中学生物教学中培养学生科学素养初探

中学生物教学中培养学生科学素养初探武穴市红旗中学张晓凌中学生物教学的课程目标之一就是通过生物学知识的学习，初步形成生物体的结构和功能、局部和整体、多样性与共同性统一的观点，生物进化观点和生态学观点，树立辩证唯物主义自然观，逐步建立科学的世界观，围绕上述课程目标，我们在平时的生物教学中结合实例对学生素养的培养进行了一些有益的探索。一、生命的物质性生物是由物质组成，一切生命活动都有其物质基础，从生命起源的化学进化历程看，生命是由非生命物质逐渐演变而成；从生态系统的功能上看，组成生物体的基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复的循环运动，从而形成生态系统的物质循环；从个体的新陈代谢看，生物体每时每刻都在与外界进行物质交换，故生命的物质性体现在生命现象各个不同层次中，一切生命活动都是通过一定的生命物质来实现的，如果没有生命物质也没有生命活动。实例一：生物体进行一切生命活动的基础，以及生物的最根本特征都里新陈代谢。因为活的生物体都不停地与周围环境进行物质和能量的交换，从外界摄取所需的营养物质，用来组成自己的身体，储存能量；同时将自身的一部分物质加以分解，并将所产生的最终产物排出体外，释放能量，这就是生物体的新陈代谢，新陈代谢一旦停止，则标志生物的生命结束，只有生物体进行正常的新陈代谢，才可有具有生长现象、应激性、生殖和发育、遗传和变异等生物的基本特征，所以一切生命活动都是通过生命物质来实现的。实验二：生物进化最可靠的证据之一是生物化石在地层里按一定顺序出现，因为化石是保存在地层的古代生物的遗体、遗迹或遗物。它们在地层中按照一定顺序出现是证明生物进化历程的最有力的证据，所以生物（生命物质）——化石（非生物质）二、结构与功能相统一结构与功能相统一的思想包括两层意思：一是有一定的结构就必然有与之相对应的功能的存在；二是任何功能都需要一定的结构来完成。结构与功能相统一的思想贯穿于中学生生物全部教学中，无论在分子水平、细胞水平及组织、器官、系统和个体水平，还是种群、群落、生态系统水平都体现这一科学思想。实例一：德国科学家华尔柏在研究线粒体时，统计了某种动物的部分细胞中线粒体的数量。肝细胞肾皮质细胞平滑肌细胞心肌细胞冬眠状态下的肝脏细胞950个400个260个12500个1350个分析上表可知，心肌细胞线粒体数量最多，这是因为心脏运动量大，不停地收缩，需能量多；动物冬眠状态下的肝脏细胞中线粒体比常态下多，是因为肝脏分解贮存营养物质功能增强中，需能多；从表中所示数据还可能分析，线粒体多少与细胞新陈代谢强弱有关。由此，进一步得出：不同的细胞中线粒体数量不同，这体现细胞水平上的结构与功能相统一的科学思想。实例二：生产者是生态系统的主要成分，这是因为生产者利用光能制造有机物。生产者主要指绿色植物，它们能够利用阳光，通过光合作用，把无机制造成有机物，把光能转变为贮存在有机物中的化学能，因此把它做生产者，没有生产者，生态系统中其他生物就不能生存，所以生产者是生态系统的主要成分。实例一：地球上生命起源过程中最关键的一个阶段是由分子体系进化为原始生命。生命起源的化学进化过程包括四个阶段，即：从无机小分子物质生成有机小分子物质；从有机小分子物质形成有机高分子物质；从有机高分子物质组成多分子体系；从多分子体系演变为原始生命，其中最复杂、最关键、最具有决定意义的阶段是第四阶段，因为此阶段最后要演变为具有原始新陈代谢和能够进行繁殖的原始生命，由此体现出，生命是由非生命物质经历漫长的演变而产生的。实例二：恐龙类动物是中生代时期最繁盛的一类大型爬行动物，但是，后来却在地球上消失了。从生物进化角度来看，恐龙这类动物灭绝的原因可有是由于生存斗争失败而被自然所淘汰。中生代可以说是恐龙的时代，据考古学研究表明，恐龙在中生代是地球上最大的动物之一，其中也有非常凶猛的种类，当时没有比它们更凶猛的种类了。