高中生物學學科素養(yǎng)范文
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【關(guān)鍵詞】科學素養(yǎng) 高中生物教學 新課程理念
【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)06-0115-02
科學素養(yǎng)(scientific literacy)有非常深刻而豐富的內(nèi)涵,它指的是一種長期教育培養(yǎng)下而形成的習慣,科學素養(yǎng)是一種人的內(nèi)在品質(zhì),包括科學的態(tài)度、觀察和思考問題的科學性以及批判精神,也包括知識技能的獲得以及解決實際問題的具體知識和辦法。當今社會是一個高科技、高速度、高信息化社會,科學技術(shù)以超過任何一個時代的速度飛速發(fā)展。國家之間的競爭已經(jīng)不僅僅限于某個領(lǐng)域的競爭,而是國家的整體素質(zhì)的競爭。
全面提高青少年科學素養(yǎng),是新一輪國家基礎(chǔ)教育課程改革的一個重要的目標。科學課程的總目標是以提高學生的科學素養(yǎng)為主旨,激發(fā)學生學習自然科學的興趣,幫助學生了解科學探究的基本過程和方法,培養(yǎng)學生科學探究能力,使學生獲得進一步學習和發(fā)展所需的基礎(chǔ)知識和基本技能;引導學生認識科學在促進社會發(fā)展和提高人類生活質(zhì)量方面的重要作用,通過學習培養(yǎng)學生的合作精神和社會責任感,提高未來公民適應現(xiàn)代社會生活的能力。
教育部《普通高中“研究性學習”實施指南(試行)》的通知指出設(shè)置研究性學習目的在于改變學生以單純地接受教師傳授知識為主的學習方式,為學生構(gòu)建開放的學習環(huán)境,提供多渠道獲取知識,并將學到的知識加以綜合應用于實踐的機會。讓學生通過親身實踐獲取直接經(jīng)驗,培養(yǎng)他們的科學態(tài)度、增強社會責任心和使命感促進學生的可持續(xù)性發(fā)展。
高中生物學科是以科學實驗探究為基礎(chǔ)的自然科學學科,教師應該把科學素養(yǎng)培育作為本學科教育的重要目標。在高中生物教師在課程規(guī)劃、課程教學、社會實踐等方面,應加強以滲透科學素養(yǎng)教育的設(shè)計。教師應著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、創(chuàng)造思維的品質(zhì),力圖讓學生形成科學思維、科學態(tài)度、科學方法。課堂教學是培養(yǎng)青少年科學素養(yǎng)的關(guān)鍵場所,我們應該開發(fā)各類具有地方特色的校本課程資源,提升青少年的科學素養(yǎng)。
1.重視必修課教學科學素養(yǎng)的培育
生物必修課教學內(nèi)容是面向全體學生的最基礎(chǔ)、最重要的知識和技能,科學知識和技能是構(gòu)成科學素養(yǎng)中起著基礎(chǔ)性作用,是學生從事科學工作和其它工作的基礎(chǔ)。生物教學必須克服單純?yōu)閼陡黝惪荚嚩M行必修課教學的錯誤傾向,認真挖掘教材中科學素養(yǎng)的其它因素。重視科學素養(yǎng)培養(yǎng)的有機結(jié)合、滲透。
學校通過綠色評價引導教師重視科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。在普通高中綜合素質(zhì)評價中,增加科普特長生的評價等級。
2.積極開發(fā)科技類選修課
針對各地鄉(xiāng)土特色的科普課程資源豐富的特點,鼓勵教師開發(fā)鄉(xiāng)土科技課程,如生態(tài)學調(diào)查實踐、動植物環(huán)境資源研究、食品安全等科普類課程,還可由學校行政部門組織優(yōu)秀教師開發(fā)地方科普課程。
選修課是學校進行科學教育、提高學生科學素養(yǎng)的良好途徑。生物學選修課是在必修課的基礎(chǔ)上的適當拓寬和加深。選修課的內(nèi)容除反映學科知識外,更要滲透科技知識、反映新的科技成果,體現(xiàn)STS教育思想、與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系,同時結(jié)合生物科學史上的重大發(fā)現(xiàn),對學生進行科學方法的教育。從而提高學生對生物科技知識的興趣,激發(fā)學生熱愛生物科學的情感和獻身生物科學的熱情,增強社會責任心和使命感。
3.靈活開設(shè)科技活動課
重視實踐活動,開設(shè)科技活動課??萍紕?chuàng)新實踐活動,可以使青少年對科技的興趣轉(zhuǎn)化為意識,進而轉(zhuǎn)化為責任與能力。主要形式可以有:(1)專題活動。去科技場館參觀,大學院所的實驗室學習等。(2)科技宣傳活動。查閱相關(guān)資料自己設(shè)計科技知識展覽欄等。(3)科技夏令營。集中專題培訓,訪談專家、講座等。(4)科技小實驗、小制作、小論文等科技創(chuàng)新實踐活動。讓學生通過這些科技創(chuàng)新實踐活動了解:問題的提出、方案的確定與實施、團隊的合作培養(yǎng)、信息的處理問題的解決等,從而促使學生動腦、動手,錘煉其科學態(tài)度、意志品質(zhì)。
4.重視科技輔導員隊伍建設(shè)。
鼓勵生物科技輔導員輔導學生科技實踐活動,并落實科技輔導員的基本待遇。制定相關(guān)政策,在職評、評優(yōu)評先等方面向一線科技輔導員傾斜,重視生物學科科技輔導員的培訓工作,充分發(fā)揮學科技輔導員的作用。
聘請大學、科研院所相關(guān)專家作為青少年科技活動的導師,引導科技工作者走進中小學校園,大手牽小手,促進青少年科學素養(yǎng)提升。
5.鼓勵中小學生參加科普活動
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一、注重對生物實驗的正確認識,培養(yǎng)學生的科學實驗態(tài)度
新課程將認識實驗在生物學中的地位和作用作為實驗教學的目標之一。酶的發(fā)現(xiàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)展史、遺傳物質(zhì)的發(fā)展史、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳基本規(guī)律的發(fā)現(xiàn)等內(nèi)容的闡述,都是在科學嚴謹?shù)膶嶒灮A(chǔ)上得出來的。通過一些史實的閱讀和介紹,讓學生初步了解生物實驗科學產(chǎn)生的背景,認識實驗對生物學發(fā)展的推動作用。在進行生物學史的教育和認識的同時,也可以使學生學到科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學方法。
