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倡导研究性学习是新一轮课程改革中的重要课程理念,其宗旨是改变学生的学习方式,突出学生的主体地位。研究性学习作为一种新的学习方式正在全国各地蓬勃兴起,如何把研究性学习渗入生物学科的教学中去,是我们每位生物学教师都在努力探索的问题。目前很多学校和教师对研究性学习的认识往往停留在专题研究的层面上,认为研究性学习就是要开展课题研究。而对于学生学习的主阵地——课堂教学中结合学科教学进行研究性学习的研究和认识甚少。下面就谈谈我在这方面的初步的探讨。
一、生物学课堂教学中开展研究性学习的必要性
研究性学习的本质是探究,所以,在生物学教学中开展研究性学习的目的就在于诱导学生透过生命现象探究生命活动规律以及学习运用科学研究的思维方式和研究方法。作为基础教育,课堂仍然是教学的主阵地,在课堂教学中同样也可以开展研究性学习,并且能取得好的教学效果。首先,在中学生物学课程中,课堂教学内容是核心和重点,是全体学生都必须学习和掌握的。根据实施素质教育的基本原则,学校的教育教学工作必须面向全体学生。如果将研究性学习与课堂教学有机地结合起来,将有利于绝大多数学生能够更好地掌握生物学课程体系的核心和重点。而且在生物学课堂教学中可作为研究性学习的内容相当丰富。其次,鉴于学生将大多数时间用于学习课堂教学内容,因此指导学生应用研究性学习的方式来学习课堂教学内容,有利于激发学生对基础知识和技能的直接兴趣和间接兴趣,提高发现问题和解决问题的能力,逐步形成自主学习的能力和社会交往的能力。
二、生物课堂教学中实施研究性学习的方法
研究性学习的特点是以学生的自主性、探索性学习为基础,针对某一具体问题,学生主动参与、投入,教师加以启发、指导,师生共探生命现象和生命活动规律。实际上,研究性学习就是在教师有目的、有组织的指导下的发现过程。其基本教学程序如下:①创设情境,提出问题;②引出假设或猜想;③实验探究,验证、论证;④归纳结论,应用提高。这是一个相对稳定的过程,但它并非是模式化的,首先表现在不是每一个问题的探究都需要这几个阶段;其次,每一个探究的过程并不都是依照这样的流程刻板地展开的,有时,探究的过程就是不断修整方案、不断完善假设的过程。总体而言,经历探究的整个阶段的,可称为完整的探究。专题研究性学习实质上就是这类完整的探究活动。而在课堂教学中,较多的是某些片断的探究。所以,教师可以在这个大的指导方向下根据教学内容调整教学程序。
1.生物科学发展史的课堂教学
生物学的发展是一个不断探索和发现的过程,在这些发现中给人们以科学方法、科学态度及科学精神的启迪,高中生物学教材介绍了部分经典的生物科学发现,如光合作用的发现、酶的发现、生长素的发现、孟德尔的遗传试验等。我在课堂上重视这些内容的教学,让学生从中受到启发。如在光合作用的发现的教学中,我利用不同的方法引导学生学习了以下几个实验:(1)对于普里斯特利实验,我让学生把实验过程补充完整(即补充对照实验);(2)对于萨克斯实验,我通过逆推法让学生理解每一步操作的原理:如何检验叶片在光下产生了淀粉?(用碘液或碘蒸气)→可是叶片的绿色会干扰实验的呈色反应,怎么办?(脱色处理)→用什么试剂?为什么?(酒精,因为叶绿体中的色素能够溶解于有机溶剂中)→为什么要隔水加热酒精?(酒精容易挥发和燃烧)→怎样做才能说明叶片中的淀粉是叶片在光下进行光合作用产生的而不是原来就有的?(进行饥饿处理,消耗掉叶中原有的有机物)→如何设计对照实验?(叶片一半曝光一半遮光);(3)对于恩格尔曼实验,我重在让学生分析选材的巧妙性和遵循单一变量原则的严谨性;(4)对于鲁宾和卡门的实验,我重点让学生领悟同位素标记法的优越性,然后通过分析实验结果得出结论。通过这样的教学,学生了解到了科学家发现光合作用的过程,学会了设计简单实验的方法,还认识到任何一个重大科学发现都是一个发现问题、探索问题、解决问题的过程,有的科学发现就在“偶然”之中或“司空见惯”之中,要善于观察,勤于思考,敢于质疑,多问为什么。熟悉常用的科学探究方法之一 ——遵循单一变量原则设计对照实验,通过比较得出结论,学会怎样探究。如在学习“DNA是主要的遗传物质”一节时,我采用探究式教学方法,通过三个实验,一环扣一环,一步步让学生提出问题,作出假设,设计实验来证明DNA是遗传物质。又如在孟德尔的遗传试验的教学过程中,通过学习孟德尔总结出两大遗传定律的过程,更能让学生掌握研究性学习的一般程序。
