海岛生物学科研究性学习的实践与探索

1海岛生物学科研究性学习的实践与探索浙江省温州市洞头第一中学赵沛荣（325700）[内容提要]教育的根本目的在于培养学生的创新精神和实践能力。现代教育要求学生自己能通过证实证伪主动获取知识，具有多渠道获得信息的主动意识和能力，具有综合运用各门学科知识分析和解决实际问题的能力。基于上述认识，我们借鉴国内外经验，结合本地本学科实际，在高中开展有利于培养学生创新实践能力和科研意识的研究性学习课题，为推进学校素质教育、推广使用新教材和实施校本课程积累经验，打好基础。为此我们在校开展科技节活动、生物课外活动、生物创新教育课题的基础上，进一步提出了本课题并进行为期一年的研究。整个课题以探索课堂研究性学习教学模式，课外开展学生小课题研究及丰富多彩的生物科技活动为核心，以校科技节活动、选修课及校本课程的开设为载体加以落实，促进学生全面素质提高。本课题研究共分为五部分。第一部分是“课题研究的背景和意义”；第二部分是该课题研究的“几个实验要素”，包括研究目标、理论依据、研究假说、基本教学思想、研究方法、实验步骤及研究对象等；第三部分是“课题研究的教学设计与实施途径”包括课题研究的程序与目的，课题实施的三条途径及每条途径的实施方法等；第四部分是“课题实施的效果与收获”；最后部分是“对本课题研究的几点认识和体会”。限于水平，文中如有不妥之处，敬请各位专家予以指正。一、课题研究的背景和意义。课题研究背景：建国以来，我国的教育虽已取得了很大的成就，有了很大的发展，但仍存在许多的弊端，如学校以升学为中心；学习课本又深又窄、缺乏实践性；以灌输式的教学方式使教育教学主体失落或错位；教育教学模式单一、缺乏灵活性；学生动手能力、实践能力较差，缺乏创新精神和实践能力；学生的学习负担过重等。这样的教育体制和教学方式很难适应社会的发展，很难培养出创新性的优秀人才。现代教育重视以学生发展为本，培养学生的创新精神和实践能力，重视改变学生的学习方式，帮助建立一种主动探求知识、解决实际问题的积极的学习方式，培养学生的科研意识，探索精神和探究能力。近年来，在欧洲一些国家（如法国、英国）和我国的一些地区（如上海、江苏）率先开展了研究性学习实验，让学生在教师的指导下，以类似科学研究的方式去主动地获取知识、应用知识、解决问题，从而培养学生的创新精神和实践能2力，发挥学生学习的主动性和创造性。我省从2002年开始推行使用生物新教材，新教材突出了创新意识、实践能力和科学素质的培养，增加了培养学生收集和处理生物科学信息、提出问题、作出假设、实验设计，以及创造性思维能力等，并把研究性学习列为高中学生的必修课程。我们结合本县海岛实际，在生物学科中开展研究性学习这一课题的实践和探索，就是为适应当前教改和课改的需要提出来的，也是学生自身发展的需要和必然。课题研究意义：1、完善和发展高中生物研究性学习的校本课程体系，探索学生主动探究问题的学习教学模式，提高学生的科学素质；2、培养学生的创新意识、创造潜能和实践能力，使他们掌握科学研究的基本程序和方法，提高综合运用知识解决问题的能力。3、为我市推广使用新教材做好经验积累和前期准备；二、几个实验要素。1、课题研究目标：（1）破除以教师为中心的教育观念，建立以学生为中心、学生自主学习、研究探索和教师有效指导相结合的教学过程。（2）变更只重视知识的教育观念和以传授灌输为主的课堂教学模式，树立以人的发展为目标的教育思想。重视学生的亲身经历和实践活动，以满足学生的发展需要。（3）使学生不同程度地介入某些科研小课题，了解科研过程和科研方法，并通过这种体验和科研实践，培养学生的创新精神和科研能力。2、课题研究的理论依据：（1）马克思关于人的全面发展学说、活动与人的发展理论。根据这一理论学说，教育就是要促进人的身心全面和谐的发展，要将实践活动引入教学过程，要将教学作为一个认知与实践相统一的过程。教学活动是师生共同探求新知识，共享认识成果的一种动态发展过程。（2）教育学关于学生是学习主体的理论。