前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物科學(xué)理學(xué)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:高中生物;科學(xué)史教育;實(shí)踐感悟
“科學(xué)史”這個詞跟“歷史”一樣有兩個層次的意思,第一層次指的是對過去實(shí)際發(fā)生的事情的述說,第二層次則是指對這種述說背后起支配作用的觀念進(jìn)行反思和解釋。生物科學(xué)發(fā)展史既包括科學(xué)家對生命現(xiàn)象的研究過程,又包括科學(xué)家研究生命現(xiàn)象時所持有的不同觀點(diǎn)和態(tài)度;既包括生物學(xué)理論和方法的形成演變,又包括不同學(xué)科之間的聯(lián)系、科學(xué)與社會的相互影響。
隨著科學(xué)普及實(shí)踐中對科學(xué)的文化方面越來越多的注重,科學(xué)史教育已經(jīng)成為更好地理解科學(xué)、更好地將科學(xué)文化與人文文化相結(jié)合、更好地普及科學(xué)的最重要的手段之一?!镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》亦明確提出,學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。
在教學(xué)過程中,可以利用生物科學(xué)發(fā)展史資料,有目的地引入、創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相符的生動具體的場景,將間接知識演化為直觀內(nèi)容,以此激發(fā)學(xué)生的好奇心,促使他們?nèi)ヌ剿魃?guī)律。生物科學(xué)史是科學(xué)方法不斷發(fā)展的歷史,學(xué)生關(guān)注其中,可體味科學(xué)家發(fā)現(xiàn)與解決問題的思路與方法,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退季S能力,提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),從科學(xué)家追尋的價值觀和規(guī)范中激發(fā)學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的精神。
一、利用科學(xué)史資料創(chuàng)設(shè)情境,引入新課題
1.科學(xué)史本身就有其歷史性和科學(xué)性,同時,許多生物科學(xué)史生動有趣,用它們來創(chuàng)設(shè)情境,引入新課題,能激發(fā)學(xué)生的求知欲望,吸引學(xué)生的注意力。
如,在介紹《伴性遺傳》時,可以利用18世紀(jì)英國著名的化學(xué)家兼物理學(xué)家道爾頓的圣誕禮物與紅綠色盲的故事,通過歷史故事創(chuàng)設(shè)情境。借以引入對紅綠色盲這一遺傳病的分析,吸引學(xué)生的注意,引入對伴性遺傳內(nèi)容的學(xué)習(xí)。
2.在介紹科學(xué)史時,可以采取多種方式呈現(xiàn)資料,用問題驅(qū)動的方式創(chuàng)設(shè)情境,像科學(xué)家那樣產(chǎn)生疑問,發(fā)現(xiàn)問題,把學(xué)生從對故事的興趣轉(zhuǎn)入到對科學(xué)探索的興趣。
如,教學(xué)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》時,可利用遺傳物質(zhì)研究進(jìn)程的資料展開討論引入新課。“20世紀(jì)中葉,科學(xué)家用超速離心技術(shù)發(fā)現(xiàn)染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成??茖W(xué)家產(chǎn)生一個疑問并對此爭論不休。由此,可以通過問題引導(dǎo),展開討論:你認(rèn)為遺傳物質(zhì)可能有哪些特點(diǎn)?你認(rèn)為證明某種物質(zhì)是遺傳物的方法有哪些?”并可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探討:實(shí)驗(yàn)是最有說服力的方法,科學(xué)家該用哪類生物作為實(shí)驗(yàn)材料呢?是高等生物,還是低等生物?為什么?