二、注重實驗操作過程,培養(yǎng)學生的科學實驗方法
通過設(shè)計實驗過程、收集和分析資料并得出結(jié)論,使學生認識、經(jīng)歷科學研究的過程,并訓練其使用有關(guān)的具體方法完成每一個步驟,是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的有效操作方式。各種科學領(lǐng)域中知識的探索和技術(shù)的應用都隨著時間的發(fā)展和新技術(shù)的出現(xiàn)而不斷變化,但各種科學探索的過程是相似的,科學研究都需要有證據(jù),有可以進行操作的假設(shè),有邏輯及理論上的分析,得出并解釋試驗結(jié)果。因此,中學生物學課應注重行為教育而非單純的理論學習。
三、加強實驗觀察和思考,培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力
實驗是了解、研究自然規(guī)律的重要方法,它的作用不只是為了獲取信息。應該讓學生認識到實驗操作是在相關(guān)原理指導下進行的,要學會把實驗獲得的信息演繹、歸納,只動腦不動手和只動手不動腦都是不正確的。在實驗教學中,我們要有意識地培養(yǎng)學生提出問題的能力,實驗設(shè)計能力、分析與判斷能力,培養(yǎng)學生的探究精神和創(chuàng)新能力。在實驗教學中,要給學生留下思考、交流和討論的時間,讓學生從設(shè)計原理上、實驗步驟上、結(jié)果分析等方面重新審視,改進方案。
創(chuàng)新能力是未來創(chuàng)造性人才不可缺少的素質(zhì),科學方法教育的成功導致創(chuàng)新能力的提高。中學生物學實驗教學中設(shè)計一些可行的探索性實驗,則是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效措施之一。
四、注重培養(yǎng)學生對研究性實驗的設(shè)計
研究性學習則是指學生在教師指導下,以類似科學研究的方式獲取知識,培養(yǎng)能力的一種學習方式。那么,如何從以教師為主的實驗教學方式中創(chuàng)設(shè)讓學生進行研究性學習的情境呢?可結(jié)合教材設(shè)計研究性的實驗。其模式:教材中的知識點教師、學生提出質(zhì)疑學生課外實驗得出結(jié)論?,F(xiàn)行生物教材中的學生實驗以及演示實驗,既有驗證型的,又有探索型的;既有觀察型的,又有操作型的。而這些實驗,都為前人的科學研究過程中的一部分,學生對此進行重復操作,不僅有助于對有關(guān)知識的理解和掌握,同時也培養(yǎng)了學生的觀察、實驗操作和思維能力,從實踐中體會科學實驗的嚴謹性。
五、在實驗中培養(yǎng)學生的協(xié)作精神
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關(guān)鍵詞: 高中生物 生物實驗 科學素養(yǎng)
伴隨著教育改革的不斷深化,教育目的發(fā)生相應的轉(zhuǎn)變,現(xiàn)代教育不再強調(diào)教師給學生灌輸多少知識,而是更注重學生能力素質(zhì)的培養(yǎng)。高中生物實驗是學生探索知識的有力渠道,因而有效地利用高中生物實驗能夠培養(yǎng)學生各方面的意志品質(zhì),讓學生形成嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L,從而為以后的學習打下堅實的基礎(chǔ)。
一、把握經(jīng)典實驗,培養(yǎng)學生的求實精神
高中生物實驗教學重在培養(yǎng)學生的求實精神,因此在日常實驗教學中,應該以教材中的經(jīng)典實驗為基礎(chǔ),在實驗過程中進行一些人文滲透,讓學生學習科學家身上展現(xiàn)出來的科學文化素養(yǎng)。例如在進行孟德爾的遺傳定律實驗教學時,首先應該對孟德爾這個人進行簡單的介紹,讓學生了解孟德爾探索遺傳規(guī)律這一艱難過程。其次在教學中要合理運用這個實驗,讓學生在實驗操作中體會孟德爾進行試驗探索的艱辛,學習孟德爾身上不屈不撓的探索精神及求真務實品質(zhì)。這種特定的人文滲透教學有利于解決高中生身上的問題,讓學生逐漸改掉高意志力不堅定的毛病,努力提高他們各方面的素養(yǎng)。此外,通過經(jīng)典實驗中人文教育的滲透,能夠培養(yǎng)他們堅毅的品質(zhì),幫助他們正確認識到自身的不足,從而更好地培養(yǎng)他們的意志品質(zhì),以及形成求真務實的工作作風。
二、重視實驗過程,培養(yǎng)學生的嚴謹作風
實驗本身就是一個嚴謹?shù)奶剿鬟^程,可是在實際教學中學生在實驗過程中經(jīng)常犯錯,最主要的原因是學生對于實驗過程不夠嚴謹,往往由于粗心大意忽略掉實驗過程中的一些細節(jié)。并且有的學生在對待高中生物實驗時總是抱有一種得過且過的思想,導致實驗過程中絲毫不重視,由此可見在日常教學中,教師必須重視培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。例如高中生物實驗中最基礎(chǔ)的細胞分裂這一實驗內(nèi)容,在教學中應該讓學生注重觀察實驗過程,學會在實驗過程中發(fā)現(xiàn)實驗的本質(zhì)內(nèi)涵。并且教師在實驗過程中一定要注意學生的表現(xiàn),對于那些注意力不集中、行動上松松散散的學生要及時指正,讓他們意識到實驗過程的重要性。同時實驗過程中要強調(diào)不能感性地理解實驗,而要根據(jù)實驗的實際情況做出理性的分析,從而真正對實驗的本質(zhì)有深入的了解。
三、優(yōu)化實驗設(shè)計,培養(yǎng)學生的探索精神
傳統(tǒng)意義的高中生物實驗教學往往是根據(jù)設(shè)置好的實驗過程進行實驗教學,導致學生對于實驗過程缺乏深刻的認識。為了更好地培養(yǎng)學生的探索精神,就要在實驗設(shè)計上進一步優(yōu)化,以便充分挖掘?qū)W生身上的求知欲望,引導他們積極探索生物的奧秘。例如豌豆雜交實驗,傳統(tǒng)實驗教學方式是教師課堂講授,而學生對于實驗具體過程缺乏了解,造成學生對豌豆的遺傳規(guī)律很難有深刻的理解。其實豌豆雜交實驗可以進一步優(yōu)化實驗過程,比如可以有效地利用計算機技術(shù)進行相應的模擬實驗,讓學生通過計算機模擬對豌豆雜交實驗有更直觀的認識。這種優(yōu)化實驗過程的教學方式能夠幫助他們更深刻地理解豌豆的遺傳規(guī)律,便于他們學習相應的遺傳學知識。此外,計算機模擬的過程要嘗試讓學生進行更多的探索研究,在尋找最佳模擬辦法的同時培養(yǎng)他們的探索精神。
四、拓展實驗內(nèi)容,培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識
