浅谈如何提高高中生的生物科学素养

作者:李晓霞 来源:本站原创 发布时间:2011年02月24日
 

 

浅谈如何提高高中生的生物科学素养
 
李晓霞 
 
 
【摘 要】提高学生的生物科学素养已经成为新课改提倡的核心理念,这一理念应渗透在高中生物的日常教学活动中。探索生物科学史,体验生命现象的历程,并将生物学原理适宜地运用到生活、生产实践中,是提高高中生生物科学素养的两条途径,在帮助学生深入理解生物学的核心概念及情感态度、科学的世界观、价值观养成等方面发挥着不可替代的作用。
【关键词】高中生物课 培养 生物科学素养
 
新高中生物课程标准提出了四个基本理念:提高生物科学素养;面向全体学生;提倡探究性学习;注重与现实生活的联系,其中提高每个高中学生的生物科学素养是课程标准实施中的核心任务。生物科学素养是公民科学素养中的重要组成部分,是公民参与社会、经济活动、生产实践等方面的基础。那么在高中阶段,生物教师如何把科学素养这一理念融会贯通在具体的教学过程中呢?
 
一、生物科学史与情感态度、价值观养成的整合
 
新课标提出了三个具体的教学目标:知识目标、情感态度与价值观目标、能力目标,针对这三个目标的设定,新的生物学教材比旧教材增加了许多内容,其中之一就是科学史所占的比例有所增加。处理这类内容时,部分教师的态度是忽视,不予理会,认为高考不会考查科学事件中的人物和试验过程,所以通常是教师一带而过,让学生课后自读,这种做法可能对生物学基础原理的把握影响不大,但是对于学生树立辩证唯物主义自然观和科学的世界观则是不利的。
在教育的改革浪潮下,教师应更新教学理念,树立新的人才观,把科学史的介绍内容作为一个新契机,以培养学生的科学探究精神和质疑、求新、创新及勇于实践的科学态度。
现以“生长素的发现”为课例,共同探索科学史这一课型的讲授模式:
(一)新课引言:
图片展示:如“弯向光源生长的向日葵(又称太阳花)、秋天树叶脱落、成熟果实由绿变红”等,使学生感官上认识到植物的生命活动是离不开激素调节的,从而引出植物体内的五类激素,而其中应用较广泛的是其中的生长素。科学史上任何物质的新发现都是经过一番周折的,那么生长素又是怎样历经磨难才被公诸于世的呢?
(二)介绍生长素的发现史:
在生长素的发现过程中,达尔文、温特等科学家的科研成果是举足轻重的,相应地,生长素的发现史便经历了两个重要阶段:
1.达尔文的向光性实验
达尔文利用金丝雀虉草做了四组试验,如图1:
那么怎样来传达达尔文的实验过程及其推测呢?由于该实验可以作为“相互对照“的实验原则范例,所以按照实验的原理和遵循原则来对比分析这些组别,会比单独复述达尔文的试验过程要有意义得多,一方面更符合学生由浅入深的思考模式,另一方面还能浅显地渗透实验设计的基本理念,既能使学生易于接受,还能培养探究意识和严谨的科学态度。
 
 
 
           图1                                    图2
 
将实验组1、2之间以及3、4之间进行对照,学生通过讨论、完善,会得出以下结论:
结论1:胚芽鞘的向光性与其尖端有关。
结论2:胚芽鞘的感光部位是尖端,但其弯曲部位是尖端下部。
继而教师可提出疑问:在单侧光照射下,尖端是如何影响下部的弯曲生长的呢?此时学生议论纷纷,意见分歧很大,其中有一个想法与当时的科学家达尔文不谋而合,即:胚芽鞘尖端能产生一种物质,它可能被运送到尖端下部,对下部的生长产生了影响。这一推测是否合理呢?能不能找到科学依据呢?由此引出了荷兰科学家温特:
2.温特的琼脂块实验(如图2)
温特选择了一种载体——琼脂,将推测中“尖端产生的某物质”间接转移到了尖端下部。如果假设成立,那么接触过胚芽鞘尖端的琼脂块具有与尖端等同的效应,也能使胚芽鞘下部生长。但是在无单侧光的条件下,怎样才能使胚芽鞘弯向一侧生长呢?学生在温特实验的基础上,结合相互的讨论和教师的点拨,会深刻地理解到:琼脂块侧放的目的是使原尖端产生的物质分布不均匀了。在此认识达成后,教师要趁热打铁,由此及彼地指出达尔文的实验中使用了单侧光,其结果也是胚芽鞘弯向光源一侧生长。这样,学生在已有的结论基础上,自然会达成共识,即:单侧光使得尖端产生的物质在尖端下部不均匀分布。那么尖端产生的物质到底是什么呢?由于该物质具有促使胚芽鞘生长的作用,所以科学家将其命名为生长素。
在认识到向光生长的本质后,还可以再渗透些实验设计的基本原则——对照原则,动员学生为温特的实验设置个对照组。这样不仅能更好地为本节课内容服务,加深学生的认识,还能为今后学习实验设计的基本理念做了一定的铺垫,一举两得。
(三)课堂小结
结合生长素的发现历程,最后归纳出生长素等植物激素的概念,同时要完成对学生的情感态度与价值观的渗透,如“科学史上任何一个看似微小的成果的获得,都是许多科学家用严谨的科学态度和持之以恒的探索精神才换来的,是科学家集体智慧与努力的结晶。”
 