如此層層遞進(jìn),引導(dǎo)學(xué)生追隨科學(xué)家探索的腳步,逐步深入理性思考,同時得到了科學(xué)思維的訓(xùn)練。
二、利用生物科學(xué)史的材料組織進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)
利用生物學(xué)史的材料進(jìn)行探究,是生物學(xué)新課程教學(xué)中常用的一種方法。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)內(nèi)容的要求,對科學(xué)史的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇和組織,加以整理、轉(zhuǎn)化,設(shè)計(jì)成為有科學(xué)性和啟發(fā)性的探究課題。在教學(xué)中,應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的思維和工作歷程,領(lǐng)悟科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)問題、大膽假設(shè)、尋找證據(jù)、小心求證的,體驗(yàn)科學(xué)家不斷深化對問題認(rèn)識的過程和科學(xué)探索的精神。
如,在向?qū)W生介紹《DNA分子的結(jié)構(gòu)》時,挖掘探究素材,設(shè)計(jì)探究過程,創(chuàng)造探究環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生參與構(gòu)建DNA分子結(jié)構(gòu)模型的探究活動當(dāng)中。
1.借鑒前人的研究經(jīng)驗(yàn),獲得靈感,確定構(gòu)建模型的研究方法
查找沃森在構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的有關(guān)科學(xué)史,將他們當(dāng)時如何開展對DNA分子結(jié)構(gòu)模型的研究工作,以及在探究DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)過程當(dāng)中,如何獲得靈感并得到了哪些方法上的借鑒展示給學(xué)生。
沃森在《雙螺旋―――發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的故事》一書中寫道:
“特別重要的是,我們曾認(rèn)真討論了鮑林是怎樣發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)α螺旋的……不久,有人告訴我說鮑林的成功也很平常,并不是復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理的結(jié)果……鮑林發(fā)現(xiàn)α螺旋并不是僅僅靠研究X射線衍射圖譜。主要方法是探討原子之間的相互關(guān)系。不用紙和筆,他的主要工具是一組分子模型。這些模型表面上看來與學(xué)齡前兒童的玩具非常相似……用同樣的方法解決DNA的問題!我們只要制作一組分子模型,開始擺弄起來就行了?!?/p>
在學(xué)生閱讀的基礎(chǔ)上,設(shè)置問題:這段描述,帶給你怎樣的啟示?鮑林帶給沃森的靈感是什么?沃森等科學(xué)家在揭示DNA結(jié)構(gòu)的過程中,采用的研究方法是什么?引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維探究,確定構(gòu)建物理模型的研究方法。同時,也可以讓學(xué)生在潛移默化中感受科學(xué)家對科學(xué)探究的熱愛及科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神。
2.構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)物理模型
(1)構(gòu)建DNA基本單位――脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)模型
查找科學(xué)家研究DNA分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)科學(xué)史,將DNA的基本單位――脫氧核苷酸的相關(guān)情況整理后,展示給學(xué)生。
將脫氧核苷酸的相關(guān)情況,整理成探究性問題:組成DNA的基本結(jié)構(gòu)單位是什么?每個基本單位是由哪幾部分構(gòu)成的?組成DNA的堿基有哪幾種?并組織學(xué)生動手實(shí)踐,構(gòu)建DNA的基本單位――脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu)模型。
(2)構(gòu)建DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型
①整理科學(xué)史,將科學(xué)家研究的DNA衍射圖譜及推算的DNA分子的結(jié)構(gòu)、直徑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,展示給學(xué)生。向?qū)W生提出問題:獲取上述信息,運(yùn)用模型法,你將構(gòu)建怎樣的模型?可能要考慮的問題有哪些?進(jìn)而展開開放式討論,讓學(xué)生像當(dāng)年科學(xué)家一樣,親歷科學(xué)探索過程,引發(fā)學(xué)生思考,激發(fā)學(xué)生探究激情。
②查找并整理沃森、克里克在構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型過程中的種種嘗試,展示給學(xué)生。向?qū)W生提出問題進(jìn)行探討:錯誤的理由可能是什么?有哪些是有價值的?引導(dǎo)學(xué)生追尋科學(xué)家的思維歷程,領(lǐng)悟科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)問題、尋找證據(jù)、合理推理的。
③在研究暫時陷入僵局時,看沃森和克里克又得到了誰的啟示,整理并向?qū)W生展示查哥夫帶來的信息:腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量;鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。根據(jù)科學(xué)史資料中的相關(guān)信息,向?qū)W生提出探究問題:a.堿基配對方式應(yīng)是怎樣的?b.對原有模型的修訂是什么?保留什么?