2.生物学基本概念和规律的课堂教学
生物学基本概念和规律是理论性比较强的内容,如果照本宣科,学生不但感到枯燥无味,还不易理解所学内容。教师要在学生兴趣上寻求突破口,激发学生求知的欲望。在教学过程中,教师根据教学目标,寻找与教学内容密切相关,可以激发学生兴趣的材料,创设出思维的最佳情景,激起学生思考的欲望,让学生从中发现问题、提出问题并解决问题。如对于tRNA的作用特点,我先故意说错某一tRNA携带的氨基酸,让学生判断,并说出理由,通过学生之间的争论及查阅课本,让学生弄清tRNA携带的氨基酸是由mRNA上相应的密码子决定的,而不是由tRNA上的反密码子决定,这样的教学活动能加深学生的理解和记忆。又如“体液调节”这一节内容,要求学生掌握一些重要激素的生理功能。如果教师直接出示课本中的内容,学生肯定觉得复杂且难记。为了激发学生的学习兴趣,帮助学生更好地记住这部分内容,我对教材作了这样的处理:先出示人体内分泌失调引起的病症挂图,如巨人症、侏儒症、呆小症、甲亢等病症,很快就把学生的注意力吸引到所学内容上来。我先通过提问检查学生对这些病的了解程度,补充了这些病的病症,进而提出问题:这些病是什么原因引起的呢?让学生进行探究性活动,这里所说的探究性活动,就不是做实验了,而是查阅课本内容,就是让学生带着问题阅读课文并归纳总结。如理解甲状腺激素的主要生理作用时,我让学生分析呆小症的症状——身材矮小,智力低下,生殖器官发育不全等来说明甲状腺激素能够促进生长发育,对中枢神经系统的发育和功能具有重要影响,提高神经系统的兴奋性。这样,学生在学习活动过程中通过这些病症掌握了各种激素的生理功能,也学会了联系这些病症来记忆各种激素的生理功能的学习方法。这就是进行研究性学习的一种方法——文献法。采用这种方法进行课堂教学,学生不仅能学到生物学知识,而且学会了阅读,学会通过查阅资料解决问题。
3.探究性实验的课堂教学
教材中安排了很多探究性实验,如“比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“植物向性运动的实验设计和观察”、“温度对酶活性的影响”等。这些实验对学生的要求是由浅入深,由简单到复杂。如“比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”和“温度对酶活性的影响”这三个实验的各个基本程序教材都给出了,只是让学生按照实验步骤进行实验、讨论、归纳,而“植物向性运动的实验设计和观察”就完全由学生来独立完成了。这样的安排可以让学生一步步地学会探究性实验的基本程序,符合由简单到复杂的认知规律。我在课堂教学中,都认真地组织学生进行这些探究性实验。
除此之外,我还设计一些紧扣教学大纲的探究性实验,为学生提供背景资料、场所、实验条件,让学生自主地进行探究性实验。如“探究pH对酶活性的影响”实验,我在安排学生做“温度对酶活性的影响”的实验时准备了相关实验条件,鼓励学生通过实验进行探究。对于“温度对酶活性的影响”这个实验,虽然教材中有实验步骤,但是我鼓励学生可以另想操作方法,看看实验是否成功,不成功的寻找理由,从而理解教材那样安排实验步骤的原因。还有,让验证性实验改为探索性实验,并且要为学生创造条件,去探索、实施他们想要做的实验,把注意力从注重实验结果转移到实验方案的设计思路、方案的优劣及改进等方面上来,从而培养他们的观察、思维及创造能力。例如“观察植物细胞质壁分离和复原”这一实验,课本上要求用0.3g/mL的蔗糖溶液,我提出可不可以改用不同浓度的蔗糖溶液或同浓度的其他溶液(如KNO3溶液)来替代?并且鼓励学生通过实验来解答,同时学生也会自然而然地联想到可用同种方法来测定植物细胞液的浓度。
通过实验,让学生在实践中探索、研究和“发现”知识,无论是对学生知识的体验还是对能力及情感的培养,甚至对学生的科学素养的养成都起着不可替代的作用。