二、理论联系实际与科学价值观养成的整合
 
“科技是第一生产力”,只有在生产实践中人们才能明白科技的价值。在高中教学过程中,教师应当注重生物原理与生活、生产实践的联系。例如:学习生物与环境内容时,可以引出当前的环境污染问题,如“赤潮”“蝗灾”等;讲基因突变、基因重组时,可引用“太空椒”、袁隆平的“杂交水稻”等应用实例,既能增加学生对生物学的学习兴趣,又能使学生关注周围的民生问题、生态问题等,认识到科学技术正在逐渐改变着我们的日常生活。教师要学会引导学生善于用自己的感官去感受现代生物技术给社会带来的巨大影响,逐步地培养学生的科学价值观。
现以“生物育种”复习课为例,谈谈笔者的一些想法:
高一学生不太容易把握好遗传和变异的实质,所以在讲授“基因突变、基因重组和染色体变异”的相关理论之后,最好再结合变异在育种方面的应用上一节复习课,即“生物育种”。
课堂上首先把一个育种案例呈现给学生(可采用学案的形式):现有纯合高秆抗锈病(DDTT)和矮秆易染锈病(ddtt)两种小麦品系,请选择合理的育种方案培育出可稳定遗传的矮秆抗锈病(ddTT)品种,并阐述其原理和简要操作步骤。
教师要引导学生充分调动思维神经,跳出思维定式,提出至少三种理论上可行的育种方案,同学们经过讨论、补充和完善,拿出了这样三个方案:杂交育种、诱变育种和单倍体育种,并简要地说明了自己的操作方法。对这三种答案,教师要给予肯定和鼓励,同时给学生提出一个难度稍大的要求:能否从育种周期、方向和技术难易度等方面,找出三个育种方法的优缺点呢?此时学生会结合每个育种方法的变异原理,分别叙述上述三个育种手段的优势及局限性。由于学生对生物学原理的认识具有一定的局限性,他们的答案多数只包含了其中的个别方面,并不完整,这时教师要注意适时引导,再由其他学生继续补充、完善,由于所有的结论都是由学生自己分析得出的,认识较深刻,所以使得学生多数理解了可遗传变异的本质,并认识到变异原理在农业方面的重要应用,感到了学有所用,具有很强烈的自豪感。
对于第四个常规育种方法——多倍体育种,可从单倍体育种中秋水仙素的作用(使染色体数目加倍)引出,并结合无籽西瓜的培育,由学生自主讨论总结出多倍体育种的原理、过程和优缺点。课堂上教师要提供给学生表达观点的氛围,培养学生陈述、提炼归纳的能力,但为了使学生形成较全面的科学认识,教师的课堂小结还是很有必要的,实践证明采用列表比较的形式(此表格可做成学案提前发给学生,其中斜体字是需要填充的内容),效果较明显:
 
杂交育种
诱变育种
单倍体育种
多倍体育种
变异原理
基因重组
基因突变
染色体变异
染色体变异
主要步骤
亲本杂交
F1
连续自交
并筛选
用物理辐射、化学诱变剂等处理生物
筛选
 
花药离体培养↓
单倍体
秋水仙素处理
纯合子
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
 
优势
简单易操作
集优良性状于一身
具有预见性
 
提高变异频率
变异范围广
创造新基因
 
自交后代不发生性状分离
明显缩短育种年限
器官大
营养丰富
 
局限性
育种年限长
不能创造新的基因
 
有利变异少
诱变的方向和性质不能控制
具有盲目性
技术复杂
需植物组织培养支持
多限于植物
结实率低
发育延迟
 
表格中的具体内容,可针对班级间的差异采取不同的处理方式,如:对于自主能力学习强的班级,教师可以不给出具体的答案,由学生通过课堂讨论和结尾处教师的总结而自行填充,具有一定的灵活性和学生的个体差异性;而对于学习上具有依赖性的班级,教师在课堂上要尽量制造机会,鼓励学生多多表达自己的观点,要会说、会听、会记,但在学生活动之后要及时归纳,表格中的具体内容要呈现给学生,给学生以正确的学习目标和方向。
以上这个课例仅是笔者对新课改理念的尝试和摸索,在不同内容的教学模式中,如何做到理论联系实际,怎样提高学生的科学素养,并没有固定的授课形式。根据本地环境、学校资源,教师可灵活处理,但是根本主旨是不变的,即:提倡学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念,为进一步学习和步入社会做好准备。
 
生物技术产业将是本世纪的支柱产业,面对高科技成果的不断推出,如“转基因食品”、“试管婴儿”等,人们也逐渐认识到生物科学将会在我们的日常生活、生产等各方面产生深远的影响,因此高中生必须具备一定的生物科学素养,能依据所学的生物学原理对个人决策、公共事务做出理性判断,并解释、解决实际问题,作为高中生物教师,务必要把“提高生物科学素养”这一理念渗透在实际教学过程中,以增强学生对自然和社会的责任感,促进学生形成正确的世界观和价值观。
 
 
参考文献:
[1]徐国良.浅谈新课改背景下高中生物教学中渗透人文精神教育的途径.中学生物学,2008,24(5):16-17 南京师范大学《中学生物学》编辑部
[2]丁金昌.应用生物科学史在教学中突破难点.生物学教学,2008,33(2):28-29    华东师范大学 《生物学教学》杂志社
 
 
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