④提出探究問題,引導(dǎo)學(xué)生深入思考:堿基如何連接?A-T與G-C堿基對組成的DNA分子具有穩(wěn)定的直徑嗎?整理科學(xué)史中的相關(guān)研究結(jié)構(gòu),并向?qū)W生展示:四種堿基的分子結(jié)構(gòu)示意圖,比較嘌呤和嘧啶分子結(jié)構(gòu)。解釋堿基的連接方式―-形成氫鍵,A=T,CG。
通過問題,引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)史的有關(guān)資料,重現(xiàn)這一經(jīng)典的模型構(gòu)建歷程,讓學(xué)生參與教學(xué)過程和思考探究,完成思維性的探究式學(xué)習(xí),進(jìn)而組織學(xué)生動手實(shí)踐,制作并展示DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)物理模型,并與沃森和克里克構(gòu)建的物理模型相比較,不僅可以獲得成功感,更將思維型探究式學(xué)習(xí)與操作性的模型構(gòu)建相結(jié)合。同時,在模型建構(gòu)的探究活動中,引導(dǎo)學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,使學(xué)生在學(xué)習(xí)DNA分子結(jié)構(gòu)的同時,不僅得到科學(xué)方法的訓(xùn)練,并且體驗(yàn)尊重事實(shí),尊重客觀規(guī)律,善于反思,敢于質(zhì)疑,勇于實(shí)踐等的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。并通過討論交流,動手實(shí)踐,增強(qiáng)合作精神。
科學(xué)史其實(shí)本身也是科學(xué)知識,它豐富了對科學(xué)知識的闡述,但作為科學(xué)史教育目標(biāo)來說,科學(xué)知識不應(yīng)僅僅在這一方面,還應(yīng)在于科學(xué)史能提供科學(xué)知識的來龍去脈,科學(xué)知識的發(fā)展變化。同樣目前我們所取得的科技成就也是暫時的,需要不斷地發(fā)展與完善。生物科學(xué)史中沉淀了眾多科學(xué)家對生命世界探索的精彩片段。良好的生物科學(xué)史的教學(xué),應(yīng)該是從中選擇了恰當(dāng)?shù)牟牧?,運(yùn)用了恰當(dāng)?shù)氖侄危_(dá)到了最佳教學(xué)效果,讓學(xué)生似乎身臨其境,從而獲得眾多啟示的教學(xué)。托克維爾曾說:“當(dāng)過去不再照亮未來時,人心將在黑暗中徘徊?!蹦敲矗谥袑W(xué)生物課堂中,生物科學(xué)史不但豐富了學(xué)生的科學(xué)知識,而且照亮了學(xué)生的未來。
參考文獻(xiàn):
[1]瑪格納.生物科學(xué)史[M].天津:百花文藝出版社,2002.
[2]劉兵.科學(xué)史與科學(xué)文化論[M].上海科學(xué)教育出版社,2004:47.
[3]楊德平.利用生物發(fā)展史組織高中生物新課程探究性教學(xué)[J].寧德師專學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005(3):321-328.
[4]劉本舉.例析科學(xué)史的教育功能與教育實(shí)踐[J].生物學(xué)教學(xué),2006,31(2):22-24.
一、教師領(lǐng)導(dǎo)方式的選擇
教師的領(lǐng)導(dǎo)方式直接影響課堂心理氣氛的形成,教師的領(lǐng)導(dǎo)方式是教師用來行使權(quán)力與發(fā)揚(yáng)其領(lǐng)導(dǎo)作用的行為方式,可分為專制型,民主型和放任型三種。民主型領(lǐng)導(dǎo),指教師在課堂中以民主的方式教學(xué),重視學(xué)生集體的作用,教學(xué)計(jì)劃和決策是全體成員討論和共同分享的,教師力圖使自己成為一個幫助者和促進(jìn)者,以對學(xué)生進(jìn)行幫助和指導(dǎo),鼓勵個人和集體的責(zé)任心和參與精神,對學(xué)生的表現(xiàn)給予客觀的表揚(yáng)和批評。
從對課堂心理氣氛和學(xué)習(xí)效率的影響來看,放任型的領(lǐng)導(dǎo)是最差的,民主型領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)生和專制型領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)生相比在態(tài)度和責(zé)任心方面比較好,且?guī)熒P(guān)系融洽,課堂呈現(xiàn)熱烈活躍與嚴(yán)謹(jǐn)祥和的景象,學(xué)生的情緒體驗(yàn)以愉悅為主。因此生物學(xué)教師在授課過程中,應(yīng)采用民主型的領(lǐng)導(dǎo)方式,避免使用專制型領(lǐng)導(dǎo),杜絕使用放任型的領(lǐng)導(dǎo)方式。
二、建立和諧的師生關(guān)系
