逍遥学能 2014-05-14 10:08
摘要：近五年生物高考考试大纲和普通高中生物课程标准都强调发展科学探究能力而提高生物科学素养的重要性，因此本文通过比较三套生物教材，明确了新教材中丰富的科学探究资源，介绍了加强探究性学习、发展科学探究能力的方式和实现途径。
关键词：科学探究 生物科学素养 教材比较
对我们高中教学来说，时间紧任务重，在有限的规定时间内追求最高的教学效率，提高学生成绩通常是各个学校及老师工作的核心任务。因此如何大幅度提高学生的成绩一直困惑着广大师生。我们就这个问题结合近五年生物高考和三套生物教材［新教材（1990年人教版《高级中学课本 生物》）、过渡教材（2000年人教版《全日制普通高级中学教科书 生物》）、新教材（2004年人教版《普通高中课程标准实验教科书 生物》）］的使用情况，谈一点粗浅的认识，以期抛砖引玉。
一、分析高考考试大纲和生物课程标准
近五年的生物高考考试大纲都强调：科学实验探究能力既包括观察、推理、预测、分类、建立模型的一般能力，又包括能够通过事实或现象发现问题、构想假说（即尝试性地解释问题）、实验设计（包括控制变量和给出可操作步骤）、收集整理解释实验数据、从实验研究中得出结论、交流反思等方面的能力。
《普通高中生物课程标准（实验）》明确提出了高中生物的四项课程理念：提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系；也提出了课程的具体目标：知识、情感态度与价值观、能力（操作技能、搜集和处理信息能力、科学探究能力三个方面，尤其是科学探究能力）。
所以,只有发展学生的主动探究能力 ，提高生物科学素养，才能实现学生的高考目标（有限的时间掌握规定的内容去做对“万变”的题目），才能使学生奠定终身学习和发展的能力。
二、认识教材中科学探究资源的丰富性
资源一：生物科学的过程、方法、技能
“过程”包括科学家的研究过程和学生亲自动手参加的探究过程；“方法”包括在科学探究过程中的一般方法和学科内的方法（如分离细胞器的方法、放射性同位素标记法、标记重捕法等）；技能侧重突出以思维技能为核心的科学探究技能。
1．关于一般科学方法的内容
老教材、过渡教材中均未明确列出一般的科学研究方法，而新教材中涉及到了许多科学探究的一般方法（如图1），各模块中也很好地体现了科学方法等内容（见表1）。
2．培养科学探究能力的途径
①丰富多样的科学探究活动使学生体验过程、领悟方法、训练技能。见表2
②新教材、过渡教材、老教材中探究活动数量比较（活动具体内容略）（见表3）
3.介绍生物科学史的内容，特别是生物科学史上的经典案例，有的部分以科学发现的先后顺序作为构建框架的重要线索，如遗传部分是循着人类认识基因之路展开的。三套教材的生物科学史内容比较见表4。
资源二 新教材在呈现方式上，注重引导学生进行主动探究活动
1.重视与生活经验的联系，创设问题情境，驱动知识的建构
教材内容的表述不是从概念到概念，而是尽量从生活经验入手，创设较好的问题情境或悬念，激发学生的学习兴趣，促使学生头脑中发生新知识与原有经验的联系，完成知识的建构，同时也理解所学知识的价值。每节都从“问题探讨”入手，该栏问题除出自科学史外，主要是从学生的生活经验中提炼。很多章节采用“问题串”的形式，引导学生步步深入地 分析问题、解决问题，建构知识，发展能力。
2.加强内容的引导性和开放性，促进探究性学习
为促进学生形成主动、探究、合作的学习方式，教材改变传统的注入式写法，也未停留在经典的启发式写法上，而是引导学生提出问题、分析问题、通过各种途径寻求答案、在解决问题的思路与科学方法上加强点拨。