当然课堂上学生的“研究”还只是科学家研究的模拟,不是严格意义上的科学研究,尚不够严谨和规范,所谓的成果也多是已有知识和结论的“再发现”。但学生运用了科学研究的思维方式和研究方法,创新的意识和实践能力得到了提高,更有利于培养学生的交往、合作和团队精神,学生的主体地位也得到了最有效地突出。
(责任编辑 廖银燕)
一、生物学课堂教学中开展研究性学习的必要性
研究性学习的本质是探究,所以,在生物学教学中开展研究性学习的目的就在于诱导学生透过生命现象探究生命活动规律以及学习运用科学研究的思维方式和研究方法。作为基础教育,课堂仍然是教学的主阵地,在课堂教学中同样也可以开展研究性学习,并且能取得好的教学效果。首先,在中学生物学课程中,课堂教学内容是核心和重点,是全体学生都必须学习和掌握的。根据实施素质教育的基本原则,学校的教育教学工作必须面向全体学生。如果将研究性学习与课堂教学有机地结合起来,将有利于绝大多数学生能够更好地掌握生物学课程体系的核心和重点。而且在生物学课堂教学中可作为研究性学习的内容相当丰富。其次,鉴于学生将大多数时间用于学习课堂教学内容,因此指导学生应用研究性学习的方式来学习课堂教学内容,有利于激发学生对基础知识和技能的直接兴趣和间接兴趣,提高发现问题和解决问题的能力,逐步形成自主学习的能力和社会交往的能力。
二、生物课堂教学中实施研究性学习的方法
研究性学习的特点是以学生的自主性、探索性学习为基础,针对某一具体问题,学生主动参与、投入,教师加以启发、指导,师生共探生命现象和生命活动规律。实际上,研究性学习就是在教师有目的、有组织的指导下的发现过程。其基本教学程序如下:①创设情境,提出问题;②引出假设或猜想;③实验探究,验证、论证;④归纳结论,应用提高。这是一个相对稳定的过程,但它并非是模式化的,首先表现在不是每一个问题的探究都需要这几个阶段;其次,每一个探究的过程并不都是依照这样的流程刻板地展开的,有时,探究的过程就是不断修整方案、不断完善假设的过程。总体而言,经历探究的整个阶段的,可称为完整的探究。专题研究性学习实质上就是这类完整的探究活动。而在课堂教学中,较多的是某些片断的探究。所以,教师可以在这个大的指导方向下根据教学内容调整教学程序。
1.生物科学发展史的课堂教学
生物学的发展是一个不断探索和发现的过程,在这些发现中给人们以科学方法、科学态度及科学精神的启迪,高中生物学教材介绍了部分经典的生物科学发现,如光合作用的发现、酶的发现、生长素的发现、孟德尔的遗传试验等。我在课堂上重视这些内容的教学,让学生从中受到启发。如在光合作用的发现的教学中,我利用不同的方法引导学生学习了以下几个实验:(1)对于普里斯特利实验,我让学生把实验过程补充完整(即补充对照实验);(2)对于萨克斯实验,我通过逆推法让学生理解每一步操作的原理:如何检验叶片在光下产生了淀粉?(用碘液或碘蒸气)→可是叶片的绿色会干扰实验的呈色反应,怎么办?(脱色处理)→用什么试剂?为什么?(酒精,因为叶绿体中的色素能够溶解于有机溶剂中)→为什么要隔水加热酒精?(酒精容易挥发和燃烧)→怎样做才能说明叶片中的淀粉是叶片在光下进行光合作用产生的而不是原来就有的?(进行饥饿处理,消耗掉叶中原有的有机物)→如何设计对照实验?(叶片一半曝光一半遮光);(3)对于恩格尔曼实验,我重在让学生分析选材的巧妙性和遵循单一变量原则的严谨性;(4)对于鲁宾和卡门的实验,我重点让学生领悟同位素标记法的优越性,然后通过分析实验结果得出结论。通过这样的教学,学生了解到了科学家发现光合作用的过程,学会了设计简单实验的方法,还认识到任何一个重大科学发现都是一个发现问题、探索问题、解决问题的过程,有的科学发现就在“偶然”之中或“司空见惯”之中,要善于观察,勤于思考,敢于质疑,多问为什么。熟悉常用的科学探究方法之一 ——遵循单一变量原则设计对照实验,通过比较得出结论,学会怎样探究。如在学习“DNA是主要的遗传物质”一节时,我采用探究式教学方法,通过三个实验,一环扣一环,一步步让学生提出问题,作出假设,设计实验来证明DNA是遗传物质。又如在孟德尔的遗传试验的教学过程中,通过学习孟德尔总结出两大遗传定律的过程,更能让学生掌握研究性学习的一般程序。
2.生物学基本概念和规律的课堂教学
