗的方法和步驟，并提出相應(yīng)的問題。這樣的結(jié)構(gòu)反復(fù)出現(xiàn)，使學(xué)生在探究活動中，自己獲取有關(guān)的知識。例如，第四章“生命是如何開始的"，連續(xù)讓學(xué)生進行如下活動：觀察煮熟的雞卵、觀察生雞卵、觀察開始孵化了的雞卵，在暖房參加雞卵孵化的管理工作。隨著這些活動的逐步進行，學(xué)生的知識逐漸增加，最后達到對雞卵的結(jié)構(gòu)、受精卵的產(chǎn)生、雞的個體發(fā)育等知識的學(xué)習(xí)。在一些不易安排學(xué)生活動的地方，教材采取對可能進行的活動、可能發(fā)生的現(xiàn)象等進行描述的方式，提供學(xué)習(xí)的背景知識，然后提出問題。所以整套教材沒有純粹的學(xué)術(shù)知識的介紹，而是提供了引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識的材料。

2.重視科學(xué)方法的教育

首先，教材用兩章的篇幅將研究生物的方式、方法交給學(xué)生，這里包括了進行科學(xué)研究的步驟和方法。第一章“研究生物"分為以下幾部分：（1）研究什么。介紹了一些常見的生命現(xiàn)象，及我們可以在哪發(fā)現(xiàn)生物體；（2）你發(fā)現(xiàn)了什么。使用放大鏡分類鑒別所觀察的生物體。給出近30種動物的圖畫，讓學(xué)生按這些動物進行觀察，并試著進行分類；（3）從其它方面研究生物。觀察動物的結(jié)構(gòu)，研究動物的運動，尋找動物活動的證據(jù)；（4）觀察研究動物的各種行為。這里以研究動物為例，介紹了兩種研究方法：觀察法、分類法。提示了科學(xué)研究應(yīng)從問題開始，首先應(yīng)明確研究什么，接下來選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行研究。使學(xué)生明白研究內(nèi)容及相應(yīng)方法。第二章介紹了測量、記錄、數(shù)據(jù)處理、分析等方法，學(xué)生練習(xí)列表、填表、繪圖表等技能。

其次，將觀察、實驗有機地融入課文中。課文的編排是按提出問題、實驗活動，再提出問題，再實驗的方式，處處閃爍著科學(xué)研究的火花。

第三，每章后都提供與本章內(nèi)容有關(guān)的背景材料，介紹有關(guān)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，這是可供學(xué)生閱讀的學(xué)習(xí)材料。在這些資料中，包括了科學(xué)研究的步驟、方法，更重要的是科學(xué)家的思維過程。這些思維過程正是進行科學(xué)研究的基本思維過程。

不難想象，教材的這種編寫方式，對于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生能力是極為有利的。

80年代中期以來，英國政府開始制訂統(tǒng)一的國家課程標(biāo)準(zhǔn)。其科學(xué)課程中主要關(guān)注的是科學(xué)方法、科學(xué)意識、科學(xué)與社會的聯(lián)系教育，對于概念學(xué)習(xí)的要求層次并不高，對于科學(xué)方法訓(xùn)練的要求比較全面。如1995年的《國家科學(xué)課程》中對11～14歲學(xué)生的實驗與調(diào)查能力要求是：設(shè)計實驗過程；收集證據(jù)資料；分析資料并得出結(jié)論；認(rèn)識所獲資料中的優(yōu)點與不足。[6]北方考試與評價委員會制定的1998年《生物學(xué)》教學(xué)大綱中有關(guān)的評價目標(biāo)為：在進行實驗和調(diào)查活動中，學(xué)生能設(shè)計活動程序，用正確而系統(tǒng)的方法進行測量、觀察、分析和評價資料，并將其與科學(xué)知識相聯(lián)系；交流科學(xué)觀察的結(jié)果和思想，用一系列科技術(shù)語及恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)和數(shù)學(xué)方法進行討論；評價有關(guān)的科學(xué)信息，并從中作出有見解的判斷。[7]

可見，英國的生物學(xué)課程不僅重視系統(tǒng)的科學(xué)方法的訓(xùn)練，還將設(shè)計實驗及科研過程納入教學(xué)要求，要獲得中學(xué)普通證書，學(xué)生還必須具備進行科學(xué)交流及評價的能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解釋生物學(xué)問題的能力、勇于并能夠提出獨到見解。這些要求將科學(xué)方法教育與科學(xué)品質(zhì)培養(yǎng)提到了相當(dāng)?shù)母叨取?/p>

