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随着基础教育课程改革的深入,国内愈来愈重视科学史在科学教育上的功能。近年在生物学课程改革中不断增加了科学史内容,但总的看来,科学史融入生物教学的研究还处于起步阶段,理论性探讨多,定性描述多,具体实践少;提出问题的多,拿出切实可行办法的少;理性思考的多,实践研究的少。定性和定量结合、在此方面有所突破的研究,是迫切需要的。
1建立新的课程资源观
基于"课程即教材"的传统观念,教师局限于把生物学课本看作是惟一的课程资源,教师是教材的执行者,缺乏参与课程开发的意识。生物新课标中明确规定了课程的目标和内容标准,教师被赋予了参与课程设计、选择和再创造的权利,教师是课程开发的主体。教材不再是学科知识体系的浓缩和再现,而是师生进行对话的"话题" ,教师的教学行为必须由"教教材"变成"用教材",教学活动既以教材为基础,但又不囿于现成教材,教师要充分吸收和利用一切可利用的课程资源,生物科学史就是宝贵的课程资源之一。
2挖掘教材中的生物学史资源
为了能在中学生物教学中渗透生物学史,必须先彻底细致的分析教材。在人教版的普通高中课程标准实验教材中正文和阅读材料的形式编入了一些科学史的知识,为实施科学史教育提供了一定数量的教学素材。因此充分挖掘和利用了教材中的科学史内容,同时考虑学生的认知发展水平,针对性地补充和扩充一些科学史知识,以满足学生的发展需要。此教材比较注意对生物学史方面内容的选取,不仅被提到的生物学家的名字有30个左右,而且对他们的工作特别是一些重要的生物学发现都有适当的说明介绍。
3课堂教学实施策略
3.1用生物学史塑造课堂气氛,激发学生学习兴趣
兴趣是求知的先导,是开发智力的钥匙。根据教材内容和特点的需要,选讲联系紧密的史实,从实实在在的史实,收授教于趣之效。课前就布置学生通过各种媒体收集能反映生命科学发展的资料,让学生在课前就能体味科学的气氛,同学让学生在搜集资料的过程当中会学到许多课本上没有的知识。在课堂上,教师通过多媒体把搜集到资料进行展示,把亚里士多德、盖纶、沈括、李时珍、维萨里、哈维、林耐、施莱登和施旺、达尔文、孟德尔、艾弗里、沃森和克里克等科学家的照片,通过信息技术进行超级链接,链接有关的科学与成就,并让学生在课堂上进行交流和讨论,谈谈自己崇拜的生物学家、了解的生物科技成果等。充实学生的课外知识,拓宽学生的视野。同时科学史中的科普故事会吸引学生的兴趣,引导他们的学习好奇心。既满足他们的好奇心,同时又学到了丰富的知识。这种利用教材内容涉及的科学史导入课题,不仅生动活泼,激发兴趣,而且有助于渗透思想教育,启迪学生进行科学思维。
3.2 用生物学史展示基本概念的形成过程,利于理解科学的本质
教材中的许多概念只是以定论的形式出现,因此学生无法了解概念的形成过程,更难体会到概念的发展是许多科学家的共同奋斗的结果。用生物学史展示概念的形成过程,有助于学生深刻理解一些科学的基本概念。
例如,在实验中,在教学酶的概念时,给学生展示了下列背景材料:微生物产生的酶早已被用于许多古老的烹调技术中,如烘烤、酿造、酒精生产以及奶酪制作等。我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品,如夏禹时代,酿酒已经出现。意大利科学家斯巴兰让尼(L.Spaiianzani)设计了一个巧妙的实验,发现胃具有化学性消化的作用;德国科学家施旺(T.Schwann)在1836年,从胃液中提取出了具消化作用的某种蛋白质;美国科学家萨姆纳(J.B.Sumner)在1926年,从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并通过实验发现脲酶也是一?种蛋白质;进入20世纪80年代以后,美国科学家切赫(T.R.Cech)和奥特曼(S.Aitman)发现少数生物的某些RNA也具有催化作用。从酶的发现史,我们可以看出概念形成的思维过程。值得注意的是,现行教材将酶定义为"活细胞产生的具有生物催化作用的一种特殊蛋白质",新教材则将"蛋白质"’改为"有机物"。由此可见,科学家对酶本质的认识也是不断深入和不断修正的。
