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生物科學(xué)發(fā)展史既包括科學(xué)家對生命現(xiàn)象的研究過程,又包括科學(xué)家研究生命現(xiàn)象時所持有的不同觀點和態(tài)度;既包括生物學(xué)理論和方法的形成演變,又包括不同學(xué)科之間的聯(lián)系、科學(xué)與社會的相互影響。初中生物教學(xué)的目的就是要學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識,領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法。因此在初中生物教學(xué)中滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育是非常必要的。本文結(jié)合筆者在生物教學(xué)和教研工作的實踐談一下在初中生物教學(xué)中如何滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育。
一、在新課教學(xué)導(dǎo)入中滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育。
在新課的教學(xué)中,如何導(dǎo)入新課往往決定本堂課的成敗。有的新課內(nèi)容正好與生物科學(xué)發(fā)展史有聯(lián)系,與其想盡各種辦法導(dǎo)入新課,還不如從生物科學(xué)發(fā)展史的角度,以講故事的方式導(dǎo)入新課,即能增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能提高教學(xué)效果。比如:《植物細胞》這節(jié)新課就可以從細胞學(xué)說發(fā)展史導(dǎo)入新課。1665年英國物理學(xué)家羅伯特?胡克發(fā)現(xiàn)細胞,1759年C?F?沃爾夫在《發(fā)生論》一書中已清楚地描述了組成動、植物胚胎的“小球”和“小泡”,但還不了解其意義和起源的方式。1805年德國生物學(xué)家L?奧肯也提出過類似的概念。1833年英國植物學(xué)家R?布朗(Robert Brown)在植物細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了細胞核;接著又有人在動物細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了核仁。到19世紀30年代,已有人注意到植物界和動物界在結(jié)構(gòu)上存在某種一致性,它們都是由細胞組成的,并且對單細胞生物的構(gòu)造和生活也有了相當多的認識。在這一背景上,施萊登在1838年提出了細胞學(xué)說的主要論點,翌年施旺提出“所有動物也是由細胞組成的”對施萊登提出的“所有的植物都是由細胞組成的”的觀點進行了補充。這就是《細胞學(xué)說》的基礎(chǔ)。20年后另一位德國科學(xué)家魏爾肖作出了另一個重要的論斷:所有的細胞都必定來自已存在的活細胞。至此,以上三位科學(xué)家的研究結(jié)果加上許多其他科學(xué)家的發(fā)現(xiàn),共同形成了比較完備的細胞學(xué)說。學(xué)生通過了解這段科學(xué)史能夠加深對細胞的理解,同時也會對科學(xué)家的探索精神產(chǎn)生由衷的敬意。
二、在實驗教學(xué)中滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育。