健康的課堂心理氣氛主要靠良好的師生關(guān)系和生生關(guān)系來建立,親密和諧的師生關(guān)系,能使學(xué)生強(qiáng)烈地體驗(yàn)到安全感、滿足感、幸福感和責(zé)任感,從而養(yǎng)成奮發(fā)向上的樂觀情緒和掌握待人處事的適當(dāng)方式等健康心理和行為。
教師要改變錯誤的觀點(diǎn)和行為。在應(yīng)試教育中,學(xué)生以分?jǐn)?shù)為標(biāo)準(zhǔn)被貼上不同的標(biāo)簽。教師在教學(xué)過程中有意或無意中剝奪了差生成功的機(jī)會。例如,在教學(xué)中較少注意他們,或較少對他們微笑;較少讓他們在課堂上回答問題或做公開演示;當(dāng)讓他們回答問題時,如果不能立即答出,教師等待的時間較少;回答問題不正確時,教師通常會做出批評;當(dāng)他們正確地回答了問題時,教師很少公開提出表揚(yáng)等等。成績差的學(xué)生長期得到教師消極的評價和對待,會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生消極的自我概念和較低的成就動機(jī)。
教師也要掌握一些師生交往的技巧。在課內(nèi):學(xué)生進(jìn)入課堂時教師可友好地與他們說話;以個別方式檢查學(xué)生的課堂活動;了解、記住和稱呼學(xué)生的名字;與學(xué)生分享玩笑與幽默;培養(yǎng)對學(xué)生成績的集體自豪感。在課外:迎面遇見學(xué)生,主動前去與學(xué)生交談;留意困難學(xué)生,主動與他們交談;了解學(xué)生的不同環(huán)境,理解學(xué)生的生活方式;真誠關(guān)懷學(xué)生面臨的社會問題。另外,教師巧妙地運(yùn)用教學(xué)語言和身體言語,以及正確的教學(xué)策略的選擇,也能迅速地縮短師生之間的心理距離,建立親密的師生關(guān)系。
三、指導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行積極的歸因
結(jié)果成敗歸因的重要作用在于,通過產(chǎn)生一定的成功預(yù)期和情感而影響后繼行為的動機(jī)。不同地區(qū)、不同性別的學(xué)生對不同學(xué)科學(xué)習(xí)結(jié)果的歸因方式存在差異,并且不同的歸因方式會產(chǎn)生不同的效果。比如,個體把某項(xiàng)活動中的失敗歸因?yàn)槿狈δ芰?就會產(chǎn)生消極的情緒,降低甚至喪失成功的預(yù)期,進(jìn)而降低相應(yīng)的后繼行為的動機(jī)水平。但如果歸因?yàn)樽陨砼Σ粔?個體則會保持較高的預(yù)期,并增強(qiáng)后繼行為的動機(jī)水平。同樣,歸因還會影響到學(xué)生的自我效能感。因此,如何歸因?qū)W(xué)生來說關(guān)系重大。歸因訓(xùn)練研究總結(jié)出兩類典型的成敗行為歸因模式:積極的歸因模式和消極的歸因模式。
積極的歸因模式:
成功能力增強(qiáng)成功預(yù)期動機(jī)水平提高自我效能提高
失敗缺乏努力保持較高的預(yù)期動機(jī)水平提高維持較高的自我效能
消極的歸因模式:
失敗缺乏能力降低成功預(yù)期動機(jī)水平降低自我效能降低
成功運(yùn)氣很少增強(qiáng)成功預(yù)期動機(jī)水平不高自我效能低
四、通過對高中生物學(xué)中的審美因素的發(fā)掘加強(qiáng)師生間情感交流
審美教學(xué)是生物學(xué)科的需要,也是素質(zhì)教育的需要。教學(xué)中要善于發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘各種審美構(gòu)成因素,使生物課的整個教學(xué)過程轉(zhuǎn)化為美的欣賞、美的表現(xiàn)和美的創(chuàng)造活動,從而有效地提高生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)學(xué)生良好的個性心理品質(zhì)的形成。生物科學(xué)是由概念、原理及其論證所形成的科學(xué)體系,是生物學(xué)家在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上通過抽象、歸納、演繹、美化、綜合等思維的過程建立起來的。生物學(xué)家的探究過程是以審美心理為導(dǎo)向的,比如DNA分子模型的建立、遺傳基本規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都是如此。生物學(xué)理論是對生物美的概念化,是以簡潔的形式來說明復(fù)雜的現(xiàn)象。每一次生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破,都包含著科學(xué)家們求真求實(shí)、百折不撓的人格美和科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的思維美。生物學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān),青霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,雜交水稻的培育和推廣,基因治療的研究和應(yīng)用,都給人的生活帶來美的變化,學(xué)生也能從中感受到科學(xué)技術(shù)的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值??傊?生物科學(xué)不論在理論上實(shí)踐上還是內(nèi)容與形式上,都折射出科學(xué)美的絢麗光輝。