科學(xué)教育在重視訓(xùn)練科學(xué)方法的同時，重視科學(xué)態(tài)度教育。如實事求是、獨立思維的科學(xué)態(tài)度；加強學(xué)生的集體精神與合作意識的培養(yǎng)；重視科學(xué)與生活的聯(lián)系；等等。如初中的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)中規(guī)定，在一系列探索活動中鼓勵學(xué)生進行合作；鼓勵學(xué)生在成員不同的各種小組中活動，發(fā)揮各種作用，包括領(lǐng)導(dǎo)作用，小組可以由兩人組成到由全班學(xué)生組成；鼓勵學(xué)生自省他們對小組活動有何貢獻并發(fā)展合作精神及集體工作能力。教學(xué)目標(biāo)還規(guī)定，鼓勵學(xué)生運用他們的知識和技能去解決實際問題；鼓勵學(xué)生認(rèn)識并報告在活動過程中出現(xiàn)的誤差和不準(zhǔn)確的根源，識別異常結(jié)果并在可能時予以考慮；鼓勵他們意識到他們探索活動的局限性，從而知道并非所有的探索活動都能獲得保險的、“正確的"解答。

三、對我們的啟示

通過以上分析，我們認(rèn)為美英中學(xué)生物課程教材中的科學(xué)方法及科學(xué)態(tài)度教育，在以下方面是值得我們借鑒的。

1.全面而完善的科學(xué)研究過程和方法的認(rèn)識與訓(xùn)練。使學(xué)生認(rèn)識、經(jīng)歷科學(xué)研究的過程，并訓(xùn)練其使用有關(guān)的具體方法完成每一步驟，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的有效思維方式和操作方式。我國中學(xué)生物教材中，在體現(xiàn)科學(xué)方法訓(xùn)練方面還不夠全面，主要是簡單的具體方法訓(xùn)練，如觀察、分類、實驗等，對于如何發(fā)現(xiàn)并提出問題、形成假說、設(shè)計實驗、模型化、給出定義等則沒有體現(xiàn)或體現(xiàn)不夠充分。

2.培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力。創(chuàng)造力是科學(xué)素質(zhì)之冠上的一顆明珠，科學(xué)方法教育的成功導(dǎo)致創(chuàng)造力的提高。英國生物課程中對于實驗設(shè)計能力的要求，美國生物教材中大量的學(xué)生“課下活動"，這都是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的表現(xiàn)。另外，他們都注重鼓勵學(xué)生得出自己的結(jié)論、暢述自己的觀點。這種求新、求異的精神，是創(chuàng)造性人才不可缺少的素質(zhì)，這一點在我國的文化及教育中是極其薄弱的，甚至是被壓抑的，我們的課程教材改革應(yīng)在這方面勇于革新和突破。

3.多渠道的信息交流能力訓(xùn)練和集體協(xié)作精神教育。信息的獲取與交流將是信息時代公民的生命，與他人的友好合作是信息時展的重要基礎(chǔ)，美英的科學(xué)教育都看到了這一點。如他們都提倡學(xué)生間的討論與交流，學(xué)生既要進行語言交流，還要寫出各自的研究報告進行書面交流；要求學(xué)生在小組活動中充分發(fā)揮自己的作用。美國2061計劃關(guān)于“科學(xué)的思維"中專門提出交流技能，要求從一般閱讀到能清楚地以口頭和書面的方式闡述基本觀點、指示和信息；用表格和簡圖組織信息，繪制草圖；閱讀和理解大眾媒體中出現(xiàn)的科技新聞。我國的教育往往把交流能力的訓(xùn)練歸于語言課、把集體精神的培養(yǎng)歸于思想品德課，這種涇渭分明的劃分是無益的。我們的生物課程教材改革，應(yīng)打破這種框架的束縛，在提高學(xué)生的交流能力上有所加強，在培養(yǎng)學(xué)生的集體意識上有所體現(xiàn)。

4.注重科學(xué)史教育。美英教材中都有大量的科學(xué)史料，以期對學(xué)生進行科學(xué)的思維方法、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)世界觀的教育。正如美國的2061計劃所說，科學(xué)訓(xùn)練的詳細(xì)知識本身即是一系列有說服力的世界觀。2061計劃還指出：科學(xué)素質(zhì)包括按照文化和智慧的發(fā)展史來看待科學(xué)探索。它包括知道科學(xué)世界觀來源于長期積累下來的許多小發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識世界的方法的迅速改革；了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一些特殊事件及我們的文化傳統(tǒng)是非常有益的；懂得一些被證實了的重要思想，這些知識對于我們理解事物的產(chǎn)生原理是非常有用的。我國的生物教材改革在此方面有所改觀，但只是出現(xiàn)于閱讀材料中極少量的內(nèi)容，閱讀材料應(yīng)去掉一般性科普知識介紹，加強生物學(xué)發(fā)展史、生物學(xué)家生平、生物學(xué)知識與社會、生物學(xué)知識的過去、現(xiàn)在與未來的介紹。