有人把生物學(xué)發(fā)展史劃分為三個階段即描述性生物學(xué)階段、實驗生物學(xué)階段和分子生物學(xué)階段。實驗生物學(xué)階段是一個十分重要的生物學(xué)發(fā)展史階段,因此在生物實驗教學(xué)中滲透這段發(fā)展史顯得尤為必要。在《綠葉在光下制造有機物》這一實驗課教學(xué)中,要讓學(xué)生了解1864年德國科學(xué)家薩克斯做過這樣的實驗:把綠葉放在暗處數(shù)小時,消耗葉片中部分營養(yǎng)物質(zhì),然后把葉片的一部分暴露在光下,另一部分遮光。經(jīng)過一段時間后,用碘蒸汽處理葉片,結(jié)果遮光的部分葉片無顏色變化,而照光的一部分葉片顯示深藍色。科學(xué)家們已經(jīng)證實,只有淀粉遇碘呈現(xiàn)藍色,淀粉燃燒時能夠生成二氧化碳和水,因而它是一種有機物。學(xué)生的實驗是驗證性的,只是重復(fù)科學(xué)家們一百多年前的做過的實驗,讓學(xué)生們體驗科學(xué)家們探索科學(xué)知識的過程,學(xué)習(xí)他們的科學(xué)精神和科學(xué)的研究方法。
在后面講到的有關(guān)光合作用的探究演示實驗中,可以讓學(xué)生們先了解1771年英國科學(xué)家普利斯特利的經(jīng)典實驗:1、他把一支點燃的蠟燭放到密閉的玻璃罩里,蠟燭不久就熄滅了。2、他把一只小白鼠放到密閉的玻璃罩里,小白鼠很快也死去了。3、他把一盆植物和一支點燃的蠟燭一同放到一個密閉的玻璃罩里。蠟燭沒有熄滅。4、他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一個密閉的玻璃罩里。他發(fā)現(xiàn)小白鼠能夠正常地活著。
普利斯特利根據(jù)實驗得出了如下結(jié)論:植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁的空氣。普利斯特利用實驗證明綠色植物可以改善空氣的質(zhì)量。
后來又經(jīng)過多名科學(xué)家的近百年努力終于揭開了光合作用的神秘面紗。而在此過程中闡明碳循環(huán)的美國科學(xué)家卡爾文還獲得了1961年諾貝爾化學(xué)獎。
三、在重要知識點上滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育。
生物的遺傳和變異可以說是生物科學(xué)中十分重要的知識點,也是生物學(xué)研究發(fā)展到分子水平的一個節(jié)點。在這里有非常重要的生物科學(xué)發(fā)展史的史實,需要滲透給學(xué)生。這段重要的史實是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出和“中心法則”。1953年美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克在以威爾金斯和其同事富蘭克林提供的DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。并在《自然》雜志上率先發(fā)表了脫氧核糖核酸鹽結(jié)構(gòu)的論文,提出了DNA為雙螺旋結(jié)構(gòu),核酸鏈是通過嘌呤和嘧啶堿基連接在一起的。1958年克里克發(fā)表了《論蛋白質(zhì)合成》,克里克推測,蛋白質(zhì)合成的第一步,一定是DNA先指導(dǎo)合成一段RNA,然后RNA游離到到細胞質(zhì)中,再去指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)。這里的RNA就起到了信使的作用。克里克把遺傳信息在細胞內(nèi)生物大分子之間的這種轉(zhuǎn)移或傳遞規(guī)律稱為“中心法則”。
通過在生物教學(xué)中滲透生物科學(xué)發(fā)展史的教育,可以讓學(xué)生們了解科學(xué)家們不畏艱辛、勇于探索的動人歷程,展示了知識的發(fā)生過程,幫助學(xué)生理解知識,運用知識。同時學(xué)習(xí)科學(xué)家的鍥而不舍和不屈不撓的創(chuàng)新精神。通過生物科學(xué)發(fā)展史的了解幫助學(xué)生們學(xué)到科學(xué)家科學(xué)研究的方法,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng),為學(xué)生們未來投身祖國的科學(xué)事業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻: 姚敦義.生命科學(xué)發(fā)展史[M].濟南 :濟南出版社,2005. 孫毅霖.生物學(xué)的歷史[M].南京:江蘇人民出版社,2009.