生物學(xué)的審美構(gòu)成,既有教學(xué)內(nèi)容的因素,也有教學(xué)形式的因素,同時也有作為聯(lián)接內(nèi)容與形式的物質(zhì)中介――教學(xué)媒體的因素,可以說融合了自然美、社會美和藝術(shù)美的審美屬性??傊?生物學(xué)教學(xué)中的審美,不僅僅是來自視聽的感官享受,更重要是能引起學(xué)生心理結(jié)構(gòu)各層次的活動,包括調(diào)動起無意識心理活動,使得學(xué)習(xí)內(nèi)容變得生動而親切,學(xué)習(xí)過程變得富有創(chuàng)造力和生命力,學(xué)習(xí)的思維更加活躍,從而產(chǎn)生心理學(xué)家馬斯洛所說的“高峰體驗(yàn)”。
總之,在高中生物教學(xué)中不僅能夠而且應(yīng)該營造和諧的課堂心理氣氛,這樣不僅能提高學(xué)習(xí)效率,還能豐富學(xué)生的情感體驗(yàn),有利于學(xué)生形成良好的個性心理品質(zhì)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]皮連生主編,《教學(xué)設(shè)計(jì)》,北京:高等教育出版社,2000,6:195―196
[2]章志光等、《社會心理學(xué)》,北京:人民教育出版社,1998:564
關(guān)鍵詞: 地方綜合院校 植物生理學(xué) 教學(xué)改革
植物生理學(xué)是研究植物生命活動規(guī)律、揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門學(xué)科,在生命科學(xué)研究中占據(jù)重要地位[1]。其涉及的理論與技術(shù)已滲透到生命科學(xué)的眾多領(lǐng)域,大大推動了生命科學(xué)的發(fā)展。學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,系統(tǒng)掌握植物的生長發(fā)育與形態(tài)建成、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化、信息傳遞和信號傳導(dǎo)等基本理論知識,在微觀水平和宏觀水平上全面了解植物的生命活動規(guī)律,初步具備分析、解決問題的能力。
南通大學(xué)作為一所地方綜合性院校,十分注重學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),著重拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野,完善知識結(jié)構(gòu)體系。在一些綜合院校不開或少開植物生理學(xué)的情況下,我校目前有生物科學(xué)、生物技術(shù)、海洋技術(shù),環(huán)境科學(xué)、土地資源與環(huán)境等專業(yè)開設(shè)了《植物生理學(xué)》這門基礎(chǔ)課程。為了激發(fā)學(xué)生在該學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學(xué)生自主探究和實(shí)踐創(chuàng)新能力,我們在不同專業(yè)《植物生理學(xué)》課程的教學(xué)過程中,結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),對當(dāng)前教材中存在的問題和學(xué)科發(fā)展進(jìn)行了一些思考,對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等方面進(jìn)行了初步的改革探索,不斷提高教學(xué)質(zhì)量。
1.合理設(shè)置和優(yōu)化理論教學(xué)體系
植物生理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容涉及植物生命活動的各個方面,涉及面比較廣。但目前各個高校選用的教材和教學(xué)大綱都不盡相同。我們根據(jù)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱選用了潘瑞熾主編的《植物生理學(xué)》,就其內(nèi)容在教學(xué)上有兩個比較突出的問題,一是課時少內(nèi)容多,這就要求我們在現(xiàn)有的教學(xué)時數(shù)上,很好地精煉內(nèi)容,二是教學(xué)內(nèi)容與很多學(xué)科的內(nèi)容相互聯(lián)系、相互滲透,涉及分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物物理學(xué)、生態(tài)學(xué)等。