教材的引导性和开放性具体表现在以下几个方面：
①有些问题，不是直接给出答案，而是让学生通过“资料分析”、“思考与讨论”、“探究”等活动寻求答案。如必修3第1章第2节中“内环境的稳态会不会出现失调的情形呢？”就是通过“思考与讨论”让学生找到答案。
②并未叙述的面面俱到，而是提出要求，让学生自己搜集信息。如“必修3第6章第1节中 让学生搜集所在农村或城市人口增长和环境变化的相关资料进行分析，总结人口增长对生态环境的影响。
③“探究“活动写法重在引导，对于探究的课题、材料、 用具、 方法、 步骤等不作过死的规定；对于难度较大的探究活动，教材提供了参考案例。
④介绍生物科学中目前尚未解决的疑难问题或存在的争议，体现科学体系的开放性。如 细胞衰老的原因介绍了自由基学说和端粒学说。
⑤有些练习题的答案不唯一。如必修1 第5章自我检测中 知识迁移题 和必修2 第5章第1节练习中拓展题。
3．改进教材编写模式，激发学习的内在动力
每章由章首页、若干节、本章小节和自我检测四部分组成。每节一般由问题探讨、正文主栏、正文旁栏、练习四个版块组成，正文中灵活安排“相关信息”、“知识链接”、“想象空间”、“旁栏思考题”等栏目，有的节后有“技能训练”或“课外阅读”栏目。
三、加强探究性学习，发展科学探究能力
对于教材中的一些实验、探究、模型建构等活动，很多老师过多倚重知识的传授，忽视过程、方法、能力、情感态度价值观的养成，通常情况下只是把实验过程表述一遍，再把考试中常考的知识点重点强调一下，而相同的一节实验或探究活动如到实验室进行实验或者对问题展开完整的探究，就要花费整整一节课，甚至两节课的时间，并且课后还要进行相关总结和评价，这样费时费力，短时间内难以让学生在卷面上凸现成绩。但是“授人以鱼，不如授人以渔”或“点石成金”等都说明学生向老师要的不是老师点出来的“金子”或捕获的“鱼”，而是老师“点石成金或捕鱼的手指”。因此，我们必须以学生的终身发展为本，合理安排好探究性学习，发展学生科学探究能力。
1.保证实验课的数量和质量，加强实验等实践活动的教学
我们克服了实验工作量大等困难，避免了“学生到实验室图个热闹新鲜而学不到任何东西的现象”发生，全部做到一节实验课的三个重要环节—实验前的预习、实验过程的精细、实验后的总结交流。①上课前，老师进行2次以上的提前实验，清楚实验中应重点注意哪些问题，以便对学生预习进行合理指导。②实验课一定要让学生预习好实验原理和实验目的，并在实验过程中对学生进行指导，让他自己发现问题、解决问题，切忌让学生照葫芦画瓢地“克隆”课本上的实验步骤。③实验完成后让学生写一份实验报告，把实验结果以实物图或文字描述的形式呈现在实验报告上。实验报告不只是对实验过程的简单记录，而应该根据具体得到的实验现象去分析为什么得到这个结果，并进一步总结并在班内交流。通过这样一节完整的实验课，既有利于学生基础知识、原理的建构，又让学生在实践中学科学，“作”科学，更加有效的促进实验操作、科学探究能力的发展。
2.提高多种科学探究活动的有效性
新教材中探究、技能训练、资料分析、模型构建、调查等活动不同于过渡教材中的研究性课题（师生共同提出研究性课题，确定研究的方法、途径，获得有新意的成果）。对于这些没有定路可循的探究活动，是否还像传统验证性实验一样给学生经典的套路，直接告诉答案呢？经过短时间的摸索、尝试、讨论，我们采取以问题（任务）驱动，引导自主、探索、合作式的学习策略，恰当地设置问题情境，营造有价值的师生、生生之间的课堂交流氛围（学生提出个人的想法、见解、问题，并运用证据和逻辑展开讨论，老师适当引导去培植学生的探索精神和自信心）。例如“植物细胞的吸水和失水”这个探究活动很贴进生活，除了“白菜剁馅”和“烧苗”现象外，我们又引出“夏天拌凉菜时为避免菜汁过多，都要最后加盐或糖，为什么呢？”学生对生活中的问题很感兴趣，迫不及待地想知道问题的答案。有了问题之后老师不能直接给出现成答案，而是引导学生通过搜集资料或者设计探究方案，自己寻找问题的答案。在这个过程中学生真正“做“科学，既学到知识内容，又掌握了运用和探究那些知识所需要的思维方法，使探究能力得以提高，同时形成对待科学问题的态度。