作者簡介:才福明,男,漢族1967年8月30日出生 ,吉林省四平市鐵東區(qū)教師學(xué)校生物學(xué)科教研員,1991年畢業(yè)于東北師范大學(xué)生物系,本科學(xué)歷。多年從事初中生物教學(xué)和教研工作。研究方向:生物學(xué)科教學(xué)、教研及創(chuàng)新教育方面。
indent-count:2.0; layout-grid-mode:char;mso-layout-grid-align:none'>3、加強朗讀背誦訓(xùn)練,培養(yǎng)語感。這學(xué)期,我在每節(jié)語文課都突出讀(課文),突出積累(字詞句),突出背誦(經(jīng)典)。我認為,只有語言積累到一定的程度,才可能文思如涌,筆下生花。
4、做讀書筆記。
高中生物新課程教材中有相當多生物科學(xué)史的教學(xué)內(nèi)容,如“細胞學(xué)說建立的過程”、 “對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程” 、“光合作用的探究過程”、“人類對遺傳物質(zhì)探索過程”、 “孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法”、“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”等。在以往的教學(xué)實踐中,注重的是學(xué)生對事實性知識的掌握情況。因此,在處理生物科學(xué)史這部分教學(xué)內(nèi)容時,常常是由教師簡單介紹這些生物科學(xué)史,然后給出結(jié)論,重在讓學(xué)生理解結(jié)論并能加以應(yīng)用。不少學(xué)生覺得這些科學(xué)史學(xué)習(xí)起來枯燥,往往采取機械記憶的方式記住相關(guān)結(jié)論,在涉及相關(guān)知識應(yīng)用時常常出現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)模糊不清的現(xiàn)象。難道沒有什么辦法讓這些經(jīng)典的科學(xué)史不那么枯燥嗎?這恐怕是每一個生物老師都曾想過并想解決的問題。高中生物新課程教材中教學(xué)內(nèi)容的安排在這方面也下了很多功夫,有了不少變動。
二、案例描述
新課程體系下的人教版必修第一冊第四章第二節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》,內(nèi)容編排上有很大變化。舊人教版教材采取直接展示細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì),磷脂的雙分子層排布,以及直接表達細胞膜具有選擇透過性的功能特點,學(xué)生也沒有去細想為什么磷脂要排成雙分子層?單分子層不行嗎?更沒有人深刻的體會到細胞膜的這種結(jié)構(gòu)特點決定的功能特點。然而新教材并沒有直接展示這些知識點,而是通過一段生物史的介紹━━對生物膜的探索歷程,讓學(xué)生重走了一遍科學(xué)家的探索之路,在考慮當時現(xiàn)有的技術(shù)水平和已有的知識背景下,逐步自己總結(jié)出生物膜的結(jié)構(gòu)并完善,并在此基礎(chǔ)上理解生物膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特點。
本節(jié)內(nèi)容授課要想達到好的效果,僅有新課程教學(xué)內(nèi)容的精心編排還不行,還依賴于教師的精心組織。教師必須多花心思組織課堂,利用生物發(fā)展史中的實驗對象、實施方案、觀察統(tǒng)計對象、結(jié)論設(shè)定相關(guān)節(jié)點設(shè)置問題串實施探究性教學(xué)。讓學(xué)生的自主探究和合作探究過程中有章法、有目標、有適切性評價,而不是機械的記憶,從被動接受到主動探究,這樣才能從中找到樂趣和成就感,也就不會覺得枯燥。
首先,融合生活情境元素,激發(fā)學(xué)生主動構(gòu)建知識的熱情
