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一、追踪生物科学的历史轨迹
生物学史教育可展示生物知识的来龙去脉,有利于学生加深对生物知识的理解,掌握科学方法,培养科学的态度和正确的价值观。但如果引入不恰当,会影响其应有的教学效果。因此,教师在课堂引入生物学史时要适时穿插,充分发挥生物学史的教学功能。
1.作为课前导入的背景材料。例如,在学习伴性遗传时,可以先介绍英国科学家道尔顿发现色盲症的故事,这样就为新知识的引入作了背景材料的铺垫。
2.作为课堂内容的补充资料。例如,在讲完细胞膜的结构后,补充介绍由尼科尔森和辛格于1972年提出的“流动镶嵌”模型,并对模型的优缺点进行简单的分析评价,这样既可以促进学生对生物知识的理解,又可以进一步提高学生的认知水平。
3.作为扩展性的阅读资料。生物教材中很多生物学史的内容均属扩展性的阅读材料,教师要充分利用它们拓宽学生的知识面,加深学生对所学知识的理解。如,“光合作用的发现”分别介绍了五位科学家所做的工作。英国科学家普里斯特利在1771年发现植物的光合作用能更新空气;德国科学家萨克斯在1864年通过实验证明绿叶在光合作用中有淀粉的合成;德国科学家恩吉尔曼在1880年用实验证明氧是叶绿体释放的和叶绿体是光合作用的场所;美国科学家鲁宾和卡门在20世纪30年代进一步证明光合作用释放的氧来自水而不是二氧化碳。这一介绍至少带给学生这样的信息:我们今天对光合作用的认识是经过几代科学家、历经300余年的艰苦探索才逐步建立的。在教材中写进科学家的姓名和事迹,是对科学家的一种尊重和褒扬,我们应珍惜前人科学研究的成果。
4.作为章末总结的系统资料。教师在某章小结的时候花上几分钟给学生介绍该章的学科简史,既不会加重学生的负担,也对完善学生的生物知识结构十分有益。
二、模拟生物学家的探究情境
在利用生物学史培养学生科学素养的过程中,如果只是了解生物学家科学研究的大致过程,学生难以真正理解科学的本质。模拟生物学家的探究情境,再现生物学家的实验设计和操作,让学生亲身体验和感受科学探究过程,有助于学生了解实验设计的基本思路,掌握科学研究的一般方法,养成正确的科学态度,形成科学探究的能力。
中学生的神经活动的兴奋过程强,抑制过程弱,他们富有热情,情感体验易受外因影响,尤其是在一定的情境之中情绪易受感染。教师若将生物学史内容中蕴含的积极情感通过声情并茂的讲授,又将音乐图画的情感渲染纳入创设的情境之中,更能让学生愉快地接受。
生物科学发展史本身具有很强的故事性。教师应注意,课堂教学时不能将过多的时间花在讲述科学家的故事上,沉浸于故事情境中,以免影响教学目标的全面达成。
关键词:看实验 做实验 设计实验 连贯体验探究教学 光合作用
中图分类号:G633.91 文献标识码:B
1.教材分析
1.1教材地位
苏教版高中生物必修1第四章第二节第1课时光合作用的发现史是在初中所学内容的基础上,回顾了光合作用发现的漫长过程。本节材料容量大,但对光合作用概念的建立有重要作用。因此,本节课对学生的能力要求较高。教师可结合科学史实,运用连贯体验探究教学的方法,构建光合作用的产物、场所、原料等一步步发现的过程,将有利于学生拓展学科思维,促进实验探究能力的提高,并培养学生的科学精神。
1.2教学重难点
光合作用的发现过程中各实验的研究方法、步骤、结论及其优缺点。
2.教学目标
2.1知识目标
了解光合作用的发现过程,并从中理解光合作用的概念,掌握有关实验设计的基本理论知识。
2.2能力目标
培养分析实验、动手操作实验、设计实验的能力,掌握科学探究的一般原则,掌握参与、合作、交流、表达等基本技能。
2.3情感、态度与价值观目标
通过对经典实验的分析、讨论,培养科学严谨的态度,认识到科学家的艰辛,激发创新意识和求知欲望。
3.教学过程
3.1创设情境,导入新课
播放视频,展示大自然的美景,配乐诗朗诵《叶子》。教师提示学生结合初中学习内容思考:为什么要赞美叶子?它有什么作用?学生很自然就会想到,绿叶可以进行光合作用。
教师借机导人,绿色植物可以通过光合作用制造氧气、合成有机物,但在200多年前,人们并不知道这些,现在沿着科学家的足迹,一起探究一下光合作用的发现过程。
3.2看实验,直观感悟
光合作用的发现史是由一个个经典实验组成的,网络上有很多相关的视频、动画和图片,教师可充分利用这些课程资源进行情景再现,让学生在直观上感悟科学家的艰辛及科学实验的探究方法,激发学习兴趣。同时,师生可以在探究过程中逐步总结出光合作用的反应式。
3.2.1范·海尔蒙特的实验
教师展示实验过程的图片,引导学生思考:小小的种子之所以能够长成参天大树,是否完全依靠土壤?从海尔蒙特的实验中可以得出什么结论?学生得出:水是建造植物体的原料;植物生长所需的养料主要来自水,而不是土壤。教师再问:海尔蒙特的这一结论是否精确?为什么?学生答:他没有考虑到空气的作用。
3.2.2普利斯特莱的实验
教师利用动画演示蜡烛、小鼠和植物在密闭钟罩中的实验,引导学生观察实验现象后,分析:蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体?这个实验说明什么问题?学生很容易答出:绿色植物可以更新空气;植物生长需要吸收CO2,同时释放出O2。
教师设疑:可是当人们重复普利斯特莱的实验时,有的成功,有的却失败了,这是为什么呢?在这个实验中,他忽略了哪一个重要的因素呢?学生思考后答:光照。
3.2.3扬·英根豪斯的实验
教师播放金鱼藻的实验视频,提示学生:金鱼藻在光照下有气泡产生,此气体可使带火星的木条复燃,说明绿色植物释放的是什么气体?再次观看小鼠实验,发现密闭钟罩中的小鼠在有光的条件下存活时间较长。
师生共同得出结论:植物需要阳光才能制造出O2。
3.2.4联系实际,问题探讨
教师:人们通常认为树林中早上空气清新,是锻炼身体的适宜时间。你认为最佳的锻炼时问是什么时候,(晴天的早上、中午、傍晚;阴天的早上、中午、傍晚)学习小组讨论后,有几种意见,以支持晴天早上和傍晚的居多,再各派代表进行辩论,找出依据。最后学生达成一致,晴天植物经过白天的光合作用后,到傍晚时空气中的氧含量相对较多,更适合锻炼身体。
3.2.5恩吉尔曼的实验
观看动画,教师设问:该实验的巧妙之处在哪里?为什么选用水绵作为实验材料?为什么用好氧型细菌?为什么选用黑暗并且没有空气的环境?学生总结出叶绿体是光合作用的场所。
3.3做实验,亲身体验