高中生物實驗內(nèi)容不是一成不變的,為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)造性,教師在實際教學中可以適地拓展實驗內(nèi)容,給學生指出新的探索方向,以便于讓學生對生物實驗的理解不拘泥于課本。例如在肺炎雙球菌遺傳物質(zhì)的實驗研究過程中,以往教師總是認為對于這方面的知識學生有初步的了解就行,導致學生對實驗本身所傳遞的知識和遺傳物質(zhì)缺乏深刻的理解。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識可以嘗試拓展實驗內(nèi)容,讓學生通過肺炎雙球菌實驗更多地了解遺傳的本質(zhì)內(nèi)涵,以及對于遺傳物質(zhì)的傳遞過程和轉(zhuǎn)移過程有更直觀的理解。此外,教師在日常教學中一定要注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,因為學生的創(chuàng)新意識關(guān)系到學生未來發(fā)展的前景,所以必須讓他們明白只有不斷地創(chuàng)新,不斷地探索才能開辟新的研究領(lǐng)域。
總之,高中生物實驗要注重培養(yǎng)學生的科學文化素養(yǎng),充分發(fā)揮生物實驗教學的積極意義,讓學生在實驗過程中形成嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L,同時要讓他們學習科學家身上具備的優(yōu)良品質(zhì),以便于他們在以后的學習中合理地應對學習中遇到的問題。生物實驗需要更多的探索,因此一定要讓學生樹立不畏艱難、勇于攀登科學巔峰的精神,從而培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的科技人才。
參考文獻:
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“生物學科思想”是人們在認識生物的活動中運用科學方法的思想意識,是對生物的本質(zhì)、特征和價值的基本認識。
它蘊含兩個層次的含義:
一是能充分認識學習生物知識的意義,并自覺激發(fā)自己學習生物的興趣;二是能掌握學習生物科學的一些基本思想方法。
學科知識、學科能力、學科思想是學科體系的三個要素,而學科思想則是一個學科的靈魂。
生物新課程更加關(guān)注學科思想的滲透,在繼承原有學科思想的基礎(chǔ)上,吸收了許多當代生物科學新的思想、原理和方法,以期對學生科學素養(yǎng)的形成產(chǎn)生更積極的影響。
一、系統(tǒng)論的思想
系統(tǒng)論的核心思想是系統(tǒng)的整體觀念。貝塔朗菲強調(diào),任何系統(tǒng)都是一個有機的整體,它不是各個部分的機械組合或簡單相加,系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的性質(zhì)。
例如,必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中,不同生物種群甚至生物個體都是生態(tài)系統(tǒng)中的一個元素,它不能獨立與這個系統(tǒng)起作用,在生態(tài)系統(tǒng)中它有特殊的結(jié)構(gòu)地位和營養(yǎng)級別,也有它的生態(tài)位。某一種群的變化,都會在整個系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生擾動,直到系統(tǒng)通過自身的調(diào)節(jié)產(chǎn)生新的平衡。
二、信息論的思想
信息論最早是由香農(nóng)提出的,其定義之一是關(guān)于信息量度量和信息編碼、信號處理和分析的科學理論。
例如,必修2《遺傳與進化》中遺傳因子的發(fā)現(xiàn),基因和染色體的關(guān)系,DNA分子的結(jié)構(gòu),中心法則中包含的DNA的復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、RNA的復制和逆轉(zhuǎn)錄,基因的本質(zhì)和變化(生物的變異),人類的基因組以及現(xiàn)代生物進化理論中的共同進化。
三、控制論的思想
控制論是由諾伯特?維納提出的,是研究動物(包括人類)和機器內(nèi)部的控制與通信的一般規(guī)律的學科??刂普摰幕舅枷胧欠答?,控制論是關(guān)于反饋的科學。
例如,必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中就體現(xiàn)出的穩(wěn)態(tài)的思想,所謂穩(wěn)態(tài)是指機體依賴調(diào)節(jié)機制,對抗內(nèi)外環(huán)境變化的影響,維持內(nèi)環(huán)境等生理指標、生命現(xiàn)象處于動態(tài)平衡的相對穩(wěn)定狀態(tài)。人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié),植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié),種群數(shù)量的變化,群落的演替,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)等都是通過反饋來調(diào)節(jié)的。生物個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)是不同層次的生命系統(tǒng),任何系統(tǒng)的存在和發(fā)展都需要保持穩(wěn)態(tài)。
四、哲學思想
哲學是科學的世界觀和方法論,是人類認識世界和改造世界的思想武器,一個人在成長過程中也在逐步建構(gòu)自己的哲學思想,某個人的行為和思維方式,總是直接或間接地受某種哲學思想的支配。
高中生物學教材不僅承載著豐富的教學內(nèi)容,而且蘊涵著許多深刻的哲學思想。例如,遺傳和變異就是典型的對立統(tǒng)一觀點。有意識地將哲學思想滲透到教學中,不僅可以提高學生分析問題、解決問題的能力,還能培養(yǎng)文理兼長的人才。
五、生物學科思想方法示例
實驗探究是針對研究目的,在人為控制條件的基礎(chǔ)上,對研究對象進行干預或處理后,觀測所產(chǎn)生效應的研究方法。該過程包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗方案、實施實驗、分析實驗結(jié)果等(圖1)。
案例:探究鉛中毒對大鼠學習記憶的影響。
步驟一:提出問題,做出假設(shè)。