貼近生活引入問題:若給三種材料:普通布、塑料袋、彈力布,你會用哪種材料做細胞膜的模型?為什么?體現(xiàn)了什么觀點?學(xué)生大都都會選擇彈力布,認為彈力布有彈力可以讓一部分物質(zhì)通過,體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性,也能答出體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。這時我借勢追問:那么生物膜究竟是怎樣的結(jié)構(gòu)才使它具有選擇透過性的功能呢?將學(xué)生引入到本節(jié)課探究重點。然后師生互動,從歐文頓試驗中,學(xué)生都能捕獲“膜是由脂質(zhì)組成的”這一結(jié)論,還有很多問題并沒有理解,我在此有幾個設(shè)問:①對“歐文頓實驗”,最初實驗得到生物膜是由脂質(zhì)組成的,是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定?②在推理分析得到結(jié)論之后還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎?③為什么一開始不對生物膜直接進行提取、分離和鑒定呢?④思考技術(shù)對科學(xué)發(fā)展起什么作用?學(xué)生將這幾個問題思考清楚后,會理解當時只能得到這一推測的結(jié)論,因為還沒辦法提取到細胞膜直接分離鑒定。
其次,思維節(jié)點設(shè)疑引入 鞏固發(fā)展學(xué)生生成資源
根據(jù)歐文頓的推論,細胞膜除了脂質(zhì)外,還有沒有其他成分呢?過渡到脂質(zhì)和蛋白質(zhì)怎樣形成細胞膜呢? 學(xué)生閱讀課本,從這一實驗:從紅細胞膜中提取脂質(zhì),鋪成單層分子,發(fā)現(xiàn)面積是紅細胞膜的2倍,可以得出細胞中脂質(zhì)分子排列成連續(xù)的兩層。但學(xué)生并不知道如何排布以及為什么排成兩層?這時我只提供磷脂結(jié)構(gòu)示意圖,簡單介紹磷脂是一種由甘油,脂肪酸和磷酸所組成的分子,磷酸“頭”部是親水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。請學(xué)生自己展開大膽想象,推測以下問題:運用相關(guān)的化學(xué)知識解釋為什么磷脂在空氣――水界面上鋪展成單分子層?并畫出如何分布的示意圖。通過這一問題,學(xué)生理解了磷脂的特點。接著解決下一問題:生物的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的,在細胞膜內(nèi)外都是水環(huán)境條件下,細胞膜的磷脂分子排成一層行不行?細胞膜的兩層磷脂分子可能怎樣排布呢?形成什么樣的結(jié)構(gòu)呢?
學(xué)生對這三種模式選擇不一,最后意識到細胞膜內(nèi)外都有水這一特點,而磷脂的頭部是親水的這一特性,學(xué)生能自己理解并記住應(yīng)該選第一種模式圖,整個排布可以用右圖表示,這樣也就理解了磷脂雙分子層。
再次,問題串層遞演進 豐富延展學(xué)生思維視野
我接著帶領(lǐng)學(xué)生思考:磷脂排布方式清楚了,那蛋白質(zhì)如何排布呢?學(xué)生閱讀課本能找到羅伯特森提出的“生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)”的觀點。很多學(xué)生也許也接受了這個觀點,這時我反問學(xué)生:能否用剛才的觀點解釋以下現(xiàn)象呢?例如細胞分裂、草履蟲的運動和分裂、成熟植物細胞的質(zhì)壁分裂與復(fù)原現(xiàn)象。最后師生一起解決,學(xué)生也能理解若把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu),這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。隨著新的技術(shù)手段不斷運用于生物膜的研究,科學(xué)家對蛋白質(zhì)的位置也提出了準確的說法,指出蛋白質(zhì)不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面,有的鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。
