高中生物學教學中學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

蔣桂林

(江蘇省南京市第一中學 210001)

1952年，美國哈哈佛大學校長柯南特(J.B.Conant)在《科學中的普通教育》一書中首次提出“科學素養(yǎng)”(scientific literacy)一詞；1958年，美國斯坦福大學科學教育家赫德(P.D.HurD)將科學素養(yǎng)真正引入基礎教育。目前，經(jīng)過國內(nèi)外許多學者的研究與實踐，將科學素養(yǎng)概括為科學知識、科學的研究過程和方法、科學技術對社會和個人所產(chǎn)生的影響三個部分。高中生物學科廣泛涉及人類生產(chǎn)與生活實際，與當代許多重大現(xiàn)實的問題如人口、糧食、自然資源、環(huán)境保護、健康等密切相關，其基礎知識不僅包含生物生命活動的基本規(guī)律，而且涉及生物科學發(fā)展的一些熱點、難點問題；在科學研究過程及方法方面，生物學發(fā)展史的案例很多，其探索的過程中涉及觀察描述、類比分析、假說演繹、科學實驗等方法，這些方法也逐步發(fā)展成現(xiàn)代生物學的研究方法體系和研究框架；在科學技術對社會和個人所產(chǎn)生的影響方面，幾乎涉及人類生活的方方面面。因此，高中生物學教學培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的優(yōu)勢地位是其他學科無可比擬的。本文聯(lián)系高中生物學教學實踐，對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)提出以下認識與體會。

1 激趣導學

1.1 上好第一節(jié)課 “第一節(jié)課”指整個高中階段的學科第一節(jié)課，以及每學期該學科的第一節(jié)課，其教學設計要有明確的目標要求、主要內(nèi)容的介紹、學習方法的指導、評價的要求或?qū)W分認定的依據(jù)等，在內(nèi)容介紹時可準備一些與現(xiàn)實生活密切相關的、生動有趣的生物學實例，讓學生充滿好奇和期待，激發(fā)學生學習的愿望，為后續(xù)的教與學提供良好的氛圍。

1.2 情景創(chuàng)設 每節(jié)課的教學引入都必須創(chuàng)設合適的教學情境，讓學生在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、對比分析、聯(lián)系自我等情景中展開學習和討論，力求使他們的求知欲得到最大限度的滿足，以促進學習效率的最大化。

1.3 動手實踐 鼓勵學生積極參與小型教學活動，提高學生的動手實踐能力和解決問題能力。例如，通過細胞模型、DNA雙螺旋結構模型、小生態(tài)瓶的構建等制作實踐，使學生加深對學科知識的理解，同時也帶來美的享受和制作成功的喜悅；通過遺傳病的調(diào)查、環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查等活動的參與，使學生既了解社會，培養(yǎng)團隊協(xié)作的精神，又增強社會責任感，也激發(fā)學生學習科學知識的興趣。

2 史例剖析

2.1 科學探究過程與方法的學習 高中生物學教材中編排了光合作用發(fā)現(xiàn)的歷史，涉及海爾蒙特(比)、普里斯特利(英)、英根豪斯(荷)、薩克斯(德)、恩格爾曼(美)、魯賓和卡門(美)、卡爾文(美)等人的實驗，每一個研究設計的思路、觀察到的現(xiàn)象、得出的結論都值得分析和學習；探索遺傳物質(zhì)的三個著名的實驗(肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗、噬菌體的侵染實驗、RNA病毒重建實驗)，包括設計的思路、對比的理念、切合的現(xiàn)象分析等都讓人難忘，并從中受益。此外，“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”可讓學生對設置對照試驗有更加深刻的認識；孟德爾的豌豆雜交實驗不僅讓學生了解他成功的關鍵，還對選材、方法(從簡單到復雜)以及與其他學科(統(tǒng)計學)在生物科學研究中的作用有深刻的認識，對假說演繹法的具體流程也有深入的理解。

2.2 質(zhì)疑創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 美籍華人科學家徐道覺不迷信幾十年前權威細胞生物學家的有關人染色體數(shù)目(47、48)的結論，仔細研究、核對，確定了46條的結論[1]；近代消化生理學的奠基人、諾貝爾生理學獎獲得者俄國生理學家巴甫洛夫(I.P.Pavlov)在促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程中，當發(fā)現(xiàn)英國科學家斯他林(E.H.Starling)和貝利斯(W.M.Bayliss)的結果與他的結論大相徑庭后，又做了重復實驗，結果與斯他林和貝利斯的一模一樣，他深表遺憾地說“很明顯，我們失去了一個發(fā)現(xiàn)真理的機會！”[2]這些事例反映了即使是最偉大的科學家也有可能出錯，不能過于盲目迷信權威，要尊重科學、相信真理，同時要有質(zhì)疑的意識、創(chuàng)新的念頭，這樣才有可能會有新的發(fā)現(xiàn)、新的發(fā)展。