上述酶的发现史例教学不是要学生记住这些史实或死记硬背概念,而是让学生跟随科学史的足迹,知道科学创新人物要打破当时被普遍接受的观念得出我们今天认为理所当然的结论是多么的困难,理解科学概念的形成是一个不断修改、发展、完善的过程,懂得"科学研究是永无止境,科学研究前沿进展的每一步都离不开前人打下的厚实基础,人类认识世界随着时间推移是不断变化和向前发展的"。
3.3 从生物学史中学习科学的研究方法
每一科学发现、发明,都离不开科学的研究方法。有时候,思路找到了,很多事情似乎是顺理成章的,但是,缺乏科学的研究方法也是难以成功的。生物学史为我们展现了科学家们创造的许许多多科研方法。在课堂上教师可以用多媒体展示科学家设计实验的思路、研究方法及研究过程。例如遗传学家赫尔希和蔡斯巧妙地以噬菌体为材料,进行了著名的噬菌体感染细菌的实验,证明了DNA是遗传物质;著名学者摩尔根独具慧眼选果蝇作为遗传实验材料,开展了最负盛名的果蝇遗传实验,结果迎来了基因的连锁和互换规律等科研成果的诞生。通过这些生物学史知识在学生面前展现了多姿多彩的研究方法,使学生在学习知识的同时能学到许多研究方法。
3.4 在生物学史的教育中培养学生的科学态度和精神
研究方法的科学,必须配合科学研究的态度和精神,因此,在生物教学中,我们必须重视对学生进行科学的热爱和难以满足的好奇心,勤奋的工作态度和坚忍不拔的精神,以及谦逊、公正、创新等优良品质的培养。
从人文角度分析,科学史中同时蕴涵着丰富的精神养料。如孟德尔遗传定律被埋没了三十年之久,米歇尔首先发现并提纯了核酸,却几乎被人遗忘,均属此例。而正是在这样的逆境中,科学大师的精神、气质才得以凸现,给人以心灵的震撼与冲击;也正是在这样的曲折中,科学不迷信权威,科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例,或许能使学生终生难忘,给学生以人生境界的润泽与点化。
3.5在生物学史的教育中培养学生进行科学探究训练
现代科学教育家认为:探究是学生学习科学的有效方式之一,也是公民科学素养的基本要求。科学是一个发展的过程,学习科学史料能使学生沿着科学家的探索道路,理解科学的本质和科学研究的方法,在教学过程中,教师依据科学家的思考过程设计教学流程,诱导学生领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理,体验科学家不断深化对问题的认识过程也是一种探究学习。
比如,光合作用的发现、证明DNA是遗传物质的实验等生物学史内容是比较详细地介绍了科学家发现某一科学结论的全过程。这些科学史内容中,往往比较突出地介绍了科学发现过程中逻辑推理的思维方法和实验方法。利用这些生物学史内容,可以让学生体验生物学知识的形成过程,引导学生根据科学家的思路重走科学家当年走过的研究历程,模仿他们的思维过程去发现、去探究未知领域。通过这种体验,学生能体会到科学家的思维过程和实验方法,从而了解发现问题的途径和方法,这为研究性学习中的科学研究起到了非常好的方法指导,充分体会科学的过程。