因此教材中的探究活动能有效的驱动学生针对现实的事物或现象提出问题；积极主动的进行观察和实验等收集事实证据；提出和求证假说以及作出解释；进行交流甚至辨论，得以评判自己和他人的解释。这样不仅扩展自己对知识的理解，而且提高质疑、推理和批判性地思考科学现象的能力。
3.注重思维方法的训练
思维能力是科学探究能力的核心，因此培养科学 探究能力最经常的途径就是培养思维能力。在新教材中内容的学习和问题的解决，都注重思维方法的训练：①形象思维、直觉思维和逻辑思维相结合 ②辨证思维和横纵思维相结合 ③发散思维、求异思维和批判性思维相结合 ④数学方法、模型方法和系统分析方法的介绍和运用。这里仅说明系统、数学、模型方法与生物学相结合的思维方法。
生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。生命现象和生命活动规律都依赖于一定的物质、结构基础，这些物质结构基础就构成了从细胞到个体、种群、群落，再到生态系统的各个层次的生命系统，系统有着自身的结构、产生、发展和变化的内在规律，让学生学习和理解这些规律，有助于学生形成系统的科学观；数学是自然科学的基础学科，将数学方法引入生物学研究，正是生物学取得重大进展的历史时期，例如①孟德尔应用数学统计的方法提出了遗传规律而建立遗传学。②种群数量的变化规律是数学方法的具体体现，根据这一规律人们掌握了发酵的具体过程；模型的方法在现代生命科学中起着越来越大的作用，如细胞膜的“流动镶嵌模型”，DNA的双螺旋结构模型、建立血糖调节的模型、能量金字塔模型等。系统、数学、模型的方法不仅对学生学习生物科学有帮助，而且还有助于学生将来进行科学研究，解决生活和工作中的问题；不仅有利于学生形成系统的科学认知观，还强化了与数学、物理、化学等学科的内在联系。
4.利用科学史培养学生科学探究品质
科学史蕴含着科学家和人类的高度智慧如大量的科学方法和创新，丰富的科学精神和品质，严密的逻辑和推理等。引导学生分析科学家怎么进行科学研究，从中获得科学方法、科学态度、科学精神等多方面的启迪。达尔文怀疑“特创论”和“用进废退”学说而创立了达尔文进化论的科学史，激发了学生的好奇心，培养了敢于怀疑和独立思考的科学品质。
四、培养学生的科学探究能力的主要途径──课堂教学改革
如何在传统的课堂教学模式基础上实现新的教学理念，如何在落实国家规定的课程标准前提下找到合适的途径？这是目前课程改革实验区老师一直在探索的问题。
借鉴洋思教学模式和杜郎口课堂教学改革的经验，结合高中教学的实际特点，根据我校“教育教学高考一体化”的要求，我校自2004年9月1日进行了旨在“提倡自主、合作、探究式学习，提高学生科学素养”的课堂教学改革。简要介绍如下：
（一）科学分组：是课堂改革成功的前提条件
1.学生分组
a 优等生（思想习惯好，成绩好，具备较强学习能力，掌握一定的学习方法）；
b 中等生（思想习惯较好，有一定的上进心，成绩处于中游水平，有一定的学习能力，能自我约束自己）；
c 学习待进步生（思想习惯较好，但成绩较差，学习能力及方法欠缺）；
d 习惯待转化生（思想习惯较差，学习成绩一般，有一定的学习能力及方法）；