緊接著問題遞進:有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的嗎?假如做實驗應(yīng)該采用什么實驗方法來判斷?如果是同學(xué)們自己做這個實驗,大家又會從中得到什么結(jié)論呢?同學(xué)們經(jīng)過仔細分析加上閱讀課本,很自然就過渡到了下面這個實驗。實驗:將人和鼠的細胞膜用不同的熒光抗體標記后,讓兩種細胞融合,雜交細胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光,放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。從實驗結(jié)果表明細胞膜具有流動性。學(xué)生根據(jù)我設(shè)計的問題串自然領(lǐng)悟了這個實驗的實驗方法:用不同熒光染料標記不同膜蛋白,并且找到觀測指標分析得出結(jié)論:通過觀察不同熒光的分布情況得出細胞膜上的蛋白質(zhì)是可以運動的。最后引申出細胞膜具有流動性。
最后,知識信息轉(zhuǎn)換實踐 厚實學(xué)生主動構(gòu)建知識內(nèi)化評價
學(xué)生經(jīng)過對這一段科學(xué)史的自我探究,自己也能畫出細胞膜的分子結(jié)構(gòu)示意圖了,并且還能描述出成分主要包括磷脂和蛋白質(zhì)以及它們各自的排布方式,這樣排布的原因也能理解。因為理解了,后面關(guān)于生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容就可以理解記憶和靈活運用而且不容易遺忘。更重要的是,對學(xué)生而言對這些知識點不是靠死記硬背而得來,都是通過自己重走科學(xué)家道路分析而來的,學(xué)生在這個過程中投入了極大的熱情和興趣,獲得了很高的成就感。學(xué)完這節(jié)內(nèi)容后,我還布置了一個課外活動:讓學(xué)生自己選擇生活中的素材自己制作一個生物膜的流動鑲嵌模型,課后學(xué)生分組采用泡沫盒,牙簽,橡皮泥,蘿卜等自己身邊的材料,形象準確的制作出了符合生物膜結(jié)構(gòu)特點和功能特點的物理模型。
三、案例反思
生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué),有關(guān)生物學(xué)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)也都是經(jīng)過大量的探究實驗而獲得的。新課程教學(xué)中更注重探究、操作及自我發(fā)展等實踐能力的培養(yǎng),倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。因此,如何發(fā)展學(xué)生的實驗探究能力也是新課程教學(xué)的一項重要任務(wù)。當然,學(xué)生的實驗探究能力不可能通過短時間的強化訓(xùn)練就能達到課程要求,而應(yīng)該是在日常的學(xué)習(xí)過程中逐步得到發(fā)展和提高的。這就要求高中生物教師要注重日常教學(xué)中有關(guān)實驗探究內(nèi)容的教學(xué),抓住每次機會,重視實驗探究過程和方法的指導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣,循序漸進地的提高學(xué)生的實驗探究能力。而課本中的生物科學(xué)史為我們培養(yǎng)學(xué)生的的探究能力提供了很好的素材,教師應(yīng)該學(xué)會利用課堂教學(xué)中的科學(xué)探究史,激發(fā)學(xué)生的探究興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。“興趣是最好的老師”。要提高學(xué)生的實驗探究能力,首先要給學(xué)生樂于探究的動力,而動力來源于興趣。因此,激發(fā)學(xué)生的實驗探究興趣是培養(yǎng)學(xué)生實驗探究能力的重要前提。因此我們作為教師,自己對待課本中有關(guān)生物科學(xué)史的內(nèi)容時,不能簡單對待,引入時應(yīng)該融合生活情境元素,激發(fā)學(xué)生主動構(gòu)建知識的熱情。