限于时间、水平及其他客观条件的限制,我们所做的只能是初步的研究、探索,今后仍有许多值得今后深入探讨的问题。比如,科学史教育目标的具体化、层次化;科学史内容的选择与加工;生物科学史的内容与教材教学内容的整合;科学史教育的评价;生物科学史渗透教育的适时、适量等问题。学生科学素养的提高不是一朝一夕的事情,需要社会、学校、家庭多方的配合,教师要尽量多地为学生创造良好的科学学习环境,潜移默化地提高学生的科学素养。
1建立新的课程资源观
基于"课程即教材"的传统观念,教师局限于把生物学课本看作是惟一的课程资源,教师是教材的执行者,缺乏参与课程开发的意识。生物新课标中明确规定了课程的目标和内容标准,教师被赋予了参与课程设计、选择和再创造的权利,教师是课程开发的主体。教材不再是学科知识体系的浓缩和再现,而是师生进行对话的"话题" ,教师的教学行为必须由"教教材"变成"用教材",教学活动既以教材为基础,但又不囿于现成教材,教师要充分吸收和利用一切可利用的课程资源,生物科学史就是宝贵的课程资源之一。
2挖掘教材中的生物学史资源
为了能在中学生物教学中渗透生物学史,必须先彻底细致的分析教材。在人教版的普通高中课程标准实验教材中正文和阅读材料的形式编入了一些科学史的知识,为实施科学史教育提供了一定数量的教学素材。因此充分挖掘和利用了教材中的科学史内容,同时考虑学生的认知发展水平,针对性地补充和扩充一些科学史知识,以满足学生的发展需要。此教材比较注意对生物学史方面内容的选取,不仅被提到的生物学家的名字有30个左右,而且对他们的工作特别是一些重要的生物学发现都有适当的说明介绍。
3课堂教学实施策略
3.1用生物学史塑造课堂气氛,激发学生学习兴趣
兴趣是求知的先导,是开发智力的钥匙。根据教材内容和特点的需要,选讲联系紧密的史实,从实实在在的史实,收授教于趣之效。课前就布置学生通过各种媒体收集能反映生命科学发展的资料,让学生在课前就能体味科学的气氛,同学让学生在搜集资料的过程当中会学到许多课本上没有的知识。在课堂上,教师通过多媒体把搜集到资料进行展示,把亚里士多德、盖纶、沈括、李时珍、维萨里、哈维、林耐、施莱登和施旺、达尔文、孟德尔、艾弗里、沃森和克里克等科学家的照片,通过信息技术进行超级链接,链接有关的科学与成就,并让学生在课堂上进行交流和讨论,谈谈自己崇拜的生物学家、了解的生物科技成果等。充实学生的课外知识,拓宽学生的视野。同时科学史中的科普故事会吸引学生的兴趣,引导他们的学习好奇心。既满足他们的好奇心,同时又学到了丰富的知识。这种利用教材内容涉及的科学史导入课题,不仅生动活泼,激发兴趣,而且有助于渗透思想教育,启迪学生进行科学思维。
3.2 用生物学史展示基本概念的形成过程,利于理解科学的本质
教材中的许多概念只是以定论的形式出现,因此学生无法了解概念的形成过程,更难体会到概念的发展是许多科学家的共同奋斗的结果。用生物学史展示概念的形成过程,有助于学生深刻理解一些科学的基本概念。
例如,在实验中,在教学酶的概念时,给学生展示了下列背景材料:微生物产生的酶早已被用于许多古老的烹调技术中,如烘烤、酿造、酒精生产以及奶酪制作等。我国几千年前就开始制作发酵饮料及食品,如夏禹时代,酿酒已经出现。意大利科学家斯巴兰让尼(L.Spaiianzani)设计了一个巧妙的实验,发现胃具有化学性消化的作用;德国科学家施旺(T.Schwann)在1836年,从胃液中提取出了具消化作用的某种蛋白质;美国科学家萨姆纳(J.B.Sumner)在1926年,从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并通过实验发现脲酶也是一?种蛋白质;进入20世纪80年代以后,美国科学家切赫(T.R.Cech)和奥特曼(S.Aitman)发现少数生物的某些RNA也具有催化作用。从酶的发现史,我们可以看出概念形成的思维过程。值得注意的是,现行教材将酶定义为"活细胞产生的具有生物催化作用的一种特殊蛋白质",新教材则将"蛋白质"’改为"有机物"。由此可见,科学家对酶本质的认识也是不断深入和不断修正的。
