“生命科学史”的教学策略

像科学家那样------“生命科学史”的教学策略福州八中陈红一、怎样的课才算是好课华东师范大学叶澜教授认为，好课没有绝对的标准，但有一些基本的要求。大致表现在五个方面。一、有意义二、有效率三、生成性四、常态性五、有待完善有意义的课，它首先应该是一节扎实的课。教师讲的东西如果学生都知道了，那你何必再上这节课呢？学生的学习首先必须是有意义的。首先是他学到了新的知识；进一步是锻炼了他的能力；在此过程他有良好的、积极的情感体验，产生进一步学习的强烈要求；再发展一步，是他越来越主动投入到学习中去。有效率的课,应该是一节充实的课，有合理的容量和深度。课堂的有效教学，应面向全体学生。如果没有效率或者只是对少数学生有效率，那么这节课就不能算是比较好的课。生成性的课不应该完全是预先设计好的，在课堂中，既有课程资源的生成，又有过程状态生成。惟有这样的课才是真实的、有活力的、引人入胜的课常态的课:课堂有它独特的价值，这个价值就在于它是公共的空间，需要有思维的碰撞及相应的讨论，在这个过程中，师生相互生成许多新的知识。过度准备的课上得没有一点点问题，但给人的感觉是造假的可能性最大。有待完善的课:只要是真实的就会有缺憾。但正因为有遗憾，才更让人有再向前进一步的动力，同时也给人留下了拓展和创造的空间。二、重视生命科学史的教育价值一部科学史就是一部探究史。科学史的内容在很大程度上反映了科学家的探究活动与方法，是理解科学探究、掌握科学方法的良好范例。生物学的每一个知识结论都是科学家通过观察、探究得出的，科学家探究知识的过程，不仅揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程，而且呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观；不仅包含了生物学理论和方法的形成演变，而且包含了不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响等。《普通高中生物课程标准》明确提出“培养学生的科学素养”、“倡导探究性学习”的基本理念，新课标在基本建议中提出要重视科学史的学习。生物科学史提供了科学探究的经典范例，蕴含着组织探究教学的优质资源。在教学中应充分发挥生物科学史的教育价值，使学生通过科学史的学习提高科学精神和探究能力。“生物科学史探究教学模式”正是基于发挥科学史在组织探究教学中的独特价值，抓住生物科学史和探究教学的结合点，从而建立起来的一种相对稳定的生物教学活动程序。我们应充分利用生物科学史组织探究性学习，引导学生沿着科学家探索生物世界的道路，亲历思考和探究的过程，领悟科学方法、获取科学知识、培养科学精神，提高生物学素养。本教学模式则在科学史的理论教学中组织探究性学习，侧重于培养学生的实验设计、分析推理等能力，从而有效地提高他们的思维探究能力。三、生物科学史探究教学模式的优势探究能力包括提出问题的能力、实验设计能力、实验操作技能等多种能力。教学实践中执教者常常通过组织学生做探究性实验来培养探究能力。优势：1、生物科学史探究教学模式能有效促进学生探究能力的发展，显著提高学生设计实验的能力。2、生物科学史探究教学模式能明显提高学生对相关知识掌握的牢固程度。生物科学史探究教学模式图创设问题情境组织引导明确探究问题作出大胆假设设计实验方案交流完善回归史实介绍经典实验对比实验方案领悟探究方法模式的运用应把握其要义，取其“神”而舍其“形”模式的运用要因人、因课而异模式的运用是内化、活化、再造的过程1、着眼于理解科学知识的教学案例与分析获得生物科学的基本知识是生物课程规定的基本任务之一。生物科学史记载着生物科学知识的形成过程，对于生物学中的一些核心知识，通过引导学生分析典型的生物科学史料，有助于学生的深刻理解。四、教学案例分析由知识传授的基本特征决定了在中小学教学中，讲授法永远是主要的，但讲授不等于满堂灌与死记硬背；注重参与、合作、体验、探究，并不是要取消讲授，也不应是用探究发现学习来取代讲授。案例一：第2节生物膜的流动镶嵌模型对生物膜结构的探索历程1、细胞膜的组成成分是什么呢？欧文顿提出：膜是由什么物质组成的资料1.1895年欧文顿(Overton)用500多种物质对植物细胞的通透性作研究发现：凡是脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。