與學(xué)生一道作生物科學(xué)探索者

楊守菊

(山東省東營市教育科學(xué)研究院 257091)

科學(xué)教育的一個重要目標(biāo)是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的人。義務(wù)教育階段的生物學(xué)課程是科學(xué)教育的重要領(lǐng)域之一，以提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)為主要目的。中學(xué)時期是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識、掌握科學(xué)方法、培養(yǎng)科學(xué)精神，樹立正確的人生觀和價值觀的一個重要時期。美國《國家科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出：科學(xué)學(xué)科(理科)的教師，就是科學(xué)界派往課堂的代表。由此演繹，生物學(xué)教師也應(yīng)是生物科學(xué)界在課堂上的代表。因此，站在學(xué)生發(fā)展的角度，站在生物學(xué)科責(zé)任的高度，在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)大膽嘗試，力求做到“凝視課標(biāo)、平視教材、仰視學(xué)生、審視經(jīng)驗”，讓科學(xué)探索成為生物課堂教學(xué)的主旋律，引領(lǐng)學(xué)生享受探索的魅力，和學(xué)生一道做科學(xué)探索者，著力提升生物科學(xué)素養(yǎng)。

1 凝視課標(biāo)，明晰生物科學(xué)探索藍(lán)圖

課程標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)國家意志，是教學(xué)的依據(jù)，是科學(xué)探究的藍(lán)圖，也是最基本的教學(xué)要求。作為學(xué)科教師，應(yīng)該用集中精力、聚精會神的“眼光”，透徹領(lǐng)悟課程標(biāo)準(zhǔn)，才能使其不“走形”、不“變樣”，落實本真和內(nèi)核。

例如，學(xué)習(xí)“生物進(jìn)化的主要?dú)v程”時，《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡稱“課標(biāo)”)上的“實例9 生物進(jìn)化主要?dú)v程拼圖游戲”所提供的“生物進(jìn)化樹”是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要材料。生物進(jìn)化樹描繪了生物進(jìn)化的歷程——從“樹根”到“樹梢”代表地質(zhì)年代的延伸，“樹干”代表不同生物類群的共同祖先，“樹枝”代表相互關(guān)聯(lián)的各個生物類群的進(jìn)化線索。在探討問題“生物進(jìn)化的主要?dú)v程是怎樣的”時，根據(jù)“生物進(jìn)化樹”，所得出的結(jié)論是“因為營養(yǎng)方式的不同，原始生命進(jìn)化為原始單細(xì)胞藻類和原始單細(xì)胞動物，然后在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)化，最終形成了現(xiàn)在豐富多彩的動物和植物類群?！蹦敲?，細(xì)菌、藍(lán)藻等原核生物，身居何處？學(xué)生的困惑對“生物進(jìn)化樹”的學(xué)習(xí)提出更高的要求。面對這種情況，應(yīng)該采取怎樣的態(tài)度？課堂探討的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何修正這個“小瑕疵”上。課后，學(xué)生紛紛查閱資料，在嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的交流中，在智慧的互動碰撞中，師生一致商定，將“樹根”基部稍作延長，此處衍生出原核生物和真核生物，將細(xì)菌、真菌、病毒也列席其中，這樣“生物進(jìn)化樹”更加枝繁葉茂了。這看似小小的完善，卻凝聚了師生對科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)精神的追尋。同時，完善后的“生物進(jìn)化樹” 沒有 “生物” 缺席，貫通了前面的學(xué)習(xí)，梳理了生物次第進(jìn)化的順序。 這樣的探索，不畏權(quán)威，不懼成見，真正體現(xiàn)了尊重科學(xué)、敬畏科學(xué)。

又如在學(xué)習(xí)要求上，明確課標(biāo)是基本的學(xué)習(xí)要求，可以依據(jù)學(xué)生實際，力所能及地超越拔高。如課標(biāo)對“概述生物進(jìn)化的主要?dú)v程”的活動建議為“利用自制的‘生物進(jìn)化主要?dú)v程’拼圖游戲板開展拼圖競賽。”其具體要求描述是：自制生物進(jìn)化拼圖板，即在長方形紙板上畫進(jìn)化樹，再分割成不同的形狀，剪成小圖塊。分小組參與拼圖競賽，比一比哪一小組配合得好，能迅速而準(zhǔn)確地把進(jìn)化樹重新拼合起來。筆者發(fā)現(xiàn)，拼圖游戲中，學(xué)生只是簡單動手，就能將進(jìn)化樹分割出的小塊重新組合在一起，因為即使不知道生物進(jìn)化歷程，只要相鄰的圖塊能“無縫隙”契合在一起，那就證明拼圖成功，其中缺乏對生物學(xué)科知識的理解與應(yīng)用，難以展示學(xué)生的思維含量。教學(xué)實踐中，筆者對這一活動進(jìn)行了“升級改造”：嘗試用硬紙板、白紙、鐵絲、膠水、彩筆等材料，設(shè)計制作生物進(jìn)化樹模型并說明依據(jù)。小組間展示交流，評選出既科學(xué)又美觀的優(yōu)秀作品。