有学者说,读到某件事,你能记住10%:看到某件事,你能记住30%;做某件事后,你能记住90%。教师讲得再多,也没有让学生亲自尝试一下后得到的印象更深刻。
萨克斯的实验(课堂实录)。
师:初中时我们就学过,植物的光合作用除了能产生氧气外,还能产生什么?如何验证?生:可生成淀粉,用碘液鉴定。教师展示事先处理过的植物,引导学生分析:
①在实验前先用黑纸箱将植物罩住,进行暗处理,这样做的目的是什么?(消耗掉叶片内原有的淀粉,避免其对实验结果的干扰)
②观察这盆植物有什么特别之处?为什么要这样做?(一半遮光,一半照光,可相互对照)
③叶片是绿色的,淀粉遇碘变蓝,若颜色对比不明显怎么办?(想办法让绿色褪去)
教师给出实验材料:酒精、培养皿、大小烧杯、酒精灯、三脚架、石棉网、碘液等指导学生完成实验并观察实验现象。教师使学生明确此实验中酒精是用来进行脱绿处理的,照光部分变蓝,遮光部分呈棕色。最终得出绪论:光合作用在有光照的条件下会产生淀粉。
3.4设计实验,能力提升
新课程的基本理念就是要提高生物科学素养,提倡探究性学习。学生的知识储备虽然有限,但当他们全力以赴探讨需要解决的疑难时,就会像真正科学家那样肯于动脑筋和费心血。而模仿科学家的思维去设计实验,也更有利于学生创新能力的培养。
3.4.1鲁宾和卡门的实验
结合前面的实验写出光合作用的反应式,教师要求学生思考光合作用释放的氧气是来自水还是二氧化碳?或者两者兼而有之?介绍同位素标记法,给出实验材料用具,如试管、小球藻、细玻璃管等,引导学生分组画图设计,并请学生讲解其设计思路。然后教师用多媒体播放鲁宾和卡门的实验动画,与学生的设计进行对比,师生共同得出结论:光合作用的氧气全部来自于水。
3.4.2卡尔文的实验
教师简述卡尔文循环的基本过程,引导学生根据光合作用反应式思考其采用的方法以及标记元素的种类。
3.5总结
教师列表,引导学生总结光合作用探究历程中各科学家的实验及其结论,并对学生进行情感教育,使他们认识到生物学的发展史就是一部众多科学家不计个人名利,为科学事业奉献毕生精力的奋斗史,如果大家对生物学科感兴趣,也可以像科学家们一样去细心观察、勇于实践、积极探索,相信一定会有所收获。
4.教学反思
关键词 初中生物 概念教学 有效做法
【中图分类号】G633.91
概念是对事物的抽象或概括。生物学概念是生物课程内容的基本组成。生物学重要概念处于学科中心位置,包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释,对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。根据新的课程标准,在初中生物学教学中,要关注重要概念的学习,也就是说,不仅要使学生掌握概念,更重要的是在学习的过程中引导学生养成科学的方法,锻炼逻辑思维能力。如何更有效地进行概念教学,达成预期目标,下面是本人在生物教学工作中的一些有效做法。
一、有效运用资料分析,引导学生进行分析,归纳推理,逻辑加工,生成新概念。
概念的生成,指的是学习者从大量同类事物的具体例证中以辨别、抽象、概括等形式发现同类事物的共同本质特征,从而获得概念的过程。任何一个概念的形成都经历着由感性到理性的抽象概括过程。如果这些过程在教师的指导下,学生能够主动参与形成规律的揭示,那么就能领悟到知识形成过程中蕴涵的思想方法,使学生知其然,知其所以然,避免囫囵吞枣,死记硬背。
在新的人教版教材中,提供了很多的信息资料,这些信息或以文字的形式、或图文结合,从科学发展史出发,从多个侧面提供证据,介绍生物规律的形成过程,如能恰当运用,对培养学生的思维能力能起到极大的作用。但就初中学生而言,尤其是七年级学生,对文字的理解、归纳能力、图文转换的能力相对较弱,老师加以适当的引导就尤为重要。例如:在《光合作用》这节课中,教材中就引用了大量在光合作用的发现史上起着重要作用的经典实验,通过实验的层层递进,阐述光合作用的概念及其发现过程,并力图使学生在学习的过程中体会科学研究的方法。但由于文字量较多,实验的数目也较多,学生整体看下来,往往会不知所云,所以,我在课堂教学中,注意引导学生分步阅读,弄清每个实验的做法,每个实验的结论是什么?哪些实验具有层进的关系?在把每个实验得出的结论提取出来后,加以归纳提升,最终得出光合作用的概念。在此学习的过程中,学生不但生成了新的概念,而且体验科学概念生成的过程,培养了根据实验现象得出结论的能力。
二、有效运用对比的策略,引导学生区分易混淆的概念
初中生物教材中,有不少概念,它们要么在字面表述上、内涵上,要么在过程上有些相似,学生在学习的时候由于没有正确的对其区别把握,往往容易混淆,例如动物细胞和植物细胞的基本结构、植物的光合作用和呼吸作用、细胞的分裂和分化、条件反射和非条件反射等等。通过不同形式的对比,可以使概念更清晰,更能掌握概念的本质属性。
1、通过列表对比
这种对比的方法多适用于归纳概念的相似性与相异性,例如光合作用和呼吸作用的对比:
光合作用 呼吸作用
场 所 叶绿体 线粒体
条 件 在光下才能进行 有光无光都能进行
原 料 二氧化碳和水 有机物和氧气
产 物 淀粉和氧气 二氧化碳和水
能量变化(实质) 制造有机物、贮存能量 分解有机物、释放能量
2、通过简单的图像对比
这种对比的方法比较适用于用文字较难简短描述、学生单纯从文字比较难以理解的概念,例如:细胞分裂与细胞分化,可用右图进行对比:
过程(一)表示细胞通过分裂使数目增多,故细胞分裂是“量变”的过程,刚分裂出的细胞在形态、结构和生理功能上都相似。过程(二)表示细胞分化的过程,是在分裂的基础上,细胞在形态、结构和生理功能上形成稳定性差异的过程。通过简单的图像,能够使概念直观化,从而易于区分。
三、有效运用探究实验,纠正学生错误的前概念,生成科学概念。
学生在学习任何概念性知识之前,实际上都已经有了前概念。前概念是存在于人们头脑中相对于新知识的已有的认知,可能是正确的,也可能是片面的或错误的。前概念的成因,主要是日常生活中的经验及正确或错误认识的积累。我们认识事物的过程,就是这样一个从前概念逐步发展到新概念的过程。正确的前概念是学习生物学科学概念的良好基础和铺垫,它的正迁移作用可成为生物学概念学习的资源和概念学习的新的增长点,可使学生尽快地掌握新知识和知识结构。片面或错误的前概念会成为生物学概念学习的障碍,这些错误的前概念如果得不到及时矫正,将影响对生物学概念的同化和顺应,使学生形成错误的思维,阻碍生物学科学概念的建构。前概念的形成,往往经历了比较长的时间,在脑海中根深蒂固,如果仅仅是靠教师的讲解,比较难以纠正,但如果是通过学生自己设计实验进行探究,亲自体验了探究的过程,通过实验、观察而得出结论,得到的印象会更深刻,有利于科学概念的生成。