思考与讨论:1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？2.欧文顿推论是否正确呢？在推理分析得出结论之后,还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗?3.细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质20世纪初,科学家们第一次将膜从哺乳动物红细胞中分离出来:资料2.思考与讨论:4.脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？（1）脂质分子在细胞膜中的排列资料3.1925年，两位荷兰科学家用丙酮(一种有机溶剂)提取红细胞膜中的脂类物质，然后在水面将脂质物质铺成单分子排列的一层，测得总面积恰好为红细胞表面积的2倍。把红细胞放在蒸馏水中使其吸水涨破，反复冲洗后只留细胞膜（血影），把这些破碎的膜展开铺在水面上，测定出红细胞的表面积。细胞膜由两层脂质分子连续排列(2)两层脂质分子是如何排列为两层的呢？研究发现，脂质分子主要是磷脂，它是怎样排列成单分子层或双分子层的呢？这与它的结构和状态有关。得出磷脂分子的排列方式（3）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜如下结构：(暗——亮——暗)提出：膜由三层结构构成。蛋白质—脂质—蛋白质提出的“三明治”结构模型资料4.静态的蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模式图静态的蛋白质—脂质—蛋白质三层结构受到质疑细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？细胞之间为什么会发生融合？细胞为什么会生长？推论：细胞膜应该是流动的思考与讨论:5.有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？实验证明：细胞膜上的蛋白质具有流动性厚约8nm，膜的中间是磷脂双分子层构成基本支架蛋白质镶在膜的表面嵌入、贯穿细胞膜的流动镶嵌模型2、技术手段的进步，与科学发展之间的关系是怎样的？（让学生体会科学与技术的互动关系）从科学家的身上,你学到了什么？1、科学家探索细胞膜结构模型的过程中，强调的科学方法是什么？3、在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？科学家研究生物膜结构的历程，是从物质跨膜运输的现象开始的。分析成分是了解结构的基础，现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说，又通过进一步的实验来修正假说，其中方法和技术的进步起到关键的作用。这也说明科学是一个动态发展的过程，这一过程是无止境的。模块一有助于学生较深入地认识生命的物质基础和结构基础，理解生命活动中物质的变化、能量的转换和信息的传递；领悟观察、实验、比较、分析和综合等科学方法及其在科学研究过程中的应用；科学理解生命的本质，形成辩证唯物主义自然观。2、着眼于科学方法训练的教学案例与分析提高每个高中学生的生物科学素养是新课标实施中的核心任务。在课程标准中，必修三个模块侧重的科学方法不同：生物1：领悟观察、实验、比较、分析和综合生物2：领悟假说演绎、建立模型生物3：领悟系统分析、建立数学模型案例二：《基因在染色体上》一、体验类比推理，提出假说一百多年前，美国的生物学家萨顿对两者进行了类比推理，提出了一个大胆的假说：认为基因在染色体上。因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系，这就很好的解释了两者相似的关系。二、体验假说----演绎，分析摩尔根实验让学生根据摩尔根的假说写出图解，解释实验现象三、设计实验，验证摩尔根的假设组别♀♂F1①XBXBXbYXBXbXBY②XBXbXbYXBXbXbXbXBYXbY③XbXbXbYXbXbXbY④XBXbXBYXBXBXBXbXBYXbY摩尔根在当时也设计了一些测交实验来验证自己的假说，结果发现都能得到很好的解释和验证，这说明他的假说是正确的。