恐龙的灭绝主要是由于地球环境的巨大变化，食物需求量大，不能适应环境的变化，于是在同自然界变化的生存斗争中失败，最后被淘汰，恐龙的兴衰史体现了生物的科学思想。六、学科渗透素养生命科学是一门很年轻的自然学科，随着较成熟的物理，化学等学科的知识在生命科学研究中的应用、渗透、极大地促进了生命科学的发展，可以说出当今生命科学已经与物理，化学等学科紧密地联系在一起，所以在平时的生物教学过程中，应注意培养学科渗透素养，形成学科综合能力。实例一：科学研究发现，萤火虫发光的原理是由于萤火虫内含有萤光素和萤光酶两种物质，在萤光酶作用下，萤光素在细胞内与氧化合发出萤光。科学家已能用化学方法人工合成萤光素和萤光酶而制成生物光源。（1）与普通的电灯相比，这种生物光源更适合于在充满瓦斯的矿中当闪光灯及在清除磁性水雷时用以照明、试简述理由。答案：生物光源光热效应和磁效应。（2）白炽灯，日光灯，生物光源三者相比，哪一种光源的发光效率最高？答案：生物淘汰。（3）哪一种光源使用过程对环境造成的负面影响最大？答案：日光灯。这是一道以生物为背景，渗透物理，化学知识的跨学科综合题，只要紧扣题意，联系三科知识即可得解。实例二：能源是人类生存和发展的重要支撑因素。请回答以下有关能源问题。（1）人类所使用的能量绝大部分来源于太阳能。捕获太阳能的主要为绿色植物。绿色植物能够通过光合作用把太阳能转化为化学能，光合作用的总反应式是，答案：6CO2＋12H2O光能叶绿素C6H12+6H2O+6O2，光合作用释放的氧气则来自于参加反应的哪种物质？答案：水（2）煤、石油、天然气、水能及生物能等是多年来大规模使用的能源，被称为，答案：常规能源。而核能、地热、海洋能、沼气以及太阳能、风能等都被称为，答案：新能源。（3）煤、石油、天然气等能源以热的形式供给人们需要的能量。试以它们各自的主要成分C，CnH2n+1和CH4为代表，写出它们燃烧过程中的化学方程式。指出它们质量相同时，哪一种燃料对环境造成的负面影响（产生温室效应）最小。答案：C＋O2＝CO2，CnH2n+2＋312n02＝nCO2＋（n＋1）H2O，CH4＋2O2＝CO2＋H2O，CH4产生的CO2最少，对环境造成负面影响最小。解答本题的关键是：以“能源”为核心，抓住能源的形成，发展利用以及与环保可持续发展的关系去正确分析解答。生产者是生态系统的主要成分，其原因是因为生产者在生态系统中的功能非常重要。由此在群体水平上体现了结构与功能相统一的思想。三、生物与环境的统一任何生物都生活在一定环境中，一方面生物必须适应环境才能生存，同时，又影响着环境；另一方面环境又反过来影响和制约着生物，生物与环境之间是相互作用、相互依赖的，它们是一个不可分割的统一整体。实例一：对提高家禽产蛋量影响最大的是日照长短，家禽的产蛋量与卵巢排卵有关。实践证明，适当增加光照，其产蛋明显提高，由此可见，光照是影响家禽排卵的主要非生物因素。体现了环境能影响、制约生物、影响生物的生活习性、分布、形态等。实例二：澳大利亚为发展畜牧业，引进了大量黄牛。几年后千万头牛的粪便便覆盖了草场，已经威胁牧草的生长，以后又从亚洲引进了蜣螂，它们把牛粪滚成团推运到地下，既清除了牛粪，又肥沃了土壤，重新促进牧草生长。生态系统保持生态平衡的关键是生产者和分解者，在引进黄牛之前，草原生态系统处于一种动态的平衡状态，引进黄牛后，由于黄牛大量繁殖，牧草被大量啃食，同时黄牛排出的大量粪便覆盖草原，威胁牧草（生产者）的生长，从而破坏了原来的平衡，直接危及生态系统。引进蜣螂（分解者）后，生态平衡才得以恢复。这一事实告诉我们，只有注意保护生态环境，合理开发资源，遵循生态系统自身规律，才能实现生态系统的良性循环，过分的外来干扰会破坏生态平衡。人类社会的发展进程中产生了环境问题，人类与环境的矛盾，处于不断变化之中，永无止境。人类的生存与发展与环境密切相关。四、生物的整体性系统论有一个重要的思想，就是整体大于各部分之和，这一思想也完全适合于生物领域，不论是细胞水平、组织水平、器官水平，还是个体水平，甚至包括种群水平和群落水平，都体现出整体性的特点，都表现出局部和整体的统一。