為了使本學(xué)科與其他課程的知識緊密銜接而又避免不必要的重復(fù),我們在教學(xué)內(nèi)容的選擇上把握兩個原則,一是側(cè)重學(xué)生所需要的必備基本概念和基本理論知識。二是簡化與其他學(xué)科重復(fù)的內(nèi)容。如植物信號傳遞與轉(zhuǎn)導(dǎo)既是植物生理學(xué)的內(nèi)容,又是細(xì)胞生物學(xué)課程中的重要內(nèi)容,植物的呼吸生理,生物化學(xué)課程對呼吸過程有詳細(xì)介紹。學(xué)過的知識我們只做簡單的復(fù)習(xí),減少相近學(xué)科間內(nèi)容的重復(fù)。教學(xué)中結(jié)合本學(xué)科研究新進(jìn)展,及時增補(bǔ)有關(guān)新知識,更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生了解本課程的最新成果。如:植物體光形態(tài)建成,以及花形態(tài)發(fā)生中的同源異形基因和ABC模型,春化基因等[2]。
另外,針對開設(shè)該課程的不同專業(yè),其課程內(nèi)容的講授也作了適當(dāng)調(diào)整,比如土地資源與環(huán)境、環(huán)境科學(xué)專業(yè)學(xué)生生物學(xué)基礎(chǔ)知識較薄弱,在學(xué)習(xí)植物生命規(guī)律中涉及較多生物學(xué)方面的知識,為便于學(xué)生對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解,增設(shè)一章“植物細(xì)胞組成”,介紹主要的植物生物大分子及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,強(qiáng)調(diào)植物各級水平形態(tài)結(jié)構(gòu),同時講授重點(diǎn)放在植物結(jié)構(gòu)方面,方便學(xué)生對后續(xù)課程的理解與掌握,如環(huán)境污染對植物影響;生物科學(xué)專業(yè)學(xué)生缺乏環(huán)境相關(guān)知識,在植物抗性生理講授內(nèi)容上重點(diǎn)放在環(huán)境方面。不同的環(huán)境對不同植物和植物不同層次的影響表現(xiàn)不同。生物技術(shù)專業(yè)除了學(xué)習(xí)植物基本生命活動規(guī)律外,更側(cè)重于從技術(shù)方面(如基因工程、細(xì)胞工程、組織培養(yǎng)等)學(xué)習(xí),海洋技術(shù)專業(yè)更多結(jié)合海洋植物和陸生植物比較介紹,使不同專業(yè)學(xué)生對該課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解的側(cè)重點(diǎn)不同,方便學(xué)生對后續(xù)課程的理解與掌握。另外,凡是學(xué)生通過自學(xué)可以了解的部分,就不講或少講,把重點(diǎn)放在植物生理機(jī)制及其在農(nóng)業(yè)等實(shí)踐應(yīng)用上?,F(xiàn)代生物學(xué)新技術(shù)和新成果層出不窮,我們充分利用現(xiàn)代信息手段,及時搜索植物生理研究領(lǐng)域的新成果和熱點(diǎn),補(bǔ)充到講授內(nèi)容中,傳授給學(xué)生,使學(xué)生緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐,適當(dāng)引入學(xué)科領(lǐng)域的前沿理論與技術(shù)成果,公眾關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問題,以及教師科研案例等,加深植物生命本質(zhì)這條植物生理主線的認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生課后查閱相關(guān)資料,主動學(xué)習(xí)和探討。課堂上根據(jù)該課程的教學(xué)目的和培養(yǎng)目標(biāo),遵循“少而精”的原則,突出重點(diǎn)難點(diǎn)。
2.優(yōu)化和改進(jìn)教學(xué)方法,不斷強(qiáng)化教學(xué)效果
教學(xué)方法適當(dāng)與否?直接關(guān)系到教學(xué)效果的好壞,決定教學(xué)的成敗。在《植物生理學(xué)》的教學(xué)中采用課堂提問、師生互動、多媒體演示、教學(xué)信息反饋等多種教學(xué)方法,能夠活躍課堂氣氛,提高學(xué)生理解知識的能力。
2.1采用課堂互動和啟發(fā)式教學(xué),提高學(xué)生積極性。