他的实验也因此为“基因在染色体上”这个假说的论证提供了有力的证据。摩尔根的实验是建立在其他科学家的研究基础上展开的，总结摩尔根成功的同时，也应该引导学生关注其他与之相关的科学家所作的贡献。回顾科学史的环节通过对科学史的回顾，不仅把前面的知识联系起来了，而且对整个有关“基因”的研究过程有了一个比较全面而整体的认识，使学生对科学家们所作的贡献和取得的成果有了一个系统的了解。而这个处理也很好的跳出了教材的限制，从科学史的角度对学生进行了教育，这也是课标积极倡导的一种做法。多运用直观的手段，精心设计符合学生认知规律的问题，是值得参考和借鉴的教学尝试。本案例的启示：案例三：植物生长素的发现让学生观察植物生长有什么特点？从而引出这节课探究的角度——向光性的研究探究实验一：如何设计实验验证植物具有向光性？实验材料：具胚芽鞘的植物幼苗、纸箱多个（其中有一些是一侧具孔的）、台灯、刀片、锡箔纸（不透光）等禾本科植物胚芽外的锥形套状物，是植物的第一片叶子，可保护生长中的胚芽，种子萌发时，胚芽鞘首先钻出地面，出土后还能进行光合作用。结论一：光不影响胚芽鞘的生长，只是影响其生长的方向。请一位同学展示并介绍本组向光性实验设计图。引导讨论：本实验的变量是什么？该实验设计是否符合科学实验的设计原则？设计上有什么优点和不足？引导小结：本实验的变量是单侧光照，在实验设计中，应遵循了控制单一变量、设计对照实验等原则。探究实验一：如何设计实验验证植物具有向光性？探究实验二：胚芽鞘向光生长的感光部位在哪里？是胚芽鞘尖端还是尖端下面部分结论二：感光部位：胚芽鞘尖端；生长部位：尖端下面部位。探究实验三：胚芽鞘尖端的存在与尖端以下部位的生长是否有关？结论三：尖端的存在与尖端下面部分的生长有关。探究实验四：胚芽鞘尖端是否能产生某种物质促进其下端生长？结论四：胚芽鞘尖端能产生某种物质促进下面部分的生长。达尔文实验结论：胚芽鞘尖端可能会产生某种刺激，在单侧光的照射下，对下面部分产生影响。詹森实验结论：胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。拜尔实验结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为顶尖产生的刺激在其下部分分布不均匀造成的。温特实验结论：胚芽鞘尖端确能产生某种物质，并将这种物质命名为生长素。1934年，荷兰科学家郭葛等人首先从人尿中分离出了这种物质，经过鉴定，知道它叫吲哚乙酸。1942年，人们从高等植物中分离出了生长素,并确认它就是吲哚乙酸．回顾经典实验：直立生长胚芽鞘在单侧光下弯向光源生长对照组单侧光影响生长素的分布五、运用本教学模式的教学策略1、教师要提高自身的科学史素养只有教师心中的科学史变得生动丰满了，才有可能把学生带入神奇的科学史世界，这是教师成功利用科学史开展探究教学的前提。课堂活力的根本在于张扬教学个性。没有丰厚的学识及教育理论的积累，没有精确灵动的教学设计与操作能力，“教学个性”只能是空谈。2、抓住探究的本质，还探究以灵活的形式科学探究的方法多种多样，有观察法、实验法、调查法、模拟法等。探究性学习也有多种形态，可全程探究、可在某个环节上探究、也可训练学生的探究思维。如果僵化探究的形式，可能将灵活多样的探究变成“新八股”为了活动而活动为了探究而探究为了互动而互动为了提问而提问……盲目创造“活跃”的课堂气氛重视过程，忽视结果没有质量，没有深度教师应善于用丰富的科学史料为学生搭建一个发现问题、提出问题、解决问题的平台，使学生得以从科学家的视角亲历探究。教师应对科学史料进行精心的梳理和再加工，去除细枝末节而凸现主干，突出科学研究的一般方法，从而促进学生对探究方法和科学精神的领悟。要以有效教学为前提进行教学方法的选择学习方式、教学方法的选择应该服从服务于教学目标，应该从教学内容和学生实际情况出发。是否开展探究活动、如何开展都要以有效性为原则。不需要也不可能事事探究，切忌为探究而探究、为使课堂显得新颖热闹而组织探究。教师在课堂里所做的一切都应该是为了学生的发展。3.重视形成性评价；处理好预设和生成的关系有生命力的课堂是生成性的课堂。不要追求“天衣无缝”的教学设计。只有在生成性的课堂上，才可能开展真正的探究。老师提出开放性的问题、组织有效的讨论、倾听真实的声音、注重发挥学