例如:关于种子萌发的外部条件,很多同学误以为种子必须在有光的条件下才能萌发。为了矫正学生的这一错误概念,可以因势利导,启发学生:如果我们想进一步探究“光对种子萌发的影响”,在现有实验基础上可如何设计探究方案?实验的现象可能会怎样,最终的结论又是什么?经过探讨,学生充分运用对比法和控制变量法,提出增设一组对照实验,增加一个满足“充足的空气、适宜的温度和适量的水分”这一外界条件的实验装置,对它进行遮光处理,通过对实验现象的观察,最终得出相应的结论。在此过程中,实验实际上发挥了两个作用:一是通过实验观察,引发认知冲突,激发学习兴趣和欲望;二是通过实验设计和实验现象的观察,修改或改变学生头脑中原有的错误概念,加深对科学概念的记忆和理解。也就是说,实验促使学生通过认知顺应,实现了概念的转变,从而建构起新的科学概念。
关键词:经典理论 量子力学 联系
中图分类号:O413.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)08(a)-0143-02
量子力学于20世纪早期建立以来,经过飞速的发展,逐渐成为现代物理学科中不可分割的一部分。量子力学是现代量子理论的核心,它的发展不仅关乎人类的物质文明,还使人们对量子世界的认识有了革命性的进展[1]。
但是,量子力学并不是一个完备的理论,其体系中还存在许多问题,特别是微观与宏观,即经典理论与量子力学的联系。为解决这些迷惑,历史上相关科学家提出了很多实验与理论。该文旨在以量子力学发展史上提出的几个实验为例,对其进行简单分析,以展示经典理论与量子力学的联系。
1 问题的提出
1935年3月,爱因斯坦等人在EPR论文中提出了“量子纠缠态”的概念,所谓的“量子纠缠态”是以两个及以上粒子为对象的。在某种意义上,“量子纠缠态”可以理解为是把迭加态应用于两个及以上的粒子。若存在两个处于“量子纠缠态”的粒子,那这两个粒子一定是相互关联的,用量子力学的知识去理解,只要人们不去探测,那么每个粒子的状态都不能够确定。但是,假如同时使这两个粒子保持某一时刻的状态不变,也就是说,使两个粒子的迭加态在一瞬间坍缩,粒子1这时会保持一个状态不再发生变化,根据守恒定律,粒子2将会处于一个与粒子1状态相对应的状态。如果二者相距非常遥远,又不存在超距作用的话,是不可能在一瞬间实现两个粒子的相互通信的。但超距作用与当今很多理论是相悖的,于是,这里就形成了佯谬,即“EPR佯谬”。
同年,薛定谔提出了一个实验,后人称之为“薛定谔的猫”。设想把一只猫关在盒子里,盒中有一个不受猫直接干扰的装置,这套装置是由其中的原子衰变进行触发,若原子衰变,装置会被触发,猫会立即死去。于是,量子力学中的原子核衰变间接决定了经典理论中猫的生死。由量子力学可知,原子核应该处于一种迭加态,这种迭加态是由“衰变”和“不衰变”两个状态形成的,那么猫应该也是处在一种迭加态,这种迭加态应该是由“死”与“生”两个状态形成的,猫的生死不再是一个客观存在,而是依赖于观察者的观测。显然,这与常理是相悖的[2]。
这两个佯谬的根源是相同的,都是经典理论与量子理论之间的关系。
2 近代研究进展
2.1 验证量子纠缠的存在
华裔物理学家Yanhua Shih[3]曾做过一个被称为“幽灵成像”的实验,其实验过程及现象大致可以描述为:假设存在一个纠缠光源,这个光源可以发出两种互为纠缠的光子,通过偏振器使两种光子相互分离,令第一束光子通过一个狭缝,第二束不处理,然后观察两束光的投影,结果发现第二束光的投影形状与第一束光通过的狭缝形状完全相同。
人们发现,如果仅仅使用经典理论,实验现象是无法解释的,必须应用量子理论,才能解释“幽灵成像”的现象。这个实验也恰好验证了“量子纠缠”现象的存在。
2.2 量子世界中的欧姆定律
欧姆定律是由德国物理学家Ohm于19世纪早期提出来的,它是一种基于观察材料的电学传输性质得到的经验定律,其内容是:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端所加的电压成正比,跟导体自身电阻成反比,即 (U指导体两端电压;R指导体电阻;I指通过导体的电流)。
18世纪二、三十年代,人们认为经典方法在宏观领域是正确的,但是在微观领域将会被打破。Landauer公式给出了纳米线电阻的计算方法,即(h为普朗克常量;e为电子电量;N为横波模式数量);而在宏观中,(为材料的密度;l为样品的长度;s为样品的横截面积)。由此发现,在宏观领域,样品的电阻是随着样品的长度增加而增加的,而在微观领域,样品的电阻与样品的长度没有关系。
Weber[4]等人制备了原子尺度的纳米线并进行观察,实验发现,在微观领域,欧姆定律也是满足的。Ferry[5]认为样品的电阻是由多种机理所导致的,而他最后得到的结果正是由于多种机理的相互叠加。经过分析,他认为欧姆定律何时开始生效取决于纳米线中电子耗散的力度,力度越大说明开始生效时的尺度越小。但这也同时引发了另一个问题的思考:低温条件下,欧姆定律是仍然成立的,也就是说经典理论仍然成立,但往往是希望在低温下研究比较纯粹的量子效应。低温条件下欧姆定律的成立要求在进行实验研究时,必须花费更多的精力来使得经典理论与量子理论分离开。
2.3 生活中的量子力学――光合作用与量子力学
Scholes等[6]从两种不同的海藻中提取出了一种名为捕光色素复合体的化学物质,并在其正常的生活条件下,通过二维电子光谱术对其作用机理进行了分析研究。他们首先使用了飞秒激光脉冲模拟太阳光来激发这些蛋白,发现了会长时间存在的量子状态。也就是说,这些蛋白吸收的光能能够在同一时刻存在于不同地点,而这实际上是一种量子迭加态。由此可见,量子力学与光合作用是有很大联系的。
3 结语
从近几年来量子力学的基本问题和相关的实验研究可以看出,虽然经典理论与量子理论的联系仍然是一个悬而未决的问题,但是当代科学家已经能够通过各种精妙的实验逐步解决历史遗留的一个个谜团,使得微观领域的单个量子的测量与控制成为可能,并且积极研究宏观现象的微观本质,将生活与量子力学逐渐的联系起来。对于“经典理论与量子力学的联系”这一专题还需要进行不断研究,使量子力学得到进一步完善与发展。
参考文献
[1] 孙昌璞.量子力学若干基本问题研究的新进展[J].物理,2001,30(5):310-316.