离开了整体，局部无法完成正常的生物学功能。实例一：泪腺细胞能分泌泪液，泪液中含有溶菌酶，泪腺细胞中与泪液的合成和分泌有关的细胞器是核糖体、高尔基体、溶菌酶是蛋白质类物质，合成蛋白质原场所是核糖体。核糖体合成的蛋白质经高尔基体的浓缩、加工、运输、分泌到细胞外。因此，与泪液的合成和分泌有关的细胞器是核糖水和高尔基体，溶菌酶的合成与分泌是靠多种细胞器协同合作才能完成。体现了细胞水平功能的整体性。实例二：在一个密闭的养鱼缸，内含半缸水（25℃），空气、河泥（内含多种微生物），金鱼藻、鱼等，并给予充足的阳光照射。它是一个自我平衡的生态系统。该养鱼缸在一定时间内能够保持动态平衡的原因，从该生态系统的结构看，有非生物的物质和能量，如阳光、水分、空气、河泥等。有生产者——金鱼藻、消费者——鱼，分解者——河泥中的多种微生物。从该生态系统的功能看，物质循环和能量流动同时进行，单独的鱼或金鱼藻在密封的养鱼缸内均不能长时间生存，它们只有和有关无机环境一起才能形成一个平衡系统。由此在群体水平上体现了生物整体性的思想。五、生物进化的思想辩证法认为，一切生物都处在不断的运动变化之中，任何事情都有一个产生、发展与灭亡的过程，生物界也不例外，也有一个产生和发展过程，所谓产生就是生命的起源，所谓发展就是生物的进化。生物界的一切生物不是一成不变的，总在不断地运动变化着，我们应该用发展、变化听观点去分析、观察和研究一切生命现象和生命活动。这就是生物进化的科学思想。浅谈初中生物课堂教学形式的创新武穴市红旗中学张晓凌初中生物教学时间少、内容多、装备缺、组织难，如何充分利用好有限的四十分钟，全面完成生物课堂教学目标，切实提高生物教学质量，是初中生物教师面临的第一大难题，在新的形势下，更是这样，应该说，提高生物课堂教学效率的途径很多，笔者曾围绕课堂教学形式的创新进行过探讨，总结出了探究式、组谈式、引做式、启思式、热点浅谈式五种课堂教学形式，现将这五种教学形式，简要说明如下：（一）探究式探究式是在教师的引导下，学生根据教师提供的素材，围绕探究的目的，学生自主探究的教学过程。在这种教学形式中，实验和演示非常重要，应该说可以演示的材料是很广泛的，根据其特点，可分为实物、标本、模型、挂图、幻灯、板图、板书、多媒体课件让学生进行观察、思考、设题、描述，提出问题，教师运用它们展示生物现象，从各种渠道查找提出假设、思维判断，做出解释，从中学到生物知识，这样的学习是一种省时、省力的学习，是一种高效的学习方法。例如：讲《认识生物世界》，打破课堂内外的约束，有计划地安排学生走出课堂，让学生认识周围的生物世界，了解校内生物的基本情况，让学生自主描述周围的生物，怎样将生物进行分类观察，绚丽多彩的生物世界强烈地吸引着青少年的好奇心；对生物是奥秘的探索，对人体自身的思考常常激发和培养了学生的学习兴趣，把学生带进了生物世界，不断激发学生探究自然奥秘的热情。（二）组谈式组谈式是在老师有目的、有计划地安排下，学生通过谈而获得生物知识和能力的一种教学形式。这种教学形式，历史悠悠，应用广泛。例如：讲《根的组成》，学生先预习，课前要求准备好标本如菜、豆的主根和侧根、小麦的不定根、高粱玉米等植物的不定根，采一些具有直根系的植物（如小白菜）和具有须根系的植物（葱），由学生干部自己分组，共同讨论哪些植物是直根系？哪些植物是须根系？由学生自己观察、自己认识、自己讲解，最后教师归纳。在教师的精心组织下，提出一些有针对性问题，就很好的活跃课堂气氛，激发学生积极进行思维活动。在组谈式教学中，学生必须动脑想、动口说，所以学生的口头表达能力和思维能力会得到全面发展。（三）引做式引做式是在教学的引导下，学生通过亲自动手操作来获取知识和能力的一种教学形式。随着教学改革的深入，这种形式在生物教学中占的比重越来越大。生物教学中的引做式又包括实验、实习、绘图、书写、采集标本等。例如：观察植物细胞的结构，要使学生掌握细胞结构的基础知识，最好的方法是从显微镜的实验观察中先取得感性知识。教