這樣的“升級改造”收到了令人歡欣鼓舞的效果。一是所選用材料來自生活物品，豐富了教學(xué)資源；二是滿足了孩子“玩”的天性，學(xué)生們參與積極；三是設(shè)計進(jìn)化樹的過程，正是對學(xué)科知識的再加工再深入的過程，思維含量大增，可謂“一箭三雕”。

2 平視教材，生成生物科學(xué)探索素材

“教材既是教師開展教學(xué)活動的基本素材，又是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要材料?！?葉圣陶先生說“教材無非是個例子”。新課程背景下，生物學(xué)教學(xué)已不再把教材看作是教學(xué)的“圣經(jīng)”和不可改變的“規(guī)條”，而把它看作是一種教學(xué)過程中重要的課程資源，需要加以創(chuàng)造性利用、可以加工改造的素材。新課程倡導(dǎo)創(chuàng)造性地和個性化地使用教材，這意味著師生成為“課程的創(chuàng)生者”，從“教教材”轉(zhuǎn)化為“用教材來教”。生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)精心研讀教材，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H和學(xué)生情況，創(chuàng)造性地對教材進(jìn)行“二次開發(fā)”，以“平視”的心態(tài)，生成既有利于自己教學(xué)、又能滿足學(xué)生發(fā)展需要的科學(xué)探索的素材，更好地服務(wù)于教學(xué)。教師可以根據(jù)教學(xué)實際需要調(diào)整章節(jié)內(nèi)容或者活動的先后順序，重新安排某些內(nèi)容的順序，或適當(dāng)更換教材的例子，達(dá)到教學(xué)“效益最大化”。

例如，在“細(xì)菌”一節(jié)中，教材安排了三個內(nèi)容，依次是“細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)”“細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)”和“細(xì)菌的生殖”。而課程標(biāo)準(zhǔn)對此部分內(nèi)容的具體要求是“描述細(xì)菌的主要特征及其與人類生活的關(guān)系”，加之學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課上已經(jīng)對細(xì)菌有所了解，于是，教師可利用學(xué)生已有的知識儲備和生活經(jīng)驗，直接進(jìn)行細(xì)菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生殖等的教學(xué)，這也是學(xué)生最為關(guān)注和感興趣的內(nèi)容。這樣，本節(jié)的教學(xué)順序調(diào)整為“細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)”“細(xì)菌的生殖”和“細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)”。 實踐證明，將“細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)”放在最后，收到了良好的教學(xué)效果。因為，隨著對細(xì)菌的了解逐步深入之后，學(xué)生心中最為困惑的一個問題就是“細(xì)菌如此微小，又是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？”自然而然，細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)史會幫他們解開謎團(tuán)。更為重要的是，在學(xué)習(xí)“細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)”內(nèi)容時，學(xué)生深深認(rèn)識到科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)是建立在縝密的思維和精細(xì)的實驗基礎(chǔ)上的，生物科學(xué)素養(yǎng)悄然植入學(xué)生心底。

3 仰視學(xué)生，尊重生物科學(xué)探索的主體

探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在好奇心驅(qū)使下，通過類似于科學(xué)家的科學(xué)探究活動的方式獲取科學(xué)知識，并在此過程中學(xué)會科學(xué)的方法、技能以及思維方式，形成科學(xué)觀點(diǎn)、樹立科學(xué)精神的一種十分豐富的學(xué)習(xí)活動。教師在生物學(xué)教學(xué)中，應(yīng)提倡并踐行“仰視學(xué)生，尊重科學(xué)探索的主體”的理念，真正落實學(xué)生的主體地位，使整個課堂充滿生命活力，促進(jìn)了學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造才能的發(fā)展。