對待生物科學(xué)史中的探究思想和探究歷程也要深一層次的進行挖掘,多維視角展示生物科學(xué)史 豐富學(xué)生主動構(gòu)建知識載體,教學(xué)生將這些看似枯燥的內(nèi)容通過探究內(nèi)化成自己生成的知識。生物學(xué)上每一次科學(xué)發(fā)現(xiàn)都離不開實驗探究的過程,因此,課本中每個科學(xué)研究史都是學(xué)生探究興趣和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)機會。在處理這些內(nèi)容的時候,教師如果能把傳統(tǒng)教學(xué)方式中枯燥的科學(xué)史的講解變成教師引導(dǎo)下的學(xué)生自我探究,會更有利于學(xué)生探究興趣的激發(fā)和探究能力的提高。教師可以引導(dǎo)學(xué)生重走科學(xué)家的探究之路,鼓勵學(xué)生再現(xiàn)科學(xué)家的探究思想和探究過程,對科學(xué)家的實驗進行評價、改進或重新設(shè)計,讓學(xué)生會更有興趣主動參與并在不知不覺中提高了探究的意識和能力。教師再對學(xué)生的設(shè)計進行評價,讓學(xué)生對實驗設(shè)計思想有清楚的認識,同時糾正學(xué)生在實驗設(shè)計中的遺漏和錯誤。在這樣的學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會更多的獲得成就感而提高生物學(xué)實驗探究的興趣和能力。
關(guān)鍵詞:核心素養(yǎng); 學(xué)科本質(zhì); 學(xué)科能力;學(xué)科理解力;學(xué)科思想
圍繞教育領(lǐng)域改革“立德樹人”的總目標,中學(xué)生物課程改革提出了發(fā)展學(xué)生生物核心素養(yǎng)的目標。生物核心素養(yǎng)可以解構(gòu)為生命觀念、理性思維、科學(xué)探究和社會責任四個要素,是公民基本素養(yǎng)的重要組成部分,也是學(xué)生在生物學(xué)課程中獲得的終身受益的學(xué)習(xí)成果。生物學(xué)學(xué)科本質(zhì)、學(xué)科能力、學(xué)科理解力和學(xué)科思想是生物學(xué)課程的四大基石,是具有內(nèi)隱價值的教育元素,著重圍繞這些元素開展教與學(xué),既符合學(xué)生實際,也順應(yīng)課程改革趨勢,從長遠來說,利于更好地發(fā)展生物核心素養(yǎng)。
一、幫助學(xué)生領(lǐng)悟?qū)W科本質(zhì)
生物學(xué)是格物致知的一種途徑,無論是科學(xué)工作者還是科學(xué)學(xué)習(xí)者,都需要經(jīng)歷一定的科學(xué)過程才能達成對生命世界的認識和理解[1]。生物課程學(xué)習(xí)中讓學(xué)生了解生物科學(xué)的過程,有助于學(xué)生理解學(xué)科的本質(zhì),培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度和科學(xué)的精神,養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣。在這個過程中,教師要做好科學(xué)課堂代言人以及科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)路人的角色。
(一)接觸科學(xué)史 感悟?qū)W科本質(zhì)
生物科學(xué)發(fā)展史上,發(fā)生了太多精彩的橋段,如果能和學(xué)生共享,相信會是一段令人回味無窮的思維旅程。例如蘇科版初中生物教材(七上)第一章第二節(jié)“生物學(xué)研究的基本方法”有一個例子――巴斯德的曲頸瓶實驗。在實際教學(xué)中,不少學(xué)生對巴斯德是如何設(shè)計出這個巧妙的實驗很感興趣,不妨在完成既定教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上,開辟出專門的時間來分析交流:巴斯德的實驗源自一個由來已久的爭論,生物能否自發(fā)地產(chǎn)生?在19世紀之前,人們普遍認同生物可以自發(fā)地產(chǎn)生,特別是列文虎克通過顯微鏡發(fā)現(xiàn)了幾乎無處不在的細菌后,這個認識更強烈了。而持反對意見的人認為生物不可能自發(fā)地產(chǎn)生,新生物的產(chǎn)生一定來源于原先存在的生物。圍繞這個問題,科學(xué)家們開展了一系列的實驗研究。1748年,英國顯微鏡學(xué)家尼達姆用肉湯做材料進行對照實驗,發(fā)現(xiàn)不管肉湯有沒有煮過,瓶子是否封閉,幾天后肉湯中都長出了微生物。意大利修道士斯帕蘭扎尼改進了實驗方法,先把瓶口封好,再加熱煮沸。他比較了不同煮沸時間的結(jié)果,在1767年報道說,煮沸時間比較短的肉湯中還能長出微生物,但是煮沸時間長達30~45min后,只要瓶子保持密閉,肉湯中就再也不會有微生物。