汽車尾氣及工廠排放出的廢氣使空氣中聚集大量的鉛塵,鉛塵懸浮物離地面大約0.8 m,因此鉛會輕易地通過呼吸道和消化道進入兒童體內(nèi);另外兒童喜食的膨化食品、經(jīng)常用的蠟筆、鉛筆和一些色彩特別鮮艷的圖書、餐具以及用油漆刷過的積木等玩具,都含有鉛的成分,經(jīng)常接觸鉛的孩子行為活動能力減慢。由該背景作出假設(shè):鉛中毒可能影響動物的神經(jīng)活動。
步驟二:設(shè)計實驗方案并實施。
選擇大鼠為實驗對象,分為四組,設(shè)置三個醋酸鉛溶液飲用水平:0.05、1、2 g?L-1,對照組飲用蒸餾水。連續(xù)飼喂60 d后,進行水迷宮實驗,在池水中加入少量墨水使大鼠無法看到水下隱蔽平臺。讓大鼠從四個方向入水點入水,訓練其尋找水面下隱蔽平臺。重復訓練4 d后撤去平臺。
本實驗醋酸鉛染毒組為實驗組,飲水組為對照組,測定從入水點到原平臺水域的時間用以反映大鼠學習記憶的能力。如果條件許可,還可測定腦組織勻漿鉛含量及乙酰膽堿酯酶(AchE)活性。
步驟三:記錄與整理數(shù)據(jù)。
本實驗可能受到的影響因素很多,大鼠的個體差異、水浴溫度、入水方向、人為操作與觀察角度的變化等因素均可能干擾大鼠尋找平臺。為減少誤差,由同一人采用固定的操作模式,大鼠訓練時不要有人在場,在另一處用視頻探頭跟蹤觀察。應盡可能采集足夠的樣本數(shù)量,及時記錄并整理。
步驟四:分析實驗結(jié)果是否支持假設(shè)。
飲用水中醋酸鉛濃度越高,大鼠到達原平臺水域的時間越長,說明鉛中毒可能影響大鼠的學習記憶能力,支持假設(shè)。
該活動涉及到生命周期、環(huán)境控制、變化緩慢等問題,實驗數(shù)據(jù)的離散度比較大,得出結(jié)論并非易事,。在討論交流的過程中,學生認識到對于復雜的生命系統(tǒng)的研究,不能只進行單因子分析,還應分析無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響,揭示控制條件與觀測結(jié)果的對應關(guān)系必須有大量的樣本支持,該活動的結(jié)果表現(xiàn)為統(tǒng)計學意義上的規(guī)律。
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關(guān)鍵詞:高中物理;興趣;素養(yǎng)
《普通高中物理課程標準》指出:“高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng),從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度來培養(yǎng)學生,為學生終身發(fā)展、應對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)?!彼裕處熞寣W生愛上物理,在探究物理的過程中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng),促使學生得到更好、更健康的發(fā)展。
首先,教師可以采用多種教學方法、多樣化的教學手段,調(diào)動學生學習的積極性,使學生愿意學習物理,愿意在物理探究中掌握基本的知識,培養(yǎng)自己的科學素養(yǎng)。所謂“興趣是最好的老師”也是這個道理,學生沒有興趣,即使教師的能力再強,教學的方法在新穎,學生也沒有探究學習的欲望。所以,在教學中,我們可以采用小組合作的教學方式,培養(yǎng)學生的自主學習能力;可以實施分層教學法,使全體學生都能積極地參與到物理學習中;可以借助物理典型的實驗,讓學生在形象的教學中理解抽象的物理知識等。不管是哪種教學方式,教師都要精心地進行設(shè)計,充分發(fā)揮學生的主體性,使學生真正的融入課堂,真正的明白物理的重要性。
例如,在學習《生活中的圓周運動》時,由于圓周運動是我們生活中普遍常見的,與我們?nèi)粘I钣兄芮械穆?lián)系。若是我們還像傳統(tǒng)教學一樣只是按照教材的理論知識傳授,學生會感到物理知識難、抽象,沒有一點學習的興趣。因此,在這節(jié)課的教學中,我借助多媒體向?qū)W生展示了火車的轉(zhuǎn)彎、車速過快導致翻車的現(xiàn)象等,
目的是想調(diào)動學生的學習熱情,將抽象知識形象化,進而使學生輕松地掌握物理知識,并進一步培養(yǎng)學生的探究物理欲望,提高學生的科學素養(yǎng)。
其次,構(gòu)建和諧的師生關(guān)系,調(diào)動學生的學習積極性,使學生在教師營造的和諧氛圍中更好地去學習、去探究。所以,在授課時,教師對學生一些不成熟的想法不要輕易地給予否定,而要在肯定的基礎(chǔ)上找出不足,這樣既可以保持學生的好奇心和探究欲,又可以使學生在輕松的環(huán)境中找到學習物理的興趣點,使學生逐漸發(fā)現(xiàn)物理的魅力。
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一、滲透生物科學技術(shù)新信息、培養(yǎng)學生的生命科學意識
在生物學教學中,平時注意搜集一些科學技術(shù)的新信息。適時地與課堂教學知識點有機結(jié)合起來。使教材基礎(chǔ)知識與生命科學發(fā)展動態(tài)相銜接。有利于培養(yǎng)學生熱愛生命科學、從事生命科學研究的志向。例如,對細胞一章內(nèi)容的學習,通過細胞全能性的介紹。引入植物組織培養(yǎng)技術(shù)應用的實例:如利用組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖花卉樹苗。在“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”一節(jié)中,引入遺傳工程和基因工程的成果,人類基因組計劃等生命科學的前沿知識。滲透這些知識不僅能拓展學生的生物科技視野,增進學生對生物科技與社會關(guān)系的理解,而且能喚起學生的時代感,使其樹立生命科學意識。
二、通過科學史教育、培養(yǎng)學生的科學精神
科學精神是指人們在工作和學習中表現(xiàn)出來的那種自覺、頑強、勤奮、實事求是的情感、態(tài)度與價值觀。新課標中強調(diào)“要注重生物科學史的學習”。生物科學史是十分寶貴的教育資源,其中很多事例是對學生進行思想教育特別是科學精神教育的良好素材。如達爾文冒著生命危險做環(huán)球考察,雖歷盡艱辛,但最終還是完成了巨著《物種起源》;李時珍為編寫《本草綱目》,花費了整整27年的時光。羅蒙諾索夫曾經(jīng)說過“攻克科學堡壘,就像打仗一樣,總會有人犧牲,有人受傷,我要為科學而獻身。”這些科學家的頑強意志和感人事跡有助于培養(yǎng)學生堅韌不拔的毅力和不畏艱險的精神。1953年沃森和克里克提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,是科學界合作的典范。這有助于啟發(fā)學生發(fā)揚合作精神。在生物學教材中,介紹了許多我國在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、生物學上的偉大成就,如“雜交水稻之父”袁隆平的事例等,這可以激發(fā)學生的民族自尊心、自信心和自豪感,培養(yǎng)學生的愛國主義思想感情。