首先，鼓勵學(xué)生多“思”。教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極思考，樂于探究，并贊許學(xué)生在大膽質(zhì)疑中所展現(xiàn)出的求知欲望和探索精神。例如，在“綠色植物的光合作用”一節(jié)教學(xué)中，當(dāng)學(xué)習(xí)了綠色植物是通過光合作用制造有機(jī)物來獲得營養(yǎng)后，學(xué)生可能提出：是不是所有植物都可以進(jìn)行光合作用？不同顏色的光對光合作用有怎樣的影響呢？等問題。在學(xué)習(xí)“莖的結(jié)構(gòu)”時，提出：木本植物的莖逐年增粗是因為形成層的活動，那么，玉米、小麥植株長大后的莖也要比幼苗的莖粗得多，這是為什么？學(xué)習(xí)“白細(xì)胞有防御保護(hù)作用，人體發(fā)炎時，白細(xì)胞增多，能殺滅病菌”時，有學(xué)生問：白血病也是白細(xì)胞增多，為什么又有害呢？……為了求得正確答案，教師可要求學(xué)生查閱資料，討論交流，教師再加以引導(dǎo)、點(diǎn)撥，學(xué)生在循序漸進(jìn)的“思”中錘煉自己，為探究能力的提高鋪設(shè)了一條“高速路”。

其次，支持并鼓勵學(xué)生多“做”。生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)支持學(xué)生動手實踐。例如，學(xué)習(xí)“探究種子萌發(fā)的條件”時，引導(dǎo)學(xué)生用生活中常見的物品，如水杯、過濾網(wǎng)、鐵絲等制作 “種子萌發(fā)條件綜合實驗裝置”，巧妙地用一套裝置代替原來教材中的三套裝置，使實驗變得簡單、易于操作。相信學(xué)生有著無窮的潛力，信任學(xué)生的創(chuàng)造力，從而成就學(xué)生的智慧。

4 審視經(jīng)驗，用實證奠定科學(xué)探索基石

對每一生命現(xiàn)象的研究都要經(jīng)過大量的實驗，充分的論證才能得出結(jié)論?！耙詫嵶C為判別尺度”是科學(xué)的基本特點(diǎn)之一。實證，即實際的證明，確鑿的驗證。實證精神是一種客觀的態(tài)度，在思考和研究中盡力地排除主觀因素的影響，盡可能精確地揭示出事物的本來面目。生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)注重向?qū)W生傳遞“審視經(jīng)驗，用實證奠定科學(xué)基石”的科學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實證精神。

一是在探究活動中修正經(jīng)驗，體驗實證精神。在生物學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)重視指導(dǎo)學(xué)生收集資料、尋找證據(jù)、檢驗假設(shè)……通過實證，修正已有經(jīng)驗，用事實證明自己的觀點(diǎn)。例如，在探究“種子萌發(fā)的外界條件”時，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗，對其進(jìn)行大膽猜測。有學(xué)生說：植物長在土壤里，土壤應(yīng)該是種子萌發(fā)的條件；有的說：活細(xì)胞都要進(jìn)行呼吸作用，空氣應(yīng)該是萌發(fā)的條件；有的說植物生活需要水，水自然也應(yīng)該是萌發(fā)條件之一；有的說：萬物生長靠太陽，種子萌發(fā)也需要光……但到底誰的猜測是正確的？一時間爭議聲此起披伏。最終解決方案是學(xué)生以小組為單位對各條件進(jìn)行了實驗探究，在事實面前，種子萌發(fā)的條件“不爭自明”，從而修正了“前科學(xué)概念”。

二是在生物學(xué)史中審視經(jīng)驗，感悟?qū)嵶C精神。在生物學(xué)教學(xué)中融合科學(xué)史實，有助于學(xué)生養(yǎng)成批判質(zhì)疑、客觀實證的科學(xué)精神。例如，學(xué)習(xí)“光合作用的原料”這一內(nèi)容時，教師問：“植物種于土壤，能不斷地生長。植物為什么會生長呢？你怎樣猜測？”學(xué)生推測“植物種在土壤，植物的生長當(dāng)然來源于土壤?！苯處熃榻B：“公元前3世紀(jì)，古希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為，小小的種子之所以能夠長成參天大樹，完全依靠于土壤。果真是來自土壤嗎？來看17世紀(jì)，比利時科學(xué)家范·海爾蒙特的實驗……”“如果亞里士多德的結(jié)論是正確的，你推測一下，5年后柳樹增加的重量與土壤減少的重量是怎樣的關(guān)系？” 學(xué)生推測后，展示海爾蒙特的實驗結(jié)果：柳樹重量增加了80多千克，而土壤的質(zhì)量減少了不到100克。“根據(jù)這一事實，海爾蒙特會提出什么觀點(diǎn)？據(jù)你了解該結(jié)論完全正確嗎？……”在對光合作用原料的探究中，運(yùn)用生物學(xué)史重現(xiàn)生物學(xué)成果產(chǎn)生發(fā)展的情境，可使學(xué)生感悟到科學(xué)精神也是實事求是的精神——“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。