高中生物學(xué)教學(xué)到底要教什么

許東升

(江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 210003)

高中生物教學(xué)的基本問題有兩個(gè)：教什么和怎么教。前者關(guān)乎教學(xué)內(nèi)容；后者關(guān)乎教學(xué)手段和方式。教學(xué)內(nèi)容決定著教學(xué)方式，教學(xué)形式服務(wù)教學(xué)內(nèi)容。高中生物學(xué)教學(xué)最為關(guān)注的應(yīng)該是教什么，大多數(shù)教師通常認(rèn)為教學(xué)就是將教材中顯性的知識(shí)傳授給學(xué)生，而真正的教學(xué)不只是知識(shí)的傳授，更應(yīng)注重學(xué)科背后隱性的知識(shí)的教學(xué)，例如生物學(xué)科思想、實(shí)驗(yàn)研究的方法和過程、科學(xué)探究的精神，學(xué)科的美育、生命觀念、社會(huì)責(zé)任等，因?yàn)檫@些是高中生物學(xué)教學(xué)的精髓。

1 教學(xué)科思想

生物學(xué)知識(shí)的教學(xué)只是信息的傳遞，而生物學(xué)科思想的教學(xué)才能使學(xué)生形成觀點(diǎn)和技能。高中生物學(xué)教學(xué)的根本目的應(yīng)是讓學(xué)生掌握具有普遍意義和廣泛遷移價(jià)值的規(guī)律性的知識(shí)，即生物學(xué)科的思想。

生物學(xué)科的思想是指人們通過對(duì)生物學(xué)知識(shí)深入的研究和認(rèn)識(shí)而抽象出來的對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。它是高中生物學(xué)知識(shí)的靈魂，是教材顯性知識(shí)的升華與結(jié)晶，它支配著教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。在平時(shí)生物學(xué)教學(xué)中，將學(xué)科思想浸入學(xué)生的思想中，達(dá)到潤物細(xì)無聲的效果。生物學(xué)科思想較多，例如生物體的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的思想；對(duì)生命世界應(yīng)朝微觀和宏觀兩個(gè)方向進(jìn)行認(rèn)識(shí)的思想；生命世界中無論是細(xì)胞、個(gè)體還是生態(tài)系統(tǒng)都是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的體系的思想；生物是在不斷進(jìn)化的思想；研究生命活動(dòng)現(xiàn)象和規(guī)律的方法通常是從特殊到一般，再從一般到特殊的思想；開展實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)是先觀察后實(shí)驗(yàn)、再實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的思想；生命體代謝中的矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一的辯證唯物主義思想；人類開發(fā)自然資源應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展的思想等。

高中生物學(xué)教材蘊(yùn)涵著豐富的生物學(xué)科思想，這些思想潛藏在教材的字里行間，需要教師進(jìn)行深入分析、提煉才能顯露出來。此類傳授會(huì)提升教學(xué)效果，同時(shí)也會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和思維方式。

2 教實(shí)驗(yàn)方法

生物學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，大量的學(xué)科知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn)獲得的。科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究是對(duì)生命世界認(rèn)識(shí)的最有效的方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》要求完成的重要內(nèi)容。高中生物學(xué)教學(xué)規(guī)定考查的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖多達(dá)20個(gè)，但實(shí)驗(yàn)的方法和思想?yún)s有著相似性。

生物學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)有驗(yàn)證類、調(diào)查類、探究性實(shí)驗(yàn)等，其中探究類實(shí)驗(yàn)是研究和發(fā)現(xiàn)生物學(xué)規(guī)律的重要方法。在探究類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的是教會(huì)學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)的具體方法和步驟。實(shí)驗(yàn)步驟通常列為四步：①對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行均等分組并標(biāo)號(hào)；②用實(shí)驗(yàn)變量對(duì)各組實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理，處理后置于適宜且相同的環(huán)境中培養(yǎng)、反應(yīng)或生長等；③對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行觀察、測(cè)量、統(tǒng)計(jì)等獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；④對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、交流等并得出相關(guān)結(jié)論。探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循五個(gè)原則：對(duì)照的原則、等量的原則、單一變量的原則、平行重復(fù)的原則、科學(xué)性原則等。同時(shí)要學(xué)生明確每個(gè)原則的目的和意義，這是科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心和靈魂。