三、運用探究式教學、培養(yǎng)學生科學研究方法
生物科學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學,其中許多知識非常適合于學生通過自主探究的學習方式來獲得,同時探究還有利于培養(yǎng)學生科學的思維方法和研究方法,從而提高學生的生物科學素養(yǎng)。如我在教學中嘗試運用了“提出問題—做出假設(shè)—設(shè)計實驗一驗證假設(shè)—得出結(jié)論—合作交流”的探究式教學模式。在實施過程中,首先引導學生形成問題意識。教師創(chuàng)造性地構(gòu)建學習環(huán)境,給學生大膽猜測和“異想天開”的機會,充分滿足學生的好奇心和探究欲望。如《蚯蚓的剛毛在運動中的作用》探究實驗中,循著“提出問題——解決問題”的思路。引導學生自行探究,培養(yǎng)學生的動手實驗操作能力和科學探究能力。其次指導學生大膽而科學地做出假設(shè)。提出假設(shè)是解決問題的關(guān)鍵。因此教師應積極引導學生自主地收集資料,引發(fā)學生多角度多渠道地思考問題。同時,教師要重視學生的交流與合作,鼓勵標新立異觀點的充分闡述,確保多種假設(shè)的積極碰撞,最終形成科學的假設(shè)。再次,積極設(shè)計實驗和實施實驗。設(shè)計實驗和實施實驗的關(guān)鍵是創(chuàng)新,包括實驗方法設(shè)計、對照實驗的確定、實驗器材選擇、實驗數(shù)據(jù)收集等方面的創(chuàng)新。教師對此應逐步引導,讓學生在探究中體驗、嘗試、總結(jié)。最后,分析數(shù)據(jù)和得出結(jié)論。教師應引導學生學會分析、歸納和概括相關(guān)信息。需要重復實驗的就重復實驗,以便核實現(xiàn)象和數(shù)據(jù),確保探究結(jié)論的科學和完善。
四、利用生物學實驗、培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度
隨著科學技術(shù)的發(fā)展。實驗教學的地位和作用日益為人們所認識,新奇有趣的科學實驗,能激發(fā)學生強烈的好奇心和求知欲,更能培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度。例如:在研究酶的活性與PH值的關(guān)系時,我設(shè)計以下探索性實驗。取3支試管。編號為1、2、3,分別在3支試管中加入新鮮的淀粉酶溶液各1ml,然后在1號試管中加入蒸餾水1ml,在2號試管中加入10%的NaOH溶液1ml,在3號試管中加入10%HCI溶液1ml,再在三支試管中各加入可溶性淀粉溶液2ml,再放入60℃左右的水浴中5min。再各加入斐林試劑2ml,并用酒精燈煮沸1min,觀察實驗現(xiàn)象。正確的操作步驟下的現(xiàn)象應是:1號試管有磚紅色沉淀,2號、3號無現(xiàn)象產(chǎn)生。從而得出結(jié)論:酶需要適宜的PH值。但學生在做實驗時,由于操作步驟不嚴密。會出現(xiàn)許多不同的實驗現(xiàn)象:如有的沒有磚紅色沉淀現(xiàn)象發(fā)生,有的三支試管中都出現(xiàn)了磚紅色沉淀等等。對此,要求學生不要性急,要有耐心,認真分析實驗失敗的原因,重新操作,直至成功。通過實驗的探索,一方面使學生更好地理解掌握科學知識,鍛煉動手操作能力,培養(yǎng)觀察能力和思維能力,另一方面。對實驗成敗的比較分析,使學生認識到進行科學的探索和研究需要嚴謹求實的科學態(tài)度,否則將是差之毫厘,繆之千里。
五、加強學科間知識的滲透、形成科學的世界觀
隨著科學的發(fā)展,學科之間的相互聯(lián)系越來越密切,在教學中客觀地把握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,有利于學生科學世界觀的形成。例如,光合作用產(chǎn)物之一O2究竟來自反應物中的H2O還是CO2。就是利用物理方法——同位素標記法來解決的,而葉綠體中色素的分離是利用化學方法——紙層析法來解決的。使學生認識到事物之間的普遍聯(lián)系性。另外,哲學中的許多原理如量變與質(zhì)變。運動與靜止,內(nèi)因與外因,對立與統(tǒng)一的觀點在生物學中也隨處可見。例如:介紹光合作用過程從新陳代謝的角度看是一個同化過程,但其中也伴隨著物質(zhì)和能量釋放即異化作用。從對立統(tǒng)一規(guī)律角度看。矛盾是一切事物發(fā)展的源泉。世界上任何事物都充滿矛盾。生物體的生命活動正是在物質(zhì)的合成與分解這對矛盾的對立統(tǒng)一中不斷完成新陳代謝等生命活動,實現(xiàn)自我更新。
學生生物科學素養(yǎng)的提高并非一朝一夕就能實現(xiàn)的,它需要教師在日常教學中從點點滴滴做起,持之以恒。切實把新課標的理念貫徹于課堂教學之中。
參考文獻:
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下面,我通過葉綠體中色素的提取與分離的實例,談談探究教學與培養(yǎng)學生科學態(tài)度、精神、思維方法、科學工作技能、生物學基礎(chǔ)知識等科學素質(zhì)的關(guān)系。
一、探究教學的基本程序
(一)精心準備,讓學生明確目的。
精心做好準備工作是進行探究教學的第一步,也是順利實施探究教學的重要前提。具體的準備工作,應該包含以下幾方面。
1.教師方面的準備工作
(1)分好學習小組。教師根據(jù)具體的情況,將學生分成幾個學習小組,可以是2人一組,也可以多人一組。如果學生任意組合,不要干涉太多。每組要選一名組長。
(2)教師應將實驗的課題提前通知給學生,一般是提前一周,讓學生有足夠的時間準備,能自由查閱相關(guān)資料。這其中就包括學生對生物教材的預習。教師也可以向?qū)W生提供相關(guān)的參考資料。
在做該實驗前,教師還應該向?qū)W生提供如下的知識信息:生物體中所含色素的種類與顏色(它包括植物與動物的);有機物溶解的特點(相似相溶的特點);各種色素的分子式(式量可以不提供);層析液的成分與各成分的物理、化學性質(zhì)。對苯與丙酮的毒性要著重介紹。
(3)做好實驗儀器、藥品的準備工作,擺放整齊、有序。