教育教学是教师与学生的双边或多边活动，学生在教育教学活动中不是被动地接受知识，而是具有积极性、自主性和能动性的学习的主人。教师在教育教学活动中的主导作用，就在于掌握和运用学生自身发展的规律，激发学生的积极性，引导学生的自主性，提高学生的能动性，使学生处于一种最佳的学习状态。（3）苏霍姆林斯基的研究性学习理论。这一理论强调学生的学习是一种积极的思维，是学生进行独立的脑力劳动过程，是在教师指导下的一种主体性的认3识过程、表达过程和操作过程，是一种独立思考、独立解决问题的过程，是一种创造性、研究性的活动。（4）皮亚杰为代表的建构主义学习理论。这一理论强调以学生为中心，充分发挥学生的主动性，强调学生是认识的主体，是意义的主动建构者。此外，还有《中国基础教育课程改革指导纲要》，邓小平关于教育要坚持“三个面向”的指导方针，以及江泽民的一系列讲话精神等。3、课题研究假说：（1）全体学生都有研究性学习的潜能和研究性学习的需要，都希望自己是一个发现者、研究者和探索者。研究性学习能提高学生的学习兴趣，激发学生的学习欲望，充分发挥学生学习的主动性和创造性。（2）学生通过研究性学习，部分地重新发现他们学习的内容，可掌握人类的认识方法和活动方式，培养他们的探索能力、创造能力和合作精神，从而提高学生的科学素质。4、“研究性学习”的基本教学思想：研究性学习是以学生的自主性、探索性学习为前提，以学生感兴趣的生物学问题为研究主题，以个人或小组活动方式进行专题研究，建立起师生平等、民主，教学相长的教学过程，提高学生分析问题，解决问题的能力，使教与学的重心不再限于获取知识上，而是转到学会学习。在掌握学习方法上，要变被动的学习为主动的探索性学习，其宗旨是：“变教为诱，变学为思，以诱达思，促其发展”。在进行探究教学中，教师要努力创设问题情境，让学生重演科学家的某些认识历程，进行一个再创造、再发现的认识学习过程。这种过程要突出学生自己是如何探究知识、如何生成结论的，突出思维方式和思维习惯的训练与培养，突出解决问题的途径和方法的获得，而不仅仅要求在知识结论的记忆上。教师应改变过去那种先告诉学生结论，然后阐述讲解的教学方法，而是先给学生材料或带学生到野外参观考察、实地调查，让学生在观察和操作中发现规律，得出结论，掌握新知，获得发展。其基本模式是：“创设情景，自行探究，获取知识，形成结论、应用结论”。5、课题研究方法；（1）行动研究法；（2）小课题研究法；（3）文献法；（4）参观调查实验法；（5）成果展示法。6、实验步骤和时间：（1）实验准备阶段（2000年10月——12月）：查阅收集资料，分析处理资料，课题申报与论证等。（2）实质性课题研究阶段（2001年1月——7月）：组织实施与研究课题。4（3）实验课题结题（2001年8月）：展示实验成果，包括教师的教学设计教案、教学设计课件、活动讲座稿、教学论文、学生小论文、生物校本课程教材、活动照片录像，以及课题结题报告等。（4）组织推广应用阶段（2001年9月——2002年7月）：将成果经验推广应用，接受实践检验，完善课题实施方案。7、实验研究对象：高二（4）、（6）、（7）班学生。三、课题研究的教学设计与实施途径。（一）课题研究的程序、目的与组织形式：程序内容设计预期目的组织形式课题研究意义明确目的，端正态度————————课堂渗透研究性课堂教学了解研究方法和研究程序———————课堂教学小课题研究选题培养学生观察和发现问题的能力———专题讲座资料收集与整理提高学生检索和查阅文献能力——课堂渗透、课外选题确定与交流培养学生选题能力与协作精神———————课外培养学生实验方案设计能力———————课外实施研究与培养学生实验操作能力————————课外结果分析培养学生实验观察思维分析能力—————课外培养学生撰写论文与评价能力—————课外撰写课题小论文总结撰写论文能力————————课外成果展示与语言表达能力————————活动课小论文宣读资料成果整理能力——————活动课（二）课题研究的实施途径。1、课堂教学：研究性学习实施的主要途径之一就是课堂教学。