選擇科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。生物學(xué)發(fā)展史上，科學(xué)家所采用的大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是值得學(xué)習(xí)的。最初人們所用的觀察法、解剖法，是對(duì)生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)進(jìn)行的認(rèn)識(shí)。隨著物理學(xué)、化學(xué)等科學(xué)技術(shù)手段的不斷改進(jìn)，人們對(duì)生命的研究進(jìn)入微觀的分子水平，從而開啟了對(duì)生命的微觀的生理學(xué)的研究的大門。例如，利用放射性同位素標(biāo)記法研究發(fā)現(xiàn)DNA分子是遺傳物質(zhì)、DNA分子的半保留式復(fù)制、光合作用過程中氧的來源和碳的轉(zhuǎn)移途徑等；利用核磁共振、X衍射線晶體射法研究觀察蛋白質(zhì)和DNA的三維空間結(jié)構(gòu)，為DNA分子的雙螺結(jié)構(gòu)的揭密及蛋白質(zhì)工程的發(fā)展提供直接的證據(jù)；隨著化學(xué)科研技術(shù)水平的提高，用分光度來估計(jì)蛋白質(zhì)分子大小，用電泳技術(shù)分離蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子等；PCR儀的發(fā)明使DNA分子在體外進(jìn)行擴(kuò)增成為了可能，很大程度上推動(dòng)了基因工程的發(fā)展等。孟德爾和摩爾根等都用假說演繹法發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)中的三大遺傳定律，薩頓用類比法發(fā)現(xiàn)了基因和染色體之間的關(guān)系；生物學(xué)家還通過數(shù)學(xué)建模的方式研究種群數(shù)量變化的規(guī)律，用物理建模的方式研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)等。學(xué)習(xí)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)前選擇科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法是實(shí)驗(yàn)中非常重要的一環(huán)。

3 教探究精神

生物學(xué)家在探索發(fā)現(xiàn)生命活動(dòng)的規(guī)律時(shí)所經(jīng)歷的曲折的、復(fù)雜的思維過程，對(duì)數(shù)據(jù)分析、歸納整理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的總結(jié)，甚至推翻實(shí)驗(yàn)結(jié)論重新開展研究，重復(fù)實(shí)驗(yàn)不斷完善科學(xué)的結(jié)論等都是值得學(xué)生學(xué)習(xí)的經(jīng)典素材。每個(gè)科學(xué)結(jié)論的背后都飽含著許多甚至幾代科學(xué)家所經(jīng)歷的艱辛的科研歷程。這些在教材中往往沒有用較多的篇幅進(jìn)行介紹，但這恰恰又是生物學(xué)課堂應(yīng)特別關(guān)注的，而且教師需要通過精心設(shè)計(jì)，將教材中這些簡(jiǎn)潔的語句激活，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，深刻領(lǐng)會(huì)科學(xué)家勇于探索、思維不斷攀升的過程。

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思想比實(shí)驗(yàn)方法更為重要，實(shí)驗(yàn)思想引領(lǐng)著實(shí)驗(yàn)研究的方向與進(jìn)展。例如在發(fā)現(xiàn)DNA分子是遺傳物質(zhì)的過程中，格里菲思通過實(shí)驗(yàn)提出了“S型細(xì)菌中可能存在著某種轉(zhuǎn)化因子”，但由于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)思想的局限性和方法落后而沒有得到深入研究。不過，格里菲思雖然沒有得到科學(xué)的結(jié)論，但他提出的問題是非常有價(jià)值的。16年后，美國微生物學(xué)家艾弗里在前人研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)努力，采用將S型菌的各種成分彼此分開單獨(dú)研究它們的遺傳作用的思想方法，找到了DNA是S型細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化因子。這種思想方法決定了艾弗里對(duì)科學(xué)的研究邁上了新高度。但艾弗里卻限于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平，不能將DNA與蛋白質(zhì)100%完全分離開，而使實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說服力不足。14年后，蔡斯和赫爾希通過不懈努力，找到了更合適的材料——噬菌體，采用了放射性同位素標(biāo)記法科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈C明了DNA是遺傳物質(zhì)。在探索DNA分子是遺傳物質(zhì)的歷史長河中，三個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究依次是經(jīng)歷了對(duì)結(jié)論的猜想—實(shí)驗(yàn)探究得出初步結(jié)論—繼續(xù)完善實(shí)驗(yàn)—科學(xué)結(jié)論等階段。生命科學(xué)的研究歷史中，這樣的例子還很多。如生長素的發(fā)現(xiàn)、胰島素的發(fā)現(xiàn)、DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建、DNA分子半保留式復(fù)制、遺傳密碼子的破譯、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的構(gòu)建、光合作用的生理過程的研究與發(fā)現(xiàn)等?？茖W(xué)家在攀登生命科學(xué)高峰的實(shí)踐中，處處都富含著科學(xué)探究的精神，其中的心路歷程是值得學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒的。