通過比較,人們顯然更認同斯帕蘭扎尼的實驗,關(guān)于這個問題的爭論是不是可以平息了呢?事實的結(jié)果是“一石激起千層浪”,由此引發(fā)了更大的爭議。持反對意見的人堅持認為這個實驗有科學(xué)性的問題,他們主要的攻擊點在于實驗方法,他們認為封閉了瓶口并長時間的煮沸,已經(jīng)破壞了“滋養(yǎng)”微生物產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ),所以實驗的結(jié)論是不可信的。當時研究微生物的權(quán)威是法國的巴斯德,他也認為這個實驗的設(shè)計存在科學(xué)性問題,但是作為一個嚴謹?shù)囊詫嵶C為專長的科學(xué)家,他也不輕易在這個問題上發(fā)表觀點,而是嘗試設(shè)計更嚴謹?shù)膶嶒灐=?jīng)過冥思苦想,巴斯德設(shè)計出了一種空氣能進入但其中的微生物無法進入的儀器――曲頸瓶。他將瓶中液體煮沸,然后冷卻靜置,結(jié)果瓶中不出現(xiàn)微生物。此時如將曲頸管傾斜,不久肉湯中就出現(xiàn)微生物了。可見微生物不是從肉湯中自然產(chǎn)生的,而是來自空氣中原本存在的微生物。這場曠日已久的爭論最終平息了。正如巴斯德所說:“自然發(fā)生學(xué)說,經(jīng)過這簡單實驗的致命一擊之后,絕不能再爬起來了。”
(二)通^科學(xué)探究 親歷科學(xué)過程
蘇霍姆林斯基有句名言:“在人的心靈深處有一種根深蒂固的需要,就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、探索者,這種需要在兒童階段表現(xiàn)得更為強烈。”所以為了滿足學(xué)生作為發(fā)現(xiàn)者探索者的需要,我們應(yīng)該努力開展探究性學(xué)習(xí)。探究性學(xué)習(xí)作為生物課程標準倡導(dǎo)的重要理念,既有助于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,也能逐步幫助學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)。教學(xué)中我們要給學(xué)生提供較多地體驗科學(xué)過程的機會,通過親歷探究的各個環(huán)節(jié)建構(gòu)知識,提高科學(xué)探究能力。既要開展好科學(xué)探究的某些方面的活動,例如探究方案設(shè)計;也要創(chuàng)造機會讓學(xué)生參與完整的探究活動,例如螞蟻覓食行為的探究。探究活動的開展離不開一定的科學(xué)方法,根據(jù)探究活動中采取的科學(xué)方法不同,筆者將探究活動分為了基于觀察比較的探究、基于模型建構(gòu)的探究、基于實驗的探究以及基于概念轉(zhuǎn)變的探究。教學(xué)中教師可根據(jù)特定的教學(xué)內(nèi)容、探究技能培養(yǎng)的具體要求靈活地設(shè)計并開展各種形式的探究活動。
二、發(fā)展必備的學(xué)科能力
生物學(xué)科能力就是解決生物學(xué)科問題的能力, 是基本能力和特殊能力的有機融合。觀察能力、 實驗?zāi)芰涂茖W(xué)思維能力是中學(xué)生物學(xué)基本的學(xué)科能力[2]。“授之以魚,不如授之以漁”,生物學(xué)科能力對核心素養(yǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。眾所周知,生物學(xué)科能力是以習(xí)得生物學(xué)科的基本方法和技能為基礎(chǔ)的,在生物學(xué)實驗和探究等活動中我們既要進行設(shè)計、證實、解釋、預(yù)測、模擬等通用的科學(xué)方法的學(xué)習(xí),也要加強實驗觀察、微生物培養(yǎng)等學(xué)科內(nèi)方法的培養(yǎng)。就生物學(xué)技能來說,一般可分為動作技能和認知技能兩部分,前者包括臨時裝片制作、顯微鏡操作等。后者如模型法、假說-演繹法等。鑒于學(xué)生的年齡特點,初中生物學(xué)技能側(cè)重在動作技能的培養(yǎng)上。以學(xué)習(xí)使用顯微鏡為例來說,教師根據(jù)動作技能形成的三個階段的不同特點,宜采取不同策略有針對性地進行訓(xùn)練。