[2] 孙昌璞.经典与量子边界上的“薛定谔猫”[J].科学,2001(3):2,7-11.
[3] Shih Y. The Physics of Ghost Imaging[J].2008.
[4] Weber B, Mahapatra S, Ryu H, et al. Ohm's law survives to the atomic scale[J].Science,2012,335(6064):64-67.
一、通过生物发展史,培养学生思维和科学的探究方法
自然科学的发展史就是一部科学探究的历史。在生物发展史中,每个发现都经过科学家周密的实验、细致的观察和分析、严密的推理和验证等过程。通过科学史的学习,不仅能加强学生知道知识的发生、发展过程,还能能激发学生学习的兴趣,探究未知世界的好奇心。因此在教学过程中,我们要努力做到:
1.展示科学家的思维过程,培养学生的思维能力。生物学史上的许多重大发现,都闪烁着科学家们非凡的创造性思维的光芒。如生物膜流动镶嵌模型的提出、光合作用发现史、植物生长素的发现过程和孟德尔两个遗传基本规律的创立等。教学中应该引导学生循着科学家的思维历程去亲身体验一番,探究得出结论的具体思维过程。并适时让学生大胆作出种种设想、猜测,让他们无拘无束地去思考、去讨论、去争辩。同时要求学生将自己设计的方法与科学家所采用的实验方法进行比较,找出自己方法中的不足之处。通过这这种方式的教学,科学思维的全过程充分地暴露出来,学生不仅从中获取科学知识,更重要的是受到科学思维的熏陶。
2.从生物学史中学习科学的研究方法。在生物学发展史中,每一项重大发现,都是各种科学研究方法综合运用的结果。教师应充分地把科学家们独到的科学思想和方法渗透到知识传授中,启迪学生领会科学方法,且能运用到实际的实验设计中。如光合作用探究历程中,科学家通过同位素标记法成功探究出光合作用中的物质变化。沃森和克里克通过对DNA X射线的衍射图谱的分析构建出DNA双螺旋结构模型。梅塞尔森和斯塔尔用等密度梯度离心的方法,证明DNA是半保留复制。再如,在遗传的基本规律的教学中,可向学生提出孟德尔之所以能发现遗传的两大规律,与他精心选择实验材料有关,当然还有科学的观察和分析方法,他在观察时,对纷繁复杂的杂交现象,只看其一对性状,而对其它性状暂且不管,这就使研究对象大大简化了,特别是他把数学统计方法引入生物学的研究,是超越前人的创新。
二、创设探究性实验,促进学生主动探究
可通过将模拟实验、验证性实验设计为探究性实验,为学生提供一个能动脑思考、交流、合作、亲自探究创新的空间,激发学生的求知欲,促使学生主动探究,使学生的知识水平和探究能力在探究过程中逐渐增长起来。
例如:“植物细胞的质壁分离及质壁分离复原” 实验,这是一个验证性实验。在完成教学目标后,我们引导学生向探究的方向迈进:1.实验材料,是否只能选用洋葱外表皮细胞,其他植物细胞可以吗?尽量选用紫色部分的意义何在?2.实验试剂,除了蔗糖溶液,可改用其他试剂吗?试剂的浓度呢?3.实验操作方法,有没可改进或简化,可提高实验效率的?学生经思考、实践和探讨后,得出结论:1.其他植物细胞也行,但洋葱外表皮紫色部分,液泡呈紫色,原生质层和细胞壁区分明显,在显微镜下观察质壁分离现象十分清晰。2.蔗糖溶液粘性强,易污染显微镜。根据渗透作用原理,其他试剂也行,比如可用经济易制的NaCl试剂。而试剂的浓度不能太高,否则易导致细胞死亡,无法质壁分离复原;浓度太低,实验没有现象或不明显。3.操作方法可改进为直接把盖玻片掀开,滴加外液。这样,一方面可以减少了几次重复滴加和用吸水纸吸引的步骤;另一方面又避免因操作不当污染了显微镜。看到学生探究的热情高涨,我结合这个实验,引导学生探究某植物细胞的细胞液浓度。有了这个验证性实验作为背景,学生设计起来就容易得多,设计实验的方法和思路与原实验基本相同,将原来只滴加30%蔗糖溶液,改为分别滴加10%、20%、30%、40%等不同浓度的蔗糖溶液,分别观察植物细胞质壁分离来估测细胞液的浓度。
通过此实验不难发现,学生从以前按部就班,到现在能在实验过程中发现问题,改进方法,并由此设计实施探究性实验,能力有了一定的提高。学生也发现自己通过实验更好掌握了植物渗透吸水原理,对自己所做实验结论也较满意。可见积极引导学生去思考、去探索,比简单的验证更能培养学生的实验技能和创新能力。这样做不仅可使学生牢固掌握知识点,而且激发了学生探究的热情,培养了学生创造性思维能力。
三、指导学生设计探究性实验
在实验教学中应当尽量鼓励学生运用所学的知识,进行实验设计。指导实验设计的一般方法,包括提出问题作出假设实验设计进行实验分析结果得出结论表达交流,老师可以提供学生一个已设计好的方案或者教材实例进行参考模仿。
例如,在探究“影响酶活性的条件”实验中,许多同学确认的课题是《温度对酶活性的影响》。但在设计实验方案时,我发现部分同学根据已有的知识选用斐林试剂来检测酶的催化效率。他们认为在适宜的温度条件下,淀粉可以被淀粉酶水解成还原性糖,因而可以用斐林试剂检测。是不是真的可以用斐林试剂呢?在我的提醒下,学生很快意识到他们忽视了斐林试剂反应的条件需要加热,对于冰水浴实验组,在加热过程中,随着温度的升高,酶活性也会逐渐增加,使淀粉逐渐被水解,导致结果很可能与对照组差不多,从而影响了探究目标的达成。而选择碘液来检测就不存在此类误差,可在催化反应结束后直接滴加碘液,根据溶液是否变蓝来判断淀粉有否被水解。另外在实验步骤上的设计,绝大多数学生是这样安排的:这方案刚开始展示时,学生们都觉得很正确,酶有经过不同温度的处理,而且也设置了不同的温度梯度。后经过交流讨论,学生才认识到后加入的淀粉溶液将对原来的温度有所改变,既真正的实验温度并不是他们所控制的。经讨论,学生们意识到,他们忽略了酶的高效性,当淀粉与淀粉酶混合时发生了反应可能影响到结果。最后经过改进,他们提出了最后的正确方案。
关键词:探究性学习;生物教学;探究式教学模式;实施策略
科学教育的主要目的是提高全体学生的科学素养。生物课程是科学课程,在培养学生科学素养方面有着重要的任务,按照以往的课程理念和习惯,采用以灌输为主的教学方式是难以完成这一任务的。因此,《普通高中生物课程标准》提出了“倡导探究性学习”的理念,并要求学生在新课程的学习中以探究学习作为主要的学习方式之一。