(4)設(shè)計好思考題。如:①色素最主要存在綠色植物的什么部位?②將葉片剪碎,還要加SiO2進行研磨的原因是什么?③將菠菜的葉子剪碎研磨后,再加少量的CaCO2的原因是什么?④能不能用丙酮以外的溶劑?⑤為什么在對研磨液進行過濾的時候用脫脂棉,而不是用濾紙?⑥有什么方法能使畫的濾液線既細又齊呢?⑦在層析的過程中,燒杯要始終蓋好蓋子的原因是什么?⑧在濾紙上,由上至下,有多少種顏色的色素?為什么是這樣的順序?⑨觀察濾紙條,間距最小與最大的兩種色素、帶寬最大的一種色素分別是什么?⑩本實驗的原理是什么?實驗的時候要保持實驗室內(nèi)外空氣流通,實驗后要用肥皂洗手,等等,是什么原因?……
2.學生方面的準備
(1)選好組長。
(2)查閱有關(guān)信息,獲得相關(guān)知識。
(3)與老師一起進行儀器與藥品的準備。
(二)設(shè)計問題,激發(fā)學生的探知欲。
教師通過問題設(shè)置,創(chuàng)設(shè)真實的生物教學的情景,有助于激發(fā)學生的學習興趣與求知的欲望,從而使學生能積極、主動地參與探究學習。
(三)鼓勵學生進行大膽的猜測。
粗鹽的提純是先溶解再過濾的,那么葉綠體內(nèi)的色素是不是也先溶解后過濾呢?它是有機物,用什么來進行溶解呢?很多學生能猜測到:應該用有機溶解用丙酮或酒精等溶劑來溶解色素,然后進行過濾、分離。
(四)實驗探究,觀察分析。
在學生實驗的時候,有的小組觀察到溶解在丙酮里的色素是綠色的;有的小組用濾紙收集不到濾液;有的小組發(fā)現(xiàn)研缽中幾乎沒有研磨液,要求加丙酮;有的小組的學生覺得濾液的細線不好劃,等等。教師在學生的探究活動中,要對各組進行巡視,糾正錯誤,對學生所提的問題給予點撥,啟發(fā)他們積極的思考,正確的分析。對學生好的思路、好的設(shè)計都要給予肯定、表揚。
(五)歸納總結(jié)、驗證猜測。
由于影響該實驗的客觀因素與主觀因素比較多,能順利完成任務的學習小組不是很多,有的小組的實驗效果不明顯,有的小組的甚至實驗失敗。教師要幫助他們分析原因,吸取教訓,對失誤或誤差要做正確的分析,必要的解釋,并及時指導學生重新設(shè)計實驗方案,抽空重做。
二、探究性教學與學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)
科學探究指的是科學家們用來研究自然界,并在研究獲得證據(jù)的基礎(chǔ)上,提出各種解釋的多種活動的途徑??茖W探究也可以指學生們用它獲得知識、領(lǐng)會科學理論的各種活動。探究是一種有多側(cè)面的活動,需要觀察、提問,還需要查閱各種信息,設(shè)計研究方案,驗證所提出的假設(shè),最后得到結(jié)論。在具體的教學中,探究學習是學生通過類似于科學家科學探究活動的方式獲取科學知識,并在探究過程中,獲得科學的方法與技能,形成科學的思維方式、科學觀點,樹立科學精神??梢?探究性學習對培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)有著極其重要的作用。
(一)培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。
所謂科學態(tài)度,就是指事實求是、不弄虛作假,不憑個人的興趣與愛好產(chǎn)生偏見??茖W態(tài)度是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的重要目標之一。教師應該是學生的榜樣,要指導學生糾正各種錯誤,不允許學生偽造實驗結(jié)果與實驗報告。同時也要提醒學生,事物是不斷發(fā)展的,在科學研究的過程中,應該崇尚科學,不要迷信權(quán)威,盲從他人的結(jié)論。
(二)培養(yǎng)學生的科學精神。
科學精神包括勤奮工作、樂于奉獻的精神,還應該具備高尚的社會責任感。在葉綠體色素的提取與分離的實驗中,由于濾液細線劃不準,常常造成實驗結(jié)果不理想。因此,教師應要求學生重復多劃,這也是對學生科學精神的培養(yǎng)。
科學精神還應該包括對社會的責任感,因此在學生的實驗后,教師絕不讓學生將有毒的或污染環(huán)境的物體隨便倒入下水道,應該集中回收。
(三)科學思維的培養(yǎng)。
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一、生物科學素養(yǎng)包含的要素
1.掌握生物科?W的基本素質(zhì)技能
在高中的生物學習中,首先要做的就是把課本上的理論知識理解透徹,在此基礎(chǔ)上再對真實的生物進行認知和掌握。當然,課本上的知識也包括現(xiàn)代生物的科學技能,比如:生物的種類等
知識。
2.培養(yǎng)學生正確的生物科學觀念
在生物的學習和教學中,都要先確定正確的生物科學的理念,這樣才能對學到的知識學以致用,更好地應用在現(xiàn)實生活中。一般都是在高中才開始接觸生物科學,所以高中的生物教學對學生的影響很重要,要促進學生對生物科學的積極性,保證他們在快樂的環(huán)境中學習到更多的知識,利用有限的課堂時間讓學生學到無限的知識。剛開始的時候?qū)W生肯定會對其有很大的好奇心,所以,要根據(jù)他們所好奇的東西進行激發(fā)引導,這樣對于教學就會有很好的效果,從而為生物科學的事業(yè)作出更大的貢獻。
3.認識到生物科學在現(xiàn)實生活中的作用
現(xiàn)在高中的學生認為在學校學到的知識只是來應付考試,但并非如此,如果在學習中能找到自己所感興趣的關(guān)注點就會在生活中也有所應用。當代的生活中很多地方都會應用到生物科學的知識,如果只是學理論知識,而不應用在現(xiàn)實生活中,就失去了學習的意義。所以要提高學生對生物科學的認識,保證他們能在生活中運用生物科學。
二、如何提升學生的生物科學素養(yǎng)
1.提升教師的整體素質(zhì)
現(xiàn)在很多學校都提倡“翻轉(zhuǎn)課堂”,就是以學生為中心來進行教學工作,但是這并不代表就不需要老師,老師在這種教學中也起很大的作用。生物的教學任務雖然不如數(shù)學、語文等學科的任務大,但是生物科學對學生的生活有很大的幫助,所以要加強生物老師的能力,不能讓那些生物教師覺得學校不重視生物,那么他們就會出現(xiàn)消極怠工的心理,從而使學生對生物也沒有興趣。所以,要想提升學生對生物科學的素養(yǎng),首先要做的就是加強對老師方面的投資,聘請更加專業(yè)的生物老師進行教學工作。
2.充分培養(yǎng)學生的興趣
在高中教學中,大部分學生會覺得學習是枯燥無味的,但是生物中的樂趣是很多的,這就需要老師對教學進行設(shè)計,通過各種方式提高學生的積極性。如果一個學生對這個學科感興趣就會很容易學到很多知識,在快樂的環(huán)境中得到的知識是最多的。學校也應該開展一些關(guān)于生物的實踐活動,例如:組織學生去大自然對生物進行探索,然后通過實際的觀察,得到更多的認識,讓學生更加主動地去尋找知識的來源,逐漸去探索生物科學的奧秘。
3.注重課堂生物素養(yǎng)的培養(yǎng)