生物学基本概念和规律是理论性比较强的内容,如果照本宣科,学生不但感到枯燥无味,还不易理解所学内容。教师要在学生兴趣上寻求突破口,激发学生求知的欲望。在教学过程中,教师根据教学目标,寻找与教学内容密切相关,可以激发学生兴趣的材料,创设出思维的最佳情景,激起学生思考的欲望,让学生从中发现问题、提出问题并解决问题。如对于tRNA的作用特点,我先故意说错某一tRNA携带的氨基酸,让学生判断,并说出理由,通过学生之间的争论及查阅课本,让学生弄清tRNA携带的氨基酸是由mRNA上相应的密码子决定的,而不是由tRNA上的反密码子决定,这样的教学活动能加深学生的理解和记忆。又如“体液调节”这一节内容,要求学生掌握一些重要激素的生理功能。如果教师直接出示课本中的内容,学生肯定觉得复杂且难记。为了激发学生的学习兴趣,帮助学生更好地记住这部分内容,我对教材作了这样的处理:先出示人体内分泌失调引起的病症挂图,如巨人症、侏儒症、呆小症、甲亢等病症,很快就把学生的注意力吸引到所学内容上来。我先通过提问检查学生对这些病的了解程度,补充了这些病的病症,进而提出问题:这些病是什么原因引起的呢?让学生进行探究性活动,这里所说的探究性活动,就不是做实验了,而是查阅课本内容,就是让学生带着问题阅读课文并归纳总结。如理解甲状腺激素的主要生理作用时,我让学生分析呆小症的症状——身材矮小,智力低下,生殖器官发育不全等来说明甲状腺激素能够促进生长发育,对中枢神经系统的发育和功能具有重要影响,提高神经系统的兴奋性。这样,学生在学习活动过程中通过这些病症掌握了各种激素的生理功能,也学会了联系这些病症来记忆各种激素的生理功能的学习方法。这就是进行研究性学习的一种方法——文献法。采用这种方法进行课堂教学,学生不仅能学到生物学知识,而且学会了阅读,学会通过查阅资料解决问题。
3.探究性实验的课堂教学
教材中安排了很多探究性实验,如“比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“植物向性运动的实验设计和观察”、“温度对酶活性的影响”等。这些实验对学生的要求是由浅入深,由简单到复杂。如“比较过氧化氢酶和Fe3 的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”和“温度对酶活性的影响”这三个实验的各个基本程序教材都给出了,只是让学生按照实验步骤进行实验、讨论、归纳,而“植物向性运动的实验设计和观察”就完全由学生来独立完成了。这样的安排可以让学生一步步地学会探究性实验的基本程序,符合由简单到复杂的认知规律。我在课堂教学中,都认真地组织学生进行这些探究性实验。
除此之外,我还设计一些紧扣教学大纲的探究性实验,为学生提供背景资料、场所、实验条件,让学生自主地进行探究性实验。如“探究pH对酶活性的影响”实验,我在安排学生做“温度对酶活性的影响”的实验时准备了相关实验条件,鼓励学生通过实验进行探究。对于“温度对酶活性的影响”这个实验,虽然教材中有实验步骤,但是我鼓励学生可以另想操作方法,看看实验是否成功,不成功的寻找理由,从而理解教材那样安排实验步骤的原因。还有,让验证性实验改为探索性实验,并且要为学生创造条件,去探索、实施他们想要做的实验,把注意力从注重实验结果转移到实验方案的设计思路、方案的优劣及改进等方面上来,从而培养他们的观察、思维及创造能力。例如“观察植物细胞质壁分离和复原”这一实验,课本上要求用0.3g/mL的蔗糖溶液,我提出可不可以改用不同浓度的蔗糖溶液或同浓度的其他溶液(如KNO3溶液)来替代?并且鼓励学生通过实验来解答,同时学生也会自然而然地联想到可用同种方法来测定植物细胞液的浓度。
通过实验,让学生在实践中探索、研究和“发现”知识,无论是对学生知识的体验还是对能力及情感的培养,甚至对学生的科学素养的养成都起着不可替代的作用。
当然课堂上学生的“研究”还只是科学家研究的模拟,不是严格意义上的科学研究,尚不够严谨和规范,所谓的成果也多是已有知识和结论的“再发现”。但学生运用了科学研究的思维方式和研究方法,创新的意识和实践能力得到了提高,更有利于培养学生的交往、合作和团队精神,学生的主体地位也得到了最有效地突出。
(责任编辑 廖银燕)