1.探究性学习的来源
第二次世界大战结束后,科学技术迅猛发展,对教育产生了深刻的影响,以传授文化知识为目的的传统教育体系已经无法适应社会的迅猛发展,人们开始对传统的“知识教育”进行大刀阔斧的改革。其中,著名教育学家施瓦布提出了一种教学方法——“探究性学习”[1]。探究性学习强调科学概念、科学方法、科学态度的综合和对研究过程的理解,这些特点使其成为美国教育改革中最重要、最有影响力的教学方法,并广泛传播到世界各国。
2.探究性学习的概念
2.1探究性学习的定义有多种,具有代表性的是:
美国《国家科学教育标准》认为探究性学习是能够帮助学生掌握科学概念、获得科学探究能力和技巧、增进对科学探究的理解的各种亲身经历。
2.2虽然探究性学习的定义没有定论,但它都包含以下几个方面[2]。
2.2.1探究。仔细地考察某一事物,获得有关的知识。
2.2.2探究活动。做观察,提出问题;查阅书刊和其他信息源;设计调查和研究方案;运用各种手段来收集、分析和解释数据;提出答案、解释和预测;对所作解释加以检验;把自己的看法和意见传达给别人。
2.2.3探究任务。研究型探究、观察、调查(访谈、问卷调查、测试),文献研究,实验,模拟,等等。
3.生物教学中实施探究式教学模式的策略
在探究式教学过程中,生物教师运用全新的教学方法提高教学质量和学生的综合素质是非常重要的。下面是我在生物教学过程中开展探究性学习的一些尝试。
3.1通过创设问题情境进行探究性学习
著名的物理学家李政道说过:要教学生“学问”,必须首先从教学生学会“发问”开始。一个好的问题可以激发学生学习的兴趣和动机,以及探究的欲望,因此问题是学生思维活化的源头,是主动学习的基础,是学习动力产生的根本原因,同时也是探究性学习的核心。在探究性学习的过程中,教师要根据学生的认知发展规律,把知识放在问题中,放到一定的情境中,引发学生对知识产生认知需要,主动参与探究。如讲“基因的分离定律”时以提问导入课题:“为什么有的同学是双眼皮,有的是单眼皮?”“为什么有的同学父母都是双眼皮,而他却是单眼皮?”“为什么有的同学是双眼皮,而他们的姐妹却是单眼皮呢?”这样学生的兴趣就被充分调动起来,我也就顺理成章地引入新课,同时也加深了学生对知识的理解,增强了学生的探究意识和探究能力。
3.2通过生物科学史进行探究性学习
科学不仅是一个知识体系,而且是人类探知未知世界的过程。新教材中增加了很多科学发展史的介绍,如光合作用的发现、生长素的发现、孟德尔遗传规律的发现等。生物科学发展史生动地反映了生命科学起源和发展的历程,以及生物科学成就对社会发展产生的历史性的、开创性的影响。科学发现史的教学不应只是让学生记住科学发展的历史,更重要的是让学生在学习科学史中体验科学探究的一般过程,体会科学家是如何发现问题、如何假设、如何解决问题、如何进行分析推理的,以此培养学生探究的态度、方法和思维的品质。同时,还可以让学生体会科学家面临疑难情境时,如何搜集和加工资料,了解科学家创新的思路,从而理解科学的本质和科学的实验方法,并学习科学家的思维方法和献身科学的精神。
3.3通过生物实验实施探究性学习
实验是一种以认识为直接目的的探索活动,使人类认识客观世界的事物、性质和规律,从而能动地改造客观世界的实践活动。生物学是一门以实验为基础的自然科学,实验是学生进行探究活动的重要手段,也是一种探究性学习的一种极为重要的载体。实验教学应该为学生创造积极探究的条件,让学生参与到实验中来。通过生物实验,要让学生学会如何选择和处理实验材料,学会如何设计对照、预期和分析实验结果,还要学会怎样撰写实验报告、研究改进实验的方法、改进实验的器具,等等,来实现“探究性学习”。这样学生通过亲身体验,主动去学习与探索,会更好地理解知识,认识到学习科学要有严肃的科学态度,而且通过实验探索,会获得利用科学研究方法来探究解决问题的能力。在高中生物教材中,实验内容和类型较多,这就为在实验中落实探究性学习提供了良好的条件。
3.4通过研究性课题进行探究性学习
教师可以根据教材中的知识点编一些探究题目,鼓励学生对知识点提出质疑,引导学生开展课外的探究性实验,如植物去除顶端优势后,植物的侧芽如何生长?CO■、光照等因素对光合作用的影响如何?哪些影响因素到植物细胞质流动?探究酶的化学成分,探究酵母菌的呼吸方式,以及泡菜的制作条件,等等。通过研究性课题,学生经过提出主题、收集信息、写出报告到报告的交流和评价,在调查中能获得了解与掌握学科新知识,加深对新问题的认识,在相互合作、交流讨论、学习的过程中完成信息的“互补”、资源的“共享”。通过调查,学生不仅增加了信息量、拓宽了知识面,而且培养了探索精神,提高了表达能力和信息交流能力,更充分激发了学习生物学习的兴趣,自觉主动地参与到学习中来。
总之,随着教育、教学改革的不断深入,进一步深化生物课程改革,提高生物科学素养,倡导探究性学习,无疑是时代对教育要求的体现。这不仅可以促使学生转变原有的学习方式,学会主动学习、终身学习,而且可以促进教师教学观念和教学行为方式的改变,建立新型的师生关系,同时,组织、参与、指导学生开展探究性学习活动,教师能提升自身的综合素质和实施素质教育的能力,迎接教育的新革命。
参考文献:
一、结合化学史融入
化学发展的历史是反映化学学科的孕育、生产和发展演变的历史,也是科学思想取得胜利的历史。可以毫不夸张地说,化学发展史就是一部很好的教育史。例如,在介绍女科学家居里夫人的光辉业绩时,讲述一下当她第一次作出重大贡献,发现了放射性元素钋时,她首先想到的是自己的祖国波兰,为了纪念她伟大的祖国,把这种新元素命名为钋。使学生对居里夫人的爱国情操所感动。在介绍“侯氏联合制碱法”时,不仅使学生了解到侯德榜是我国的一位著名的化学家,他发明的联合制碱法为纯碱和氮肥工业技术的发展作出了杰出贡献,在世界上为我国争得了荣誉,他热爱自己的祖国,为振兴祖国的制碱工业立下了不朽的功绩。还要使学生知道他在逝世前还想到祖国,想到后人,把自己最珍贵的藏书捐献给国家,留给后人。深深地打动学生,使枯燥的被动记忆学习变为主动学习……化学教师要善于挖掘教材中的化学史资料,激励学生从心底里产生热爱科学的意愿。
二、结合化学实验融入