課堂是學生最佳的學習時間,所以要把握好上課的時間,讓學生學到更多的知識。課后的作業(yè)也是不可避免的,但是不要過量,因為學生還有別的學科,如果僅這一科就有很多作業(yè)的話,就會使學生出現(xiàn)煩躁的心理,同時影響上課的情緒。要利用課堂上有限的時間,給學生傳授無限的知識和技能,還要引導學生的思維,使他們有更加開闊的視野。最重要的是在課堂上,教師要不斷地貫徹生物科學素養(yǎng)的問題,這樣就會使學生印象深刻,才能更好地提高學生生物科學素養(yǎng)。
三、注重生物實驗教學
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關(guān)鍵詞:高中;生物;培養(yǎng)
古人云:“三歲帶著老來像?!笨茖W素養(yǎng)的培養(yǎng)更應該從小抓起,尤其是高中教育中,就物理學科而言,它不僅是對初中物理知識的深化,更主要的是對學生發(fā)展方向的引導,是對基本物理思維、基本科學素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵時期,所以如何在高中物理教學中有效培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng),就顯得尤為重要。
而現(xiàn)實中,由于高考的壓力,很多教師擔心強調(diào)科學探究會影響學生掌握物理知識,片面強調(diào)“以知識的傳授”為中心,通過大量的習題訓練甚至是背實驗以達到提高成績的目的,忽略了對學生一定的認識論、方法論的指導,不注重學生學科能力、科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。這樣勢必導致學生即使原來有的求實精神也逐漸喪失,科學創(chuàng)新能力殆盡。物理課不應當是聽課、記筆記、做實驗、做習題的結(jié)合,而應當是在教師的指導和幫助下不斷探究物理現(xiàn)象的本質(zhì)與內(nèi)在聯(lián)系的過程,讓學生在探究中學會學習、學會思考、學會創(chuàng)新,這樣同時也會實現(xiàn)科學探究與知識建構(gòu)的有機結(jié)合,齊頭并進。如在“多普勒效應”的教學中,教師大體可通過以下4個環(huán)節(jié)來組織教學:
1.拋出問題。教師可先通過放錄像,火車在進站和出站時拉響汽笛的過程,注意提醒學生聽進站和出站汽笛聲的區(qū)別。
2.知識鋪墊,循序漸進。教師可以以質(zhì)疑的方式提出音調(diào)和音響的區(qū)別。
3.引導學生進一步分類實驗探究。即對現(xiàn)象進一步模型化,進行實驗演示,引導學生進行探究原因和規(guī)律,教師不要代勞,盡可能讓學生自主分析,也可把學生分組,以小組討論的形式進行,以降低難度,同時也能培養(yǎng)他們的合作意識。
4.學生歸納總結(jié)規(guī)律。需要強調(diào)的是在教學中讓學生充分展示各種想法,哪怕想法是不正確的,這樣可以增強學生利用已有的知識和經(jīng)驗解釋新現(xiàn)實的意識和建構(gòu)新知識的強烈動機。
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一、對“假說―演繹法”的基本認識
在人類的發(fā)展史中,許多科學的結(jié)論都是運用“假說―演繹法”發(fā)現(xiàn)的。例如:牛頓創(chuàng)立光的顏色理論過程、凱庫勒提出苯分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)、愛因斯坦相對論的提出和驗證過程,這些無不體現(xiàn)“假說―演繹法”在科學研究中的重要性。
假說是人們以一定的經(jīng)驗材料和已知的科學事實為依據(jù),以已有的科學推論和技術(shù)為指導,對未知的自然現(xiàn)象或事物產(chǎn)生的原因而作出的推測性解釋。
演繹是由前提必然得出結(jié)論的推理,或是從一些假設(shè)的命題出發(fā),運用邏輯規(guī)則,導出另一命題的過程。也就是從普遍性的理論知識出發(fā),認識個別的、特殊的現(xiàn)象的一種邏輯推理方法。
所謂“假說―演繹法”,是指在觀察和分析的基礎(chǔ)上提出針對性問題后,通過嚴謹?shù)耐评硖岢鼋忉寙栴}的假說,根據(jù)假說進行演繹推理,最后通過實驗檢驗演繹推理得到預期的結(jié)果。如果實驗結(jié)果與預期結(jié)果一致,則假說成立;反之,假說不成立。
“假說―演繹法”的一般步驟為:發(fā)現(xiàn)問題提出假說演繹推理預期結(jié)果實驗結(jié)果與預期結(jié)果是否吻合得出結(jié)論。
二、高中生物課本中“假說―演繹法”典型課例
在《遺傳與進化》模塊中,關(guān)于“假說―演繹法”的相關(guān)素材較多,這些內(nèi)容主要集中于模塊二的第1到第4章,如基因與染色體關(guān)系的探究歷程,DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制方式及中心法則的提出與證實,遺傳密碼的破譯?!凹僬f―演繹法”的最典型教學素材,莫過于孟德爾雜交實驗中豌豆的一對相對性狀的雜交實驗。下面以此為例,談談如何運用“假說―演繹法”提高學生的生物科學素養(yǎng)。
1.觀察實驗,發(fā)現(xiàn)問題。
以孟德爾一對相對性狀高莖和矮莖為研究對象,展示孟德爾的雜交實驗過程圖,由學生依圖講解實驗操作流程。在此過程中,學生時不時地會用到生物學的一些基本術(shù)語,如雜交中的正交、反交,生物學基本概念,如自交,以及豌豆雌雄同花植物如何進行異花授粉。這些實驗操作表述,無形中激發(fā)了學生的好奇心,有利于培養(yǎng)學生的語言表達能力和理解能力。在教師的引導思考下,學生會對該圖解提出各種各樣的疑問,如“為什么親本無論正交還是反交,后代都表現(xiàn)為高莖呢?矮莖性狀就消失沒有了嗎?”“為什么子二代中又出現(xiàn)了矮莖?”這些問題的提出,有利于培養(yǎng)學生的問題意識,給予學生發(fā)散思維、啟用已有知識的空間,有利于學生理解孟德爾的科學研究方法。
在學生的質(zhì)疑聲中,教師提醒學生,不能停留在實驗現(xiàn)象的觀察和描述上,對數(shù)據(jù)進行處理是否會有新的發(fā)現(xiàn)?在老師的啟發(fā)下,學生嘗試分析子二代中高莖787株,矮莖277株,兩者的數(shù)據(jù)比值為2.84倍,單獨看該數(shù)據(jù)沒什么特別之處,當我們把豌豆的其他6對相對性狀的雜交實驗數(shù)據(jù)一起投影時,原本沉寂的學生一下子豁然開朗,課堂氣氛活躍起來,子二代的性狀分離比都約為3∶1,這一結(jié)果引發(fā)了學生新的疑問,為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?該如何解釋呢?