教学中教师要充分体现现代教学思想，要以学生及问题为中心组织教学，充分发挥学生的主体性，营造民主5和谐的课堂教学气氛，引导学生自己发现问题、探索解决问题的途径和方法，让学生以科学家为榜样，用已知的知识去自主探究未知，最终获得问题解决的教学模式。每节课堂教学都要渗透研究性学习的教学思想，充分挖掘教材中STS教育因素，适当增加有关生物科学技术及其应用的教学内容。如围绕“细胞分裂”教学，增加细胞分化和癌细胞内容的介绍；围绕“绿色植物的新陈代谢”教学，让学生讨论如何提高塑料大棚内蔬菜和水果的产量；围绕“无性生殖”教学，讲述克隆技术；围绕“基因突变”教学，补充转基因动物在医学上的应用及前景；围绕“环境保护”教学，介绍生态火柴、生态笔等绿色产品的开发利用等。同时随着课堂教改的深入和发展，一些现代化的教学设施不断地进入课堂，为研究性学习进入课堂奠定了良好的基础。教师要充分利用学校这些现代教学手段，主动去查阅、播放、下载资料，培养学生获取知识的方法和能力。下面谈谈我们常用的两种研究性学习的课堂教学模式：（1）以问题情境组织的研究性学习课堂教学模式。这一模式的教学环节可做如下安排：创设问形成问题或问看书录像挂图等讨论问题题情境题系列解决问题形成结论应用活化应用这一教学模式的关键在于教师对问题的设计。问题的来源和设计的基础是多方面的：一是对教学材料的准确把握，即对材料的价值、目的、重点、难点、疑点及整体结构的准确把握，尤其是对生物学的科学体系的总体把握，把中学生物教材的内容放在生物学科的大背景中定位，把中学生物教材内容放在整个生物学发展的历史长河中来把握，从而形成宽广、高度的认识，并用这种认识挖掘、把握教学材料的内在结构和价值，使生物教学能处于一定的高度；二是从往届学生的学习中反映出来的一些问题的积累；三是利用作业、考试、练习、交谈、面批、答疑等多种机会对学生的思维动态进行调查分析，认识学生在学习过程中，由于思维起点的迷茫、思维形象的模糊、思维方向的偏离，思维展开的干扰而产生的各种思维障碍，在把握教材内在结构和学生的认识结构的基础上，运用丰富的教学经验，多角度、多形式地挖掘并设计“问题”，以具有合理的高度和梯度的问题系列来创设一个具有探索氛围的情景，使课堂教学获得良好的效果。如《生命的起源》一节教学内容可作如下教学设计：教学内容形成问题或问题系列自行探究问题形成结论应用活化、培养能力早期地球地球上一切元素培养想象能力6冷降却温存在的状态？能否存在生命？气体状态不可能原始地球（为生命起源提供条件）生命起源的进化学说（推测的）1953年美国学者米勒的实验场所条件？物质条件？能量条件？原始大气和原始海洋原始大气（CH4、NH3、H2等）宇宙射线、紫外线、闪电等要学生了解对模拟条件的设置化学进化历程分几个阶段？（1）能肯定用实验证实的是——（2）不能用肯定的实验验证但能证实有类似物生成的是——（3）推测处于假说阶段的是——（4）仅仅处于推测阶段的是——四个阶段第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段使学生了解科学研究的一般过程是从认识问题，提出假设开始的。对学生进行科学方法（假说、实验、推测等）的教育实验的条件模拟了进化历程的哪一阶段？实验意义？第一阶段证实了推测学说中第一阶段的可行性学会用模拟实验来验证假说7新科技成果1965年人工合成结晶牛胰岛素，1981年人工合成酵母丙氨酸tRNA等能说明什么？有人推测原始地球表面温度极高，不可能存在CH4、NH3、等气体，又有天文学家发现数十种星际分子，大多数是有机化合物，对这些又作何解释？说明有机高分子是可合成的。绝对真理的知识不存在，说明生命起源学说有不完整的地方。要求学生建立开放性的认识过程说明科学的过程是证伪的过程，是在寻找错误的过程中，不断逼近真理的过程。要完整新学说，要靠一代新人的努力，包括广大同学的努力。还有课题附件材料中，如《根对无机盐的吸收》、《生物对环境的设计》、《植物生命活动的调节》等几个教学