化学是一门以实验为基础的自然科学,每一个化学定律、定理的发现都以实验为基础和手段。化学实验在激发学生学习动机方面有着得天独厚的优势,在培养学生综合能力的同时,还是增强学生对知识的产生和发展过程的真实心理体验的主要途径,是激发和维系学生学习化学兴趣的力量源泉。如,在讲“燃烧”时,“烧不坏的手帕”现象引起了学生的极大好奇,给课堂教学带来了无限生机;“氢气爆炸”实验将课堂教学推向。在探究二氧化碳水溶性时,一个瓶吞鸡蛋实验带给学生无限的思考,学习物质酸碱性时,利用指示剂进行水的魔术表演……一系列直观性和趣味性强的实验,极大地激发了学生的求知欲,让学生热爱化学,喜欢化学,使化学课堂成为师生情感交融与人性培育的殿堂。
三、结合生活实际融入
化学知识是人类多少年从生活中总结出来的,是对自然界众多现象和规律的概括,它来源于生活,就应当服务于生活。正如新课程标准理念之一,初中化学教学应遵循“从生活走进化学,从化学走进社会”的理念。在平时的化学课堂教学中,教师要尽可能有意识地将有关的化学知识与身边的事物联系起来。这有助于加深学生对有关化学知识的理解、巩固。例如,在教学“燃烧”时,通过探究物质燃烧的外在条件(助燃物质氧气、温度达到着火点)和现实生活中的火灾无情的视频,激发学生探究灭火的方法,从而催化求知的动力,让学生联系生活实际,讨论怎样灭火,有无更好的灭火措施,内化为安全教育,让学生了解学好化学知识有助于提高人身健康安全。如,在“流感瘟疫”之后,消毒剂成为人们普遍关心的话题,学生学了常用消毒剂的知识之后,可以动手写一份科学使用家用消毒剂的宣传单,分发给邻居和亲朋好友,学生不仅获得对化学知识的理解和拓展,最重要的是他们体验到了一种成功感,感受到化学就在我们身边,使课堂上的知识能走进千家万户,达到学以致用的目的。实施一系列化学教学措施,提升学生分析问题和解决实际问题的能力,让学生更真切地体会到化学在提高全体公民科学素养中所起的作用。
四、结合具体知识点融入
现行的初中化学教材中,许多化学知识点本身充满一定的生活哲理。例如,自然界中的二氧化碳的含量多少影响生物的生存和发展,量少和量多都不利于生物的生存,太少不利于植物的光合作用,太多则影响生物的呼吸作用,光合作用与呼吸作用具有对立统一性。还有化合反应与分解反应、燃烧与灭火等一些内容。在化学教学实践中,教师可以借助知识点的讲解,联系学生的现实,进行一定的心理引导,消除青春期反应引起的心理障碍,为未来形成良好的人生观和世界观积累良好素材。同时在化学教学中通过渗透通俗、易理解的哲学观点,帮助学生解决在化学学习中遇到的有关难题,如分解和复分解、酸碱中和等抽象的化学概念、原理,这有利于初中学生进行早期的辩证逻辑思维的开发,又能促进更好地领悟怎样掌握化学知识的思想精髓,顺利完成相关的教学任务。
五、结合教法融入
学习过程是以人的整体心理活动为基础的认知活动和情意活动相统一的过程。调查表明,大多数初中生的人际交往心理障碍较为突出,自我封闭情况比较严重。针对这种情况,教师在教学时要倾注爱心,把爱洒向每一位学生,用激情代替冷漠,用欣赏代替批评,用幽默风趣代替呆板说教。教师要尽可能地创设“师生合作”、“生生合作”的教学情境,营造心理安全氛围;采取合作实验、分组竞赛、师生讨论等途径,为学生提供以学生为中心的交流平台,这对疏导学生的自闭心理是很有帮助的。
[关键词]生物学教学;生物科学史教育;学生科学素养
生物学教学中,教师不仅要使学生形成一定的生物知识体系,还应使学生认识科学探索过程,形成对待科学的正确态度和价值观。生物科学史蕴含着科学思维及方法的多样性和创造性,体现着科学态度和科学精神,是对学生全面进行生物学教育的重要手段。所以,将生物科学史融入中学生物课的课堂教学,并力求做到通过在适当的章节里有机整合相关知识的发现史实、相关生物学家的研究过程和生平经历等方面,再现人类对生物学知识的动态发现过程,可以实现学生科学素养的全面提高,并藉此渗透世界观和方法论,爱国主义教育和辩证唯物主义教育。
一、利用生物科学史的教学,激发学生的学习兴趣
生活中人们都喜欢听故事,因为故事的情节扣人心弦,引人入胜。而生物科学史中就有许多小故事,可以吸引学生注意力,激发他们的求知欲望。比如在讲伴性遗传时,有的教师向学生讲了历史上著名的“皇家病”。英国的维多利亚女皇夫妻都未患血友病,他们有两个儿子和四个女儿。大儿子奥波德因为患血友病早夭;另一个儿子爱德华健在并继承了王位。两个女儿分别同正常男人结婚,各生一个女儿。其中一个与沙皇尼古拉二世婚配生下一个患血友病的儿子,另一个嫁到西班牙皇室,也生了患血友病的儿子。从此,俄国的罗曼诺夫家族和西班牙的巴本家族都因为娶了维多利亚女皇的外孙女而造成了血友病的遗传。学生听了故事,便急切地想知道“皇家病”蔓延的原因。这样,学生对新知识的学习就产生了强烈的愿望,充分调动了学生学习的积极性,调节了大脑,减少了疲劳,教学效率也大大提高了。
二、利用生物科学史教育提高教学质量,
促进对知识的理解
科学史是贯穿整个文明史的线索,能为知识的综合提供思路,能成为科学和哲学之间的媒介,并能名副其实地成为教育的基本原理。它把科学家的研究过程和研究结果——动静两方面有机、内在地结合起来,使学生兴趣盎然地获得相互联系的、有来龙去脉和发展变化的生动知识。
用生物科学史促进学生对知识的理解,针对教材中难以理解的重点问题或结论性叙述,适当补充必要的生物科学史,会有助于学生对知识的理解。例如,通过介绍用不同的荧光染料标记的抗体分别与小鼠细胞和人细胞的膜抗原相结合,它们能分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合成一个细胞时,开始一半呈绿色一半呈红色,但在37℃下保温40分钟后,两种颜色的荧光点就呈均匀分布了。这样,学生便不难理解细胞膜的流动性了。讲生态系统中能量流动时,不妨让学生分析林德曼在一个衰老湖泊所做的生态研究资料,从具体的数据中领悟能量流动的基本原理。实践证明,这是一条使学生“既会学、又学会”的有效途径。
三、用生物科学史教学
进行科学思想和科学方法教育
以往单向传授知识型的教学方法把学生的思维局限起来,使他们往往思维路线单一,思维方法保守。只有打破这种传统的习惯思维,才能在科学研究的进程中有所突破,有所创新。生物学的发展史中不乏这种发散思维、逆向思维的生动实例。