在動作形成的認知映像階段,學(xué)生需要盡快熟悉顯微鏡的結(jié)構(gòu),通過嘗試操作形成相關(guān)的動作映像。這個階段教師可以采取邊講解邊示范性操作,學(xué)生進行觀察模仿的訓(xùn)練策略。在分步模仿和定向階段,由于學(xué)生已經(jīng)有了實際操作的經(jīng)驗,基本掌握局部動作要領(lǐng),如對光、放置切片標本等。但是各個動作結(jié)合得還不夠緊密,協(xié)調(diào)性尚有不足,同時也有不少錯誤操作。此時教師可以播放收集到的典型錯誤操作視頻,學(xué)生觀看后可進行自主糾錯和自我定向。到了應(yīng)用和熟練階段,教師可通過量化互評、組間競賽等方式以進一步提高動作技能的精細化水平。
三、提高學(xué)科的理解力
解讀生物學(xué)的核心素養(yǎng)后不難看出,核心素養(yǎng)追求的并非是對科學(xué)事實和信息量的更多占有,而是對核心概念和科學(xué)思想的深刻領(lǐng)悟。生物教育的一個現(xiàn)狀是表面上學(xué)生積累的生物學(xué)知識越來越豐富,但是涉及一些生命現(xiàn)象的終極原因的追問時則鮮有令人滿意的回答。可見生物科學(xué)素養(yǎng)的高低,與掌握生物學(xué)專門知識的多少未必總成正相關(guān)[3]。實際上這是一個生物學(xué)科理解力的問題。一些直抵學(xué)生生命觀點的問題:生物為什么要呼吸?生物為什么要排出廢物?為什么要對外界的刺激作出反應(yīng)?不站在一定認識水平來分析思考,很難作答。學(xué)科理解力提供了我們審視生命的出發(fā)點,即生命是以細胞為基礎(chǔ)的高度自組織的系統(tǒng),生命系統(tǒng)有多種形式,每一個生命系統(tǒng)既在不斷發(fā)展變化,也在一定時間內(nèi)保持相對穩(wěn)定。所以教學(xué)中我們要多鼓勵學(xué)生運用系統(tǒng)分析方法來解釋生命運動規(guī)律,以此提高生物學(xué)學(xué)科理解力。
四、注重學(xué)科思想的滲透
在強化對生命和生物學(xué)的理解力的過程中,我們還應(yīng)不遺余力地滲透基本的學(xué)科思想。生物學(xué)科思想是生物學(xué)思維的結(jié)晶,生物學(xué)知識可以不斷發(fā)展變化,新知識不斷取代舊知識,但生物學(xué)科思想?yún)s相對穩(wěn)定,它會對學(xué)生的思維產(chǎn)生深遠而持久的影響,生物學(xué)科思想是由生物學(xué)的基本觀點支撐著的。在初中生物學(xué)學(xué)習(xí)中應(yīng)該注重滲透兩大學(xué)科基本觀點――結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點和生物進化的觀點,為他們認識生命現(xiàn)象和解決生物問題打開思維的通道,最終聚焦在學(xué)科核心素養(yǎng)上。
生物體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一觀點貫穿整個初中學(xué)段,是生物學(xué)的一個重要觀點。如人體泌尿、血液循環(huán)、生殖、神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)等各項生理功能,都涉及這一觀點。教學(xué)中應(yīng)充分利用這些知識,讓學(xué)生理解生物體從最小的結(jié)構(gòu)單位――細胞,到一個完整的生命個體,其結(jié)構(gòu)一定是與其功能相適應(yīng)的。 理解了這個觀點,學(xué)生就會認同學(xué)習(xí)不是一個死記硬背知識的過程,而是一個動態(tài)生成新知識的過程,并且可以遷移到生活的很多方面,生物進化觀點也貫穿在整個初中生物課程體系中。學(xué)習(xí)動物的主要類群時,教師也可采取類比、畫概念圖等方式讓學(xué)生認識不同動物之間的進化關(guān)系,從外形、結(jié)構(gòu)、生理和行為方面作比較,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律,逐漸形成進化觀點。
參考文獻:
[1]譚永平.中學(xué)生物學(xué)課程在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)中的教育價值[J]. 生物學(xué)教學(xué),2016(5):20-22.