課堂互動是教與學(xué)之間溝通的有效方式,更是師生之間思維碰撞、教學(xué)相長的一種有效途徑[3]。我們預(yù)先設(shè)計(jì)好一些問題,學(xué)生總結(jié)出相應(yīng)的觀點(diǎn)和結(jié)論,教師再對這些觀點(diǎn)加以評價和引導(dǎo),以此培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)思考和解決問題的能力,還能營造生動活潑、充滿生機(jī)的課堂氣氛。教師指導(dǎo)學(xué)生主動參與,能充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。我們在課堂教學(xué)中,注重創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、設(shè)疑、釋疑,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。教學(xué)過程中注意傾聽學(xué)生反饋,隨時調(diào)整教學(xué)方法。通過加強(qiáng)師生互動,形成以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的課程體系教學(xué)方式。
啟發(fā)式教學(xué),是由學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識對教師所提出的問題進(jìn)行分析、判斷和解決,達(dá)到觸類旁通、舉一反三的教學(xué)目的。啟發(fā)式教學(xué)可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍,使學(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。而且通過對解決問題方法的探索,可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。啟發(fā)式教學(xué)中的關(guān)鍵在于如何給學(xué)生創(chuàng)設(shè)思考的契機(jī),讓學(xué)生積極、自主地鉆研。在講授植物生理具體問題時,筆者首先介紹一些具體的示例,比如學(xué)生生活中遇到或了解的植物的頂端優(yōu)勢,水果低溫保鮮,植物秋季的落葉,有些植物生長得旺盛,但產(chǎn)量低,果樹生產(chǎn)大小年現(xiàn)象,施肥出現(xiàn)燒苗,等等,然后拋出問題:植物為何會出現(xiàn)這些生理現(xiàn)象?人們在生產(chǎn)實(shí)踐上時應(yīng)該如何注意?這些問題的提出吸引了學(xué)生的注意力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2利用現(xiàn)代多媒體教學(xué),擴(kuò)大教學(xué)信息量。
現(xiàn)代多媒體技術(shù)以聲圖并茂的信息傳播方式,將各種文本、圖形、圖像、動畫、視頻、音頻信息自由表達(dá),不僅能擴(kuò)大教學(xué)內(nèi)容的信息量,而且能極大地克服書本知識的教條與乏味,可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并對過于抽象的知識有直觀的認(rèn)識。通過單一渠道吸收的信息量是有限的,通過視覺和聽覺獲取的信息最容易被人接受且容易記憶。如植物的礦質(zhì)營養(yǎng),各種必需元素的過多或缺乏對植物生長發(fā)育的影響,單靠文字理解,枯燥無味不易記憶,用多媒體圖片列舉不同作物營養(yǎng)缺乏不同元素的具體形態(tài)表現(xiàn)方式進(jìn)行展示,可以收到事半功倍的效果。此外,運(yùn)用多媒體技術(shù)還可以給學(xué)生展示一些無法開設(shè)的實(shí)踐課程,比如同化物的運(yùn)輸分配的環(huán)割實(shí)踐,在北方果樹生產(chǎn)上具體應(yīng)用,如果能夠帶領(lǐng)學(xué)生到處理點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地參觀,就定會收到意想不到的效果,但不太現(xiàn)實(shí)。筆者充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,從網(wǎng)上下載了一些處理工藝的視頻,在一定程度上彌補(bǔ)了不能帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地參觀的不足,同時增加了學(xué)生的感性認(rèn)識。
2.3注重分類歸納、教學(xué)信息的反饋。
植物生理學(xué)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)多,教學(xué)課時少,在備課時注重分類歸納,從教材分散龐雜的內(nèi)容中理出一個清晰的脈絡(luò)。講課時注重條理清楚、層次分明、深入淺出。如講授植物光合生理時,要求學(xué)生從光反應(yīng)、暗反應(yīng)兩個層次理解,再掌握各個層次特點(diǎn)。注重課前回顧和課后小結(jié),講課前先對上次內(nèi)容作簡單回顧,突出重點(diǎn)、承上啟下,單元內(nèi)容結(jié)束時,以圖表或簡練的語句歸納總結(jié),使學(xué)生學(xué)會把握知識的全局框架,便于融會貫通。在教學(xué)過程中還注注聽取學(xué)生的反饋,隨時調(diào)整教學(xué)方法,便于