對美國教材《生物?生命的動力》的典型實(shí)驗(yàn)分析和啟發(fā)

摘 要：現(xiàn)就讀于山西師范大學(xué)教師教育學(xué)院，學(xué)科教學(xué)生物專業(yè)

摘 要：美國高中主流理科教材《生物·生命的動力》中有許多實(shí)驗(yàn)板塊內(nèi)容豐富，精簡短小，易于操作而且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都注重細(xì)節(jié)。通過對其典型的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，給我們生物教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考意見，切實(shí)提高教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力。

關(guān)鍵詞：迷你實(shí)驗(yàn)；技能實(shí)驗(yàn)；調(diào)查實(shí)驗(yàn)；美國教材

一、 實(shí)驗(yàn)分析

美國教材《Biology：The Dynamics of life》是美國麥格勞-希爾在2004年著的，它的中文譯本是《生物·生命的動力》其中涉及202個(gè)實(shí)驗(yàn)其中“生物實(shí)驗(yàn)”39個(gè)，“迷你實(shí)驗(yàn)”80個(gè)，“技能實(shí)驗(yàn)”83個(gè)。其中最典型的有三種類型的小實(shí)驗(yàn)：迷你實(shí)驗(yàn)、技能實(shí)驗(yàn)、調(diào)查實(shí)驗(yàn)。每一種實(shí)驗(yàn)都有自己的特色，都注重細(xì)節(jié)。美國教材回歸生活實(shí)際，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)到的生物學(xué)知識解釋生活中的現(xiàn)象。教材中最典型的迷你實(shí)驗(yàn)有藥物標(biāo)簽的使用；繪制圖表——繪制胚胎長度表；紋路的形成；轉(zhuǎn)錄和翻譯等等。

技能實(shí)驗(yàn)例如同源染色體的辨別；用4種堿基組成的代碼來表示所有的蛋白質(zhì)；或者是解釋數(shù)據(jù)，解決問題，然后理性思維如癌癥發(fā)病率的差異、自然選擇的觀察方法或是得出結(jié)論，解決問題然后理性思維如細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸或者是繪制與運(yùn)用圖表，解決問題，然后理性思維如鐮刀形細(xì)胞貧血癥；噪音的危害等；最典型的調(diào)查實(shí)驗(yàn)有標(biāo)志重捕法，如何確定動物種群的大??；測量呼吸速率等等。

二、 教學(xué)理念

美國教材中的實(shí)驗(yàn)貫徹了培養(yǎng)學(xué)生理性思維的能力，基于事實(shí)和證據(jù)，以嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物，解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力，在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置一些邏輯性的步驟，讓學(xué)生在交流中發(fā)展自己的“理性思維”；以邏輯為指引進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析，讓學(xué)生在實(shí)踐中鍛煉自己的“理性思維”；在課后習(xí)題中設(shè)置開放性的問題，比如人類基因組數(shù)據(jù)的測定中的第二小題：在步驟G中運(yùn)用了什么假設(shè)？引發(fā)學(xué)生思考、提出問題，有助于學(xué)生的邏輯思維能力和提出問題能力，從而發(fā)展學(xué)生的理性思維素養(yǎng)；針對實(shí)驗(yàn)完要分析的問題，要求小組討論，作出假設(shè)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力和質(zhì)疑能力的培養(yǎng)。

三、 教學(xué)過程

整個(gè)教學(xué)過程以學(xué)生為中心，基本上的教學(xué)流程都是先有導(dǎo)入，引出本節(jié)片段教學(xué)內(nèi)容，接下來給學(xué)生分發(fā)教學(xué)資料和各式各樣的教具，然后引出步驟，組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行活動，通過自己的計(jì)算得出最后的結(jié)論。教師根據(jù)學(xué)生的計(jì)算結(jié)果帶領(lǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，處理實(shí)驗(yàn)后邊所帶的問題，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的理性思維，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析步驟中的邏輯。

例如，在“人類基因組序列的鑒定”的迷你實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來初步了解人類基因組的大小。通過給學(xué)生提問設(shè)疑：據(jù)估計(jì)，人類基因組含有30億個(gè)堿基對。如果把一個(gè)細(xì)胞中的所有遺傳信息印在400頁的厚書里，這些書會占用多少空間呢？學(xué)生通過自己計(jì)算，然后分析數(shù)據(jù)，處理實(shí)驗(yàn)后邊所帶的問題，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的理性思維，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析步驟中的邏輯。

如何用4種堿基組成的代碼來表示所有的蛋白質(zhì)的迷你實(shí)驗(yàn)中：先是通過提問設(shè)疑建構(gòu)模型，如果一個(gè)核苷酸編碼一種氨基酸，那已有的核苷酸只能編碼4種氨基酸。編碼一種氨基酸到底需要什么核苷酸呢？然后解決問題：給學(xué)生分發(fā)教具，讓學(xué)生活動來填寫表格，最后完成書本上的理性思維的部分：6道小題，運(yùn)用模型、分析、數(shù)學(xué)應(yīng)用、分析、分析、得出結(jié)論。

調(diào)查實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)步驟、分析與結(jié)論。調(diào)查實(shí)驗(yàn)還給提供了研究背景。課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，然后給大家呈列出實(shí)驗(yàn)步驟、分發(fā)教具、填寫表格，最后根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

四、 反思及改進(jìn)建議

相比人教版教材，美國教材更注重讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)到的生物學(xué)知識解釋生活中的現(xiàn)象；并通過分析實(shí)驗(yàn)誤差，使學(xué)生質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)操作中的不足，從而促使學(xué)生找到較少誤差的改進(jìn)方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度，讓學(xué)生在接受知識的同時(shí)能夠掌握相關(guān)的必備的能力，同時(shí)能夠形成自己的生命觀念，逐步的發(fā)展科學(xué)思維，形成科學(xué)探究的態(tài)度，樹立一定的社會責(zé)任感。

首先，教師要解讀書本背后所蘊(yùn)含的知識，語言簡潔明了，精心設(shè)計(jì)教案，提前設(shè)計(jì)板書，課堂活動，要預(yù)想學(xué)生活動，然后提前設(shè)想好對應(yīng)措施。

其次，教師應(yīng)該教給學(xué)生一套思維的方法，而不僅是一個(gè)知識點(diǎn)“授人以魚，不如授人以漁”。眾所周知，知識的學(xué)習(xí)是目的，但是學(xué)會學(xué)習(xí)的方法是首要目的。

最后，注重學(xué)科間知識滲透，巧妙構(gòu)建各種生物模型，并且可以基于生物學(xué)知識運(yùn)用模型與建模等方法，探討、解釋生物現(xiàn)象及規(guī)律是理性思維的重要方法。對于發(fā)展學(xué)生的理性思維，教師要以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；注重對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的傳授，而不單單局限于具體知識的教學(xué)，注重學(xué)科間知識滲透，進(jìn)行生物學(xué)科的學(xué)習(xí)。

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作者簡介：史彩虹，山西省臨汾市，山西師范大學(xué)教師教育學(xué)院。