2.3 科學情懷的培養(yǎng) 科學研究不僅要方法科學、選材正確、分析合理，還要有實事求是、質(zhì)疑創(chuàng)新、堅持不懈的科學態(tài)度和科學精神。光合作用的發(fā)現(xiàn)歷經(jīng)一個半世紀，植物生長素的發(fā)現(xiàn)、人類染色體數(shù)目的確定都經(jīng)歷了數(shù)十年，孟德爾一生發(fā)現(xiàn)了遺傳的兩大定律，可他在世時都沒有得到認可，直到他去世十幾年后才被確認。這些事例都告訴我們，科學研究永無止境，必須耐得住寂寞，經(jīng)得起考驗，要持之以恒。而DNA雙螺旋結構模型的建立、林德曼能量傳遞效率的十分之一定律等事例激勵年輕一代要有追求，成功的黃金階段不容錯過。

3 體驗探究

3.1 基礎實驗原理及技能的掌握 高中生物學教材含20多個基礎實驗，每一個實驗的原理、方法、步驟的基礎性都很強，對深入理解基礎知識、學會基本探究方法、對未來創(chuàng)新實踐具有十分重要的作用。作為科學素養(yǎng)的重要組成部分，一定要把基礎實驗的原理搞明白、每一步操作的原因都弄清楚，把基礎打牢，把基本技能掌握好。

3.2 動手進行設計及操作 在掌握一定基礎知識的前提下，要勤于實踐，大膽探索。例如，探究影響酶活性的因素時，可讓學生自行設計一些對照試驗，來判斷溫度、pH等對酶活性的影響，設計過程中還要考慮底物、反應條件、變量(自變量、因變量、無關變量)、檢驗等因素，學會根據(jù)實驗現(xiàn)象來分析得出正確的結論等。

3.3 研究性學習 既可以作為生物學科課程內(nèi)的一種學習方式，對某些問題進行研究性質(zhì)的學習；也可以單獨作為一門課程，以學生自己感興趣的一些問題結合學科學習開展課題研究。無論哪種方式，對于提升自己的研究能力、加深對所學教材知識的理解都有十分重要的作用。

4 聯(lián)系實際

4.1 聯(lián)系生產(chǎn)實際 高中生物學教學聯(lián)系生產(chǎn)實際的例子較多，如育種方式(誘變育種、單倍體育種、多倍體育種、雜交育種、轉(zhuǎn)基因育種、體細胞雜交育種等)、生物防治、生態(tài)工程建設、生態(tài)農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)、無土栽培、扦插與嫁接、植物組織培養(yǎng)、利用激素進行繁育和處理等。

4.2 聯(lián)系生活實際 如事關人體健康的(體溫調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)、水鹽平衡的調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)等，糖尿病、遺傳病、病毒性與細菌性疾病、癌癥的預防、基因診斷與基因治療、單克隆抗體、器官移植等)、事關人體生活環(huán)境的(致癌因子、環(huán)境污染、自然資源的保護開發(fā)與利用)、日常生活要接觸到的(釀酒、醋、消毒與滅菌、營養(yǎng)的全面與均衡等)、人與自然和諧關系的(食物鏈、食物網(wǎng)、種內(nèi)關系、種間關系、生態(tài)平衡、物質(zhì)循環(huán)、能量流動、可持續(xù)發(fā)展等)等。

4.3 聯(lián)系社會熱點 如人口問題(種群數(shù)量增長的規(guī)律)、轉(zhuǎn)基因食品的安全問題、克隆技術帶來的倫理學問題，以及艾滋病的預防、生物防治與農(nóng)藥污染、環(huán)境污染(水、大氣、噪聲、霧霾等)、生物武器、轉(zhuǎn)基因生物與物種入侵等問題。

5 領悟提升

5.1 總結提煉 高中生物學在學生科學素養(yǎng)培養(yǎng)方面的內(nèi)容比比皆是，每堂課、每個活動都會有一定的體現(xiàn)，關鍵是學生是否感悟、體會到其中的含意?？勺寣W生在完成學科作業(yè)之余增加一項內(nèi)容，寫出其學后所思、所得，長短均可，慢慢地思考、總結、提煉就會提高科學素養(yǎng)。

5.2 拓寬加深 生物學科發(fā)展日新月異，除學好高中生物學教材內(nèi)容外，通過資料查找、網(wǎng)上學習、參觀自然博物館和科研院所的實驗室等會使學生對所學知識有更深入的了解，對科學研究的內(nèi)涵會有更加深刻的認識，對提高學生的科學素養(yǎng)也大有益處。

5.3 聯(lián)想關注 生活中處處可遇生物學，也必然會涉及生物學知識，要用科學的眼光、科學的思維、生物學的知識去聯(lián)想、釋疑、解惑，讓學生處處感受科學的魅力；社會上常有一些與生物科學相關的熱點、難點問題，如轉(zhuǎn)基因食品的爭論、某新疾病的出現(xiàn)、疑難雜癥的解決等都跟生物科學的發(fā)展有關，讓學生關注，進一步加深對生命科學重要性的認識，自覺提高自身的科學素養(yǎng)。