4 教學(xué)科美育

美育是素質(zhì)教育的重要組成部分，也是高中生物學(xué)教學(xué)不可缺少的元素之一。生物界豐富多彩，生生不息，是美的源泉，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行美育教育的有效素材。生物學(xué)教師要積極挖掘生物學(xué)中的美，把審美教育滲透到具體的教學(xué)中去，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)生命科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，美感得到升華，愛生命，愛世界。生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，無論是生命體本身，還是生命活動(dòng)過程處處都有美。生物學(xué)中美的種類很多，有宏觀之美、微觀之美、進(jìn)化之美、和諧之美、平衡之美等。

大自然是最好的科學(xué)家和藝術(shù)家，植物在漫長的的進(jìn)化過程中，始終遵循著力學(xué)和生物學(xué)最優(yōu)法則，其中蘊(yùn)含著比人類現(xiàn)今所能理解和認(rèn)識(shí)的更深層次的美學(xué)內(nèi)容。例如，植物界中花朵的結(jié)構(gòu)美、對(duì)稱美、周期美、勻稱美、均衡美等；動(dòng)物界中的保護(hù)色、警戒色、擬態(tài)，鳥類的流線體形和魚類的梭形等都是自然界造化美的具體表現(xiàn)；微觀世界中，新陳代謝過程中酶的催化始終遵循著正確、經(jīng)濟(jì)、高效、專一性的原則，其生物體內(nèi)新陳代謝的規(guī)律為現(xiàn)代管理學(xué)提供了最好的模式；最典型的微觀之美當(dāng)屬DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,“像兩條相互纏繞的美麗飄帶”,輕盈歡快，飄逸動(dòng)感，蘊(yùn)含著“波浪式前進(jìn)和螺旋式上升“的積極思想，其結(jié)構(gòu)極大地豐富了建筑學(xué)家的想象力。DNA分子更重要的作用是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物之間的差異根本原因是DNA分子的差異，每個(gè)個(gè)體都力求把自己的DNA準(zhǔn)確無誤地傳給后代。因此，在進(jìn)化的長河中，DNA的復(fù)制具有一套避免出錯(cuò)的機(jī)制，它包括RNA引物、錯(cuò)誤修復(fù)、保證自身的穩(wěn)定之美等。

生物進(jìn)化史中的“生物重演律”揭示了生物在個(gè)體發(fā)育中重現(xiàn)其祖先的主要進(jìn)化階段，或者說個(gè)體發(fā)育史是系統(tǒng)發(fā)育史的簡(jiǎn)單而迅速的重演，這一規(guī)律充分體現(xiàn)了作為部分的個(gè)體與作為整體的系統(tǒng)之間的和諧一致之美，通過對(duì)個(gè)體發(fā)育的觀察與研究揭示了生物進(jìn)化的歷程，表明生物的進(jìn)化是一個(gè)不斷完美的過程。

5 教學(xué)科結(jié)構(gòu)

教學(xué)需要教學(xué)生既要把書讀厚，又要把書讀薄。帶領(lǐng)學(xué)生把書讀厚就是需要教師以教材為藍(lán)本去教，常以教材中核心概念為關(guān)鍵詞，通過互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料，拓寬學(xué)生知識(shí)面；通過討論，啟發(fā)學(xué)生深入研究與思考，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)向縱深方向發(fā)展，把基本概念、原理及知識(shí)點(diǎn)想明白。同時(shí)教會(huì)學(xué)生自己查閱資料，掌握學(xué)習(xí)的方法，這是教育本質(zhì)所在，這樣書自然就越讀越厚。讀薄，就是要求抓住教材中的主線和知識(shí)結(jié)構(gòu)的脈絡(luò)，抓住各章節(jié)內(nèi)容之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系，形成對(duì)教材的局部掌握與整體認(rèn)識(shí)，使學(xué)習(xí)的知識(shí)條理化、系統(tǒng)化，明確各章節(jié)之間嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)既見樹木又見森林。高中生物學(xué)教材的三個(gè)必修模塊介紹的知識(shí)有著清晰的知識(shí)體系，它從分子→細(xì)胞→個(gè)體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)，由微觀到宏觀在不同的層次對(duì)生物界進(jìn)行了闡述。這是隱藏于教材中的一根暗線，是學(xué)生必須清楚的。當(dāng)學(xué)生掌握了這條暗線，自然會(huì)架構(gòu)高中生物學(xué)知識(shí)的框架，從而對(duì)所學(xué)知識(shí)一目了然。由于生物的結(jié)構(gòu)決定了功能，所以無論介紹細(xì)胞、器官、系統(tǒng)還是生態(tài)系統(tǒng)都是從結(jié)構(gòu)入手，然后介紹功能；介紹生理功能時(shí)依次是生理過程、影響因素及應(yīng)用。

可見，只有找到知識(shí)之間的聯(lián)系及共性，對(duì)學(xué)科知識(shí)體系通曉義理、融會(huì)貫通，才能在教學(xué)時(shí)達(dá)到觸類旁通、左右逢源的效果。