上述酶的发现史例教学不是要学生记住这些史实或死记硬背概念,而是让学生跟随科学史的足迹,知道科学创新人物要打破当时被普遍接受的观念得出我们今天认为理所当然的结论是多么的困难,理解科学概念的形成是一个不断修改、发展、完善的过程,懂得"科学研究是永无止境,科学研究前沿进展的每一步都离不开前人打下的厚实基础,人类认识世界随着时间推移是不断变化和向前发展的"。
3.3 从生物学史中学习科学的研究方法
每一科学发现、发明,都离不开科学的研究方法。有时候,思路找到了,很多事情似乎是顺理成章的,但是,缺乏科学的研究方法也是难以成功的。生物学史为我们展现了科学家们创造的许许多多科研方法。在课堂上教师可以用多媒体展示科学家设计实验的思路、研究方法及研究过程。例如遗传学家赫尔希和蔡斯巧妙地以噬菌体为材料,进行了著名的噬菌体感染细菌的实验,证明了DNA是遗传物质;著名学者摩尔根独具慧眼选果蝇作为遗传实验材料,开展了最负盛名的果蝇遗传实验,结果迎来了基因的连锁和互换规律等科研成果的诞生。通过这些生物学史知识在学生面前展现了多姿多彩的研究方法,使学生在学习知识的同时能学到许多研究方法。
3.4 在生物学史的教育中培养学生的科学态度和精神
研究方法的科学,必须配合科学研究的态度和精神,因此,在生物教学中,我们必须重视对学生进行科学的热爱和难以满足的好奇心,勤奋的工作态度和坚忍不拔的精神,以及谦逊、公正、创新等优良品质的培养。
从人文角度分析,科学史中同时蕴涵着丰富的精神养料。如孟德尔遗传定律被埋没了三十年之久,米歇尔首先发现并提纯了核酸,却几乎被人遗忘,均属此例。而正是在这样的逆境中,科学大师的精神、气质才得以凸现,给人以心灵的震撼与冲击;也正是在这样的曲折中,科学不迷信权威,科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例,或许能使学生终生难忘,给学生以人生境界的润泽与点化。
3.5在生物学史的教育中培养学生进行科学探究训练
现代科学教育家认为:探究是学生学习科学的有效方式之一,也是公民科学素养的基本要求。科学是一个发展的过程,学习科学史料能使学生沿着科学家的探索道路,理解科学的本质和科学研究的方法,在教学过程中,教师依据科学家的思考过程设计教学流程,诱导学生领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理,体验科学家不断深化对问题的认识过程也是一种探究学习。
比如,光合作用的发现、证明DNA是遗传物质的实验等生物学史内容是比较详细地介绍了科学家发现某一科学结论的全过程。这些科学史内容中,往往比较突出地介绍了科学发现过程中逻辑推理的思维方法和实验方法。利用这些生物学史内容,可以让学生体验生物学知识的形成过程,引导学生根据科学家的思路重走科学家当年走过的研究历程,模仿他们的思维过程去发现、去探究未知领域。通过这种体验,学生能体会到科学家的思维过程和实验方法,从而了解发现问题的途径和方法,这为研究性学习中的科学研究起到了非常好的方法指导,充分体会科学的过程。
限于时间、水平及其他客观条件的限制,我们所做的只能是初步的研究、探索,今后仍有许多值得今后深入探讨的问题。比如,科学史教育目标的具体化、层次化;科学史内容的选择与加工;生物科学史的内容与教材教学内容的整合;科学史教育的评价;生物科学史渗透教育的适时、适量等问题。学生科学素养的提高不是一朝一夕的事情,需要社会、学校、家庭多方的配合,教师要尽量多地为学生创造良好的科学学习环境,潜移默化地提高学生的科学素养。