在以上引領(lǐng)學生觀察并分析孟德爾一對豌豆雜交的實驗中,學生從中發(fā)現(xiàn)問題到最后提出問題,離不開數(shù)學統(tǒng)計的科學方法和堅持不懈地追求科學真諦的執(zhí)著精神。
2.根據(jù)問題,作出假說。
圍繞發(fā)現(xiàn)的問題,給一定時間讓學生進行討論,提出各種可能的假說,在教師的引導下,保留部分較合理的假說,其中具有代表性的黑板上加以保留,如“生物的性狀是由基因決定的,顯性性狀由顯性基因控制(用大寫的字母表示,如D),隱性性狀由隱性基因控制(用小寫的字母表示,如d)”。當學生用自己的假說解釋豌豆高莖和矮莖的雜交實驗時,會面臨新的難題,如個體的基因型該如何表示,其產(chǎn)生的配子中的基因又該如何表示等一系列的問題。在這些新的問題串中,要求學生不斷提出新的假說,才能解釋這對相對性狀的雜交實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象。在老師的引導下,學生對假設(shè)進行了必要的補充:“豌豆體細胞中的基因是成對存在的,因此純合的高莖表示為DD,純合的矮莖表示為dd。”“在形成配子時,成對的基因又是彼此分開的,故配子所含的基因要么是D,要么是d?!薄霸谑芫珪r,雌雄配了結(jié)合又是隨機的,D的雄配子可以與D的雌配子相結(jié)合,也可也d的雌配子相結(jié)合?!痹谶@些增設(shè)的假說基礎(chǔ)上,就能完整地解釋孟德爾的雜交實驗現(xiàn)象了。
提出假說這一環(huán)節(jié),要求學生有足夠的睿智,敢于大膽猜想、質(zhì)疑,敢于沖破傳統(tǒng)觀念,敢于創(chuàng)新,這與培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)息息相關(guān)。當學生用提出的假說圓滿地解釋豌豆雜交實驗時,學生會異常興奮,由此而倍感喜悅。
3.演繹推理,求證假說。
在學生享受成功的快樂時,老師不忘提出新的問題:“雖然假說很完美,但作為一條科學結(jié)論,還為時太早,如何才能證明你的假說是對的呢?”在當今生物科技發(fā)達的年代,學生首先想到的是能否用現(xiàn)代儀器設(shè)置(如顯微鏡)直接觀察染色體,甚至其上的基因,只要能看到體細胞中基因成對存在和配子中基因成單存在,就能直接證實假說的成立。這種邏輯思維未嘗不可,這就是《遺傳與進化》模塊為什么要將“基因和染色體的關(guān)系”章節(jié)放在“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”章節(jié)后面的真正意圖,目的是排除學生用現(xiàn)代科技手段,包括分子生物學的手段直接定位基因的位置所在。更何況,基因在顯微鏡下是無法直接區(qū)分出來的,這給直接證明帶來了困難。這時,就得借助于邏輯推斷的力量,利用“假說―演繹”等邏輯推斷的思路間接證明可觀察的現(xiàn)象,最終將假設(shè)肯定化。因此,“假說―演繹法”不愧為間接證明的好辦法。
演繹推理假說的成立,要抓住問題的核心和假說的要點,在老師參與學生討論、引導學生拓展思維空間的同時,不忘提醒學生:“能否用該假說來推測其他實驗結(jié)果,如果實際操作結(jié)果與你的預測完全吻合,則說明我們的假說成立,反之則不成立?!睂W生在教師的啟發(fā)下,開始進入新一輪的探究,尋求支撐假說的實驗方案,嘗試各種豌豆最佳的類型,如DD與DD自交方案、dd與dd自交方案、Dd與Dd自交方案、DD與dd雜交方案、Dd與dd測交方案。在學生激烈討論的同時,教師要隨時把問題聚集在證明假說的核心上,孟德爾演繹推理的要點,其實就是要證明子一代的基因型是否為Dd,本質(zhì)就是測交,所有純合子的自交,后代都是純合子,豌豆在自然界中自身的現(xiàn)象,無法證明假說的合理;而雜合子(Dd)的自交,本身就是假說產(chǎn)生的實驗基礎(chǔ),不能用自身產(chǎn)生的推斷證明自身的對錯。因此,對最佳的實驗方案(測交方案)進行演繹推理:子一代的基因型如果為Dd,則產(chǎn)生的配子D和d的比為1:1,dd產(chǎn)生的配子就一種d,雌雄配結(jié)合又是隨機結(jié)合的,因此產(chǎn)生的后代性狀分離比為1高:1矮。如果推理成立,則實際操作結(jié)果與推理相吻合。
4.操作實驗,得出結(jié)論。
限于時間,課堂教學無法直接進行豌豆的種植實驗,我們展示了孟德爾的測交實驗結(jié)果,統(tǒng)計得到64株后代中,有30株為高莖,34株為矮莖,兩者的性狀分離比接近于1 ∶ 1。因此,結(jié)果與預測完全符合,從而驗證了假說的成立,最終得出了結(jié)論。
通過一對相對性狀的研究學習,學生深刻領(lǐng)會到孟德爾超乎常人的思維方式和獨特的數(shù)據(jù)處理方法。即使我們提出的假說不是那么完整,即使提到孟德爾提到的一項,我們都會感到無比欣慰,因為孟德爾的成功是他8年鍥而不舍追求的結(jié)果,我們只用了幾節(jié)課的時間,就領(lǐng)會到了“假說―演繹法”的精髓。它的真正好處在于促進了學生感悟創(chuàng)新科學研究的方法,培養(yǎng)了學生探究生物科學的能力,激勵了學生勇于探索、熱愛科學、大膽創(chuàng)新、鍥而不舍的精神。