引导学生从科学史中去发掘那些有利于完成科学探索过程的思想和方法是有益的。它可以使学生学习借鉴前人的研究思路和方法,大大提高分析、推理、预测、评估问题的能力。例如讲“翻译”时,介绍克里克1955年提出的“接头假说”。先简介当时的知识背景,认识到核糖体是装配蛋白质的场所,核糖体中还有许多的RNA(核糖核酸)且在化学性质和结构上与DNA(脱氧核糖核酸)十分相象,DNA携带信息的作用被人们所接受并逐渐相信在核糖体上存在一种装配蛋白质的模板,该模板一定含有DNA携带的信息,但决不是DNA,因为DNA始终存在于细胞核中。那么,在化学结构上一点也不像DNA或RNA的氨基酸为何能识别预先安排给它的准确位置呢?然后引导学生沿着克里克的思维路线合理推理,大胆想象:假定存在于核糖体中RNA是这种模板,假如氨基酸本身不能识别RNA模板,那么为何不可以先在其上附着一些能识别RNA模板的物质呢?RNA和DNA一样能利用碱基互补来识别另一条链。所以有理由设想:氨基酸附着在一小段RNA上,而这小段RNA可以识别核糖体中某段核苷酸链,这样不是可以按一定顺序合成蛋白质了吗?克里克将这个吸引人的新思想称为“接头假说”,不久,便发现了tRNA(转移RNA)的存在从而证实了接头思想的正确性。根据已有的发现创造性地提出一些设想或假说,并以此作为工作的出发点去探索、实验,证实假说或而建立新假说,这在科学中是很普遍的。教学中引入这些科学史内容,使学生从中学习科学家如何工作、如何思考、如何处理问题,这对学生科学思维、科学方法的培养是大有裨益的。
新课标明确指出,要使学生掌握生物科学的一些基本方法,因此,重视科学方法论教育,使学生学会如何通过观察、分类、比较、确立关系、数量化、实验、解释数据、下定义等获得科学知识,应成为教学的重要任务。而生物科学史中蕴含着丰富的科学方法,例如,研究植物光合作用释放的O2是来自于H2O还是CO2,范·尼尔通过研究紫硫细菌的光合作用发现:它是利用CO2和H2S做原料,产生的是 S而不是 O2。由此类比联想到绿色植物光合作用中的 O2应来自于 H2O。又如,1941年鲁宾用同位素示踪法,以含 1 8O的 H2O做光合作用原料,用实验证实了上述结论。这其中就包含了类比思维和科学研究中的移植法。再如,孟德尔提出遗传的两个规律,就综合运用了简化现象、分析、归纳、假说等方法。教学中我们有必要讲授教材中的科学史内容,让学生不仅知道科学家发现了什么,还能知道是怎样发现的,使学生在对科学史的分析中受到方法论教育。
四、用生物科学史进行创新意识教育
在强调素质教育的今天,培养学生的创新思维能力成为目前的热门话题。一部生物科学史,就是生物学家靠坚韧不拔的毅力、刻苦奋斗的精神、艰苦卓绝的创新过程和辉煌灿烂的创新成就谱写成的。无论达尔文进化论的创立,还是现代分子生物学的形成,以及人类基因组的成功破译,都是对学生进行创新教育的事实材料。达尔文归纳进化理论、孟德尔研究遗传定律等,都具体地昭示学生:创造与发明并不遥远,就在房边屋角,在人们习焉不察的地方。不过,要让学生明白,机遇只偏爱有心人。科学研究是不断深入和拓宽的,需要独创性。生物科学史实际上就反映了一些科学家从事创造活动的研究过程和方法。科学的发展道路中有成功的经验,也有失败的教训。总结经验,接受教训,拓展思路,坚持创新:这是前人在创造性活动中的共性,对于学生会有很大的启迪。孟德尔之所以能发现遗传的两大规律,与他精心选用实验材料有关。但在孟德尔之前,不少科学家如奈特、高斯等也以豌豆做材料进行过杂交实验,却并没有发现遗传规律。关键就在于孟德尔有科学的观察和分析方法,他善于总结前人的经验教训,认为必须从最简单的事物中去认识真理。他在观察时,对纷繁复杂的杂交现象,只看其一对性状,而对其他性状暂且不管,这就使研究对象大大简化。孟德尔还开创性地将数学方法引入遗传学研究中,这也是他成功的原因:将遗传学从单纯描述推进到定量分析,开拓了遗传学研究的新途径,这就是独创性。
五、生物科学史再现科学发展过程,
有助于认识科学本质
《美国国家科学教育标准》中关于科学内容标准分为部分,科学史和科学的本质是其中之一。科学的大厦绝非一蹴而就,而是在无数次失败后,科学先驱们不屈不挠的钻研下不断地构建。21世纪的科学殿堂虽然已经富丽堂皇,但是仍在添砖加瓦。真理总是相对的,没有绝对的真理。有些理论尚不完善,有些假说尚待事实的支持。正如当作为支柱的理论、学说不能支撑某些实验现象时,必须对理论进行修正。生物学的发展从来没有脱离其他学科的渗透。生物科学史上无数的实例都受当时其他学科水平的推动或制约。科学的发展并不是一帆风顺的、线性的,而是螺旋上升、不断完善的。
例如,高中教材中有关酶的发现史的内容,介绍了300年间人们对酶的认识过程、探索方法、实验设计、结论及其分析,充分证实了这一点。
六、用生物科学史进行科学态度、
价值观教育以及爱国主义教育
结合科学史,向学生展示科学家在科学探索中体现出的实事求是、开拓创新的科学精神和自由探索、民主讨论、尊重事实和服从真理的科学态度,将会有助于学生形成对待科学的正确价值观。具体地讲,从事科学活动应持的价值观主要包括真实、自由、质疑、独创性、交流和合作。真实是进行科学活动的最基本价值观,寻求真实必然要重视自由探索和敢于质疑,不能唯书、唯上,只能唯实。
素质教育的一个重要方面,就是要培养学生的爱国主义品质。生物科学史中就包含着丰富的爱国主义内容。在生命科学领域内 ,我国科学工作者取得了许多令人瞩目的伟大成就,这些都可以增强学生的民族自豪感,激发学生爱国热情。例如:1965年,我国科学家在世界上第一次合成了具有全部生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素;1981年合成了具有全部生物活性的核酸——酵母丙氨酸转运核酸。另外,在教学过程中还可以向学生介绍我国古代在医药、农业方面的发明创造。以上这些都属于当时世界领先水平,是值得学生自豪的。它将激励着我们的莘莘学子为了祖国的明天而勤奋读书,使他们将来有所发明,有所创造,为早日实现中华民族的伟大复兴而奋斗。
七、用生物科学史进行科学精神、品质和情感教育
科学品质是一种非智力因素,它主要包括情感、意志、作风、态度等方面。因为这些品质具有强化学习过程的驱动作用,又对学生学习科学具有控制调节的反作用。良好的科学品质能使人乐于参与科学的学习与实践活动,并从中得到乐趣和满足;能使人有坚强的意志,表现出高度的自觉性、顽强性和自制性;还能使人具有谦虚谨慎、虚怀若谷的胸襟。有人曾说,第一流人物对于时代和历史进程的意义,在其道德品质方面,也许比单纯的才智成就方面还要大。