e 思想习惯和学习成绩都需提高的学生。
2.分组原则
a 学习总成绩与单科成绩相结合；b 学生个性互补；c 男、女生组合；d 区域、经济条件；e 学生分类。
3各组人数：8人为一个行政大组，4人为一个学习小组，其中：语数外理化生6科课代表、纪律卫生组长、学习等活动组长各一人
4.小组微观运行机制
a 民主选举的行政大组组长、课代表上对班内的纪律委员、卫生委员、学习委员负责，下对组员负责；
b 组内各项活动进行合作；以一个行政大组为学习、纪律、卫生、活动等的综合实体进行班内评比；
c“兵教兵，兵练兵，兵强兵”的实现措施:自我提高与帮扶相结合；
d 各科老师承包一组或几组。
（二）充分预习（以新授课为例）是课堂改革成功的保证
1.预习的种类：
a 宏观预习: 熟悉整套教材和各模块的重点；
b 微观预习：教材每节和每一堂课的内容。
2.新授课的微观预习
①学案的编制
A 原则：学生的层次性决定学案知识、题目的层次：小台阶、高密度、多层次。
B 保证：清楚学生的认知基础（知识、思维、能力）；钻研教材，搞清知识的来龙去脉与建构过程、方法、思维，知识的重难点，特别是旧知与新知的连接点、知识向能力的转化点、相关学科的交叉渗透点。
C 三个板块
a：预习目标：知识、过程与方法、情感态度价值观
b：预习过程：知识：以问题情景设置为主要形式
例题：分析思路、错误辨析
总结：提炼本节知识点和思维方法
相关资料补充
c：预习检测：知晓学习过程中的“会与不会”内容，激发学习欲望与人交流的内心动力。
② 预习指导
A 时间：辅导时间（即用练习做题时间，使繁杂、苦闷的机械练习转变成自主、合作、探究式的学习活动）
B 前30分钟独立（不说话、不讨论，可参考教材等）完成学案的预习，后10分钟小组内成员自由交流、讨论。
C 各小组课代表→班课代表→老师
③预习效果
需要教师讲解的内容占本节课内容的四分之一以内。如“染色体变异”中只补充解释了“染色体组”的含义及多倍体的形成过程。
（三）展示提升是课堂改革成功的关键
1.时间：课堂前30分钟
2.方式：组内展示以草稿纸为载体，组间班内展示以黑板为载体。
3.方法：学生主动展示和老师随机点名展示相结合，一方面激发并维持学生的表现欲、提高表达能力，另一方面防止学生不愿展示形成被动落后的局面。
4.a 学生独立展示完成后，可随机从同学中找一个求助对象（最好不同组，以促使所有同学思考展示的所有问题）把展示的问题解决的更完美(展示后修改要用彩色粉笔标出)；二人商定由一人讲解并回答同学提出的问题（讲解过程中其他的同学要认真听而思考，不能说话中断）。
b 老师点拨内容（学生认识思路不清楚或不全面的问题及难以表达的问题）和时间（学生讲完每一个问题后立即补充深化或全面讲完后再系统点播本节所有内容）。
c 展示后评价:由各小组在展示记录表中记下展示内容、时间，一周进行一次综合评价，表扬先进，鼓励暂时落后。
（四）回顾与反思使课堂系统化
艾宾浩斯遗忘曲线显示出遗忘速度由快到慢，所以必须及时回顾与反思：引导学生明确学习思路和知识，并能准确、简洁地用语言（文字、图解、图形、表格等）表达出来，形成条理清晰的知识网络和认知过程、方法。
（五）训练检测 检验课堂效果
经过学生自学提高和老师精讲点拨，学生已经获得比较系统的知识但尚未形成技能，教师应及时（当堂或者练习时间）从知识的不同层次、不同侧面全面地让学生练习，再针对存在问题进一步采取补救措施，求得全面达标（特别注意成绩差学生的学习状况）。
经过两年的课堂教学改革，学生的学习方式真正成为自主合作探究式学习，实现了基础、思维、表达的空前提高；真正发展了科学探究能力，实现了科学素质的提高。