教材中安排的生物科学史料,蕴含着多种教育功能。科学家探究知识的过程揭示了人们解决生物学问题的思想历程,体现了科学家坚忍不拔的科学精神,教师要深刻理解生物学史料的这种丰富内涵,了解生物学史料教育功能的侧重面,根据教学的实际情况,正确引导学生沿着科学家探索生物知识的历程理解科学的本质和科研方法,引导学生学习科学家锲而不舍的科学精神,进而发挥生物科学史的教育教学功能。
一、培养学生对生物科学的兴趣是生物科学史最主要的作用。和传统课堂教学相比较,融入了科学发现史的课堂教学,学生不再是被动的接受知识,而是通过对科学发现史的了解和分析,自主的生成科学结论,往往印象更深刻;因此,学生对探索生物学新知识的欲望和兴趣会大大增强。教师不再是传统的灌输式教学,而是通过展示科学史例,引导学生归纳总结;教师不再是权威,而是学生探索新知识的引路人。因此,可以最大限度地降低学生的厌学情绪。
二、培养学生的科学探究能力科学探究的课程理念是《普通高中生物课程标准》中所倡导的基本课程理念之一。科学发现史的利用有助于培养学生的科学探究能力。教材中科学家的经典实验具有代表性,如果能将其转变成在课堂上能够完成的探究课题,让学生身临其境地去发现问题、分析问题和解决问题,并且再发现和再生成已有的结论和知识。由此可见,在教育目标和教育价值上,生物学史的教学和科学探究不但不矛盾,而且有很多相似之处。所以,在课堂教学过程中,融入生物科学史,可以让学生领会生物科学研究的一般方法,培养学生的科学探究能力。
三、在教学中如何利用这些特点实现三维目标:
3.1 作为知识建构脉络线索培养学生学习兴趣
科学家所走过的研究历程体现了科学发展由浅入深的过程。学生的认知规律也决定了教学由浅入深,学生能够比较牢固掌握知识点。教师上课时,引导学生重新经历科学家所走过的历程,让学生像科学家一样一步步观察分析实验现象,发现并解决问题。学生体会到科学家是如何思考的,进而从现象中归纳出规律性的知识。这样的体验如同亲身经历了科学家的探索经历,感受到科学巨大的魅力所在,并且学会了推理,学会了分析,在过程中自然而然接受并牢记知识点。学生还能真切体会到科学过程和科学方法的应用,加深对其理解。锻炼了学生推理的能力,学会了对现象进行推理分析得出结论的科学方法。
此外,学生在获得知识的同时,通过过程体验看到科学发展是漫长的,需要一代代科学家为之努力和付出。同时也看到科学是一步步修正的过程,科学家也会犯错,也有局限性,他们的科学理论同样需要实践验证;科学发展处于动态当中,理论并非一成不变的,而是在不断修正、发展以及完善。这些对锻炼学生的批判性思维和辩证思维都是有利的。同时,学生获得这样的信息:技术往往和科学密切相关,技术手段的进步可以促进科学发展,而技术的落后往往制约科学发展。
在《细胞膜》这一节,我采用科学家对细胞膜的研究历程作为线索,逐步呈现科学家的研究现象,再让学生根据现象去推导结论,让学生沿着科学家的探究过程去建构细胞膜模型。学生建构出生物膜的流动镶嵌模型是水到渠成的事情。学生在认识生物膜结构的同时,了解了人类探究生物膜结构的过程和方法,认识到可以通过对现象的推理分析提出假说,假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据,原有的观点或理论还会不断得到修正和完善。
3.2 介绍科学家的经历和科学研究过程,对学生进行思想渗透
每一位成功的科学家都是学生学习的楷模。比如介绍细胞学说,可以适当介绍细胞学说的建立过程,让学生体会科学研究是一个艰辛的过程,了解科学发现过程并不是一帆风顺的,而是一个不断发现、探索和修正的过程。再比如必修一P51页科学家的故事“细胞世界探微三例”。这部分内容可以布置学生课后自行学习,并且交流感想。学生从中收获诸多启发,如科学研究需要严谨、求实、坚持不懈的精神,需要有创新意识,同时需要有正确的科学方法。
四、在课堂教学过程中,融入生物科学史,可以让学生领会生物科学研究的一般方法,培养学生的科学探究能力。
例如,光合作用的科学发现史主要有以下几个史例:
史例一:1648 年海尔蒙特柳树实验。
结论:柳树营养生长物质不是来源于土壤,而是空气和雨水相关。
史例二:1771 年普里斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验。
结论:植物光合作用可以更新空气。
史例三:1864 年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸汽”实验。
结论:光合作用可能产生淀粉,并需要光。
史例四:1880 恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验。
结论:光合作用可产生氧气,叶绿体是绿色植物光合作用的场所。
尽管生物科学史在教育教学过程中具有非常重要的功能,由于受到多种因素的限制,生物科学史不可能成为教材的主线。因此,教师要在教学中根据实际情况,针对具体的教学内容及教学目标,综合考虑学生的认知水平,适当地选取相关生物学史料,将其融入课堂教学之中,从而达到教育启发学生的目的。
参考文献
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