在生物科学史中就包含着许多关于生物科学家良好道德风范的故事,这些故事无疑就是道德教育的良好素材。如在讲孟德尔遗传规律时向学生介绍:孟德尔用豌豆等材料做实验发现了遗传规律,写的论文登在奥地利的一家地方性刊物上,但在当时并未受到人们的重视。一个世纪后,有三位科学家(荷兰的德弗里斯、德国的科论斯和奥地利原丘歇马克)在各自互不知晓、也不知道孟德尔论文的情况下,各自做了类似于孟德尔的实验,并且都写了相应的论文,然而他们在查阅了过去这方面的文章时,都意外地看到了孟德尔的论文,三人在以后发表的文章中都把发现的荣誉让给了孟德尔,而把自己的工作只说成是证实而已。这三位科学家不计个人名利、为人诚实的态度值得当今学生学习。
科学情感主要是指对科学的热爱,渴求科学知识,关心自然,对自然事物和所发生的现象具有好奇心,喜欢进行观察和探究;关心与社会密切相关的课题,具有社会责任感;努力追求真理,具有创新的欲望。科学情感在相当大程度上对学生努力学习科学知识起着远景动机的作用,同时也是他们将来走进社会后为国家和人民贡献力量,为人类造福的内在驱动力之一。对教学过程而言,它是指引和维持师生的教学行为,排除教学过程中遇到的障碍,高质量完成教学任务的必要保证之一。
一、遵循大纲,紧扣课本,全面进行基础复习。
考试大纲是高考命题的依据,也是我们复习备考的依据。在解读考试大纲时,除要关注考试范围、新增内容外,更应关注题型示例及样卷。它不但让我们对高考试卷的长度、题型的大致比例有所了解,更能告诉我们高考命题的趋势与走向。在教学复习过程中,如何根据《考试大纲》的能力要求,对学生进行有效的能力训练,是每个教师必须重点研究的内容,比如“正确理解、分析生物学中以图表、图解等表达的内容和意义,并用图表等多种表达形式准确地描述生物学现象和实验结果”。这里的理解和分析都是内因的心理过程,人们是无法观察和测量的,如何把这些要求变成具体的、可操作的、可观察测量的东西,生物学中图表类型及各自的特点,如何用其它表达形式描述生物学现象和实验结果等问题,就需要我们任课教师对《考试大纲》进行细致的解读和研究。
坚实的基础知识、基本技能是培养能力、提高素质的基础和保证。要立足于基础,也就是立足于生物学的基本概念、基本原理、基本规律和基本技能。高考虽然更加注重对学生能力和素质的考查,但不是不考基础知识。考查的内容不是知识的简单再现,而是灵活应用所学的知识综合分析和解决问题的能力。
二、注重理论联系实际,培养逻辑思维能力。
现实生活和许多社会问题的解释和解决需要更多学科知识的综合运用,加强逻辑思维能力的培养和考查既是时展的需要,也是理化生学科特点决定的。生物科综合测试,无论学科内还是学科间综合都着力于联系现代科技和社会生产生活热点问题。试题内容不拘泥于课本,设问不拘泥大纲,在此方面体现的非常明显。因此复习过程中密切联系实际,运用已有知识解决现实问题是一个值得特别注意的问题。新教材已在这方面下了很大的功夫,但主要还是放在了识记、了解、课外读等层次中,很难引起学生的注意,需要我们予以提示。因此,我们无论是上课还是在设计习题试题时都特别注意创设社会生产、日常生活、思想热点和科技发展情境,让学科知识尽可能由实际问题引出、贴近现实生活出题、结合生活实际设问,同时及时将一些有关生命现象的报道、动向介绍给学生,一方面培养学生将所学知识应用于生活实际,分析问题解决问题的能力;另一方面也让他们感到学有所用,培养其理论联系实际的学风、激发学习的主动性、创造性,同时还培养了学生阅读科技文章从中提取信息的能力及逻辑思维能力。如:复习基因工程等内容及时补充了人类基因组计划,并随时将最新消息提供给学生让他们阅读讨论,此外环境污染、光合作用、固氮作用等都注重了与实际的联系,并训练学生逻辑思维力。
三、重视知识的发现过程,提高探究思维能力。
发现知识的过程是科学本身的基本环节。生物科学发展史是一部人类发现生命、认识生命、改造生命的创造史,记录着人类创新的实践与探索,是前人留下的宝贵精神财富。其中重大科学发现的过程、经典科学研究的范例、中外科学家发明创造的动人事迹等,不仅使学生深刻理解了生物科学的基本概念、原理、规律,还培养了学生的创新意识,使学生获得了探究的方法和能力,也培养了学生的逻辑思维能力。如分析DNA是遗传物质的实验思路中,最关键的一环就是设法把DNA与蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA的作用。需要具备的技术手段是细菌、小白鼠的培养技术和DNA与蛋白质的提取分离技术、DNA的提纯技术等,科学成果的取得必须有技术手段作保证,技术的发展需要以科学原理为基础。另外光合作用的发现过程、生长素的发现过程等,也均可训练学生的探究思维能力。
四、重视实验,加强实验能力。
实验考核是生物学高考对学生能力考查的主要方式之一,也是复习难点。实验能力绝不是短期内培养起来的,也不是靠训练几套实验题就能达到的。在平时教学中,教师应充分利用课本中每一个实验的操作过程,让学生体会不同实验的原理、步骤,从中归纳出不同的实验类型。在实验的归类复习中,要让学生注意区别和比较验证性实验和探究性实验。要有目的、有意识地将教材中实验设计的基本思想、原理和方法渗透到新情境的实验设计中。培养学生领悟实验设计的思想,掌握实验的方法和技巧,循序渐进地提高学生的实验分析和操作能力,尤其是完成和设计实验的能力。
突出对实验能力的考查,联系实际,关注现实,是高考生物试题的另一大特点。这就要求我们复习时必须突出对实验的复习,通过复习实验提高自己的实验能力;要注意理论联系实际,注重与生物科学相关的生产、生活实际以及生物科技发展的热点。目前,许多同学对于生产和生活相对陌生,特别是在城市长大的学生,对农业生产一无所知。平时要养成关注现实、关注生活的习惯,关注人体健康,许多问题可以在生活中找到答案。
五、注重图表图解表述问题,形成思维迁移能力。
分析图表、图解的能力包括:观察能力、想象能力、推理能力、表达能力,能力的获得往往会转化为学生学习知识的动力。因此,教师不能忽视学生对图表、图解问题的分析能力的培养。
六、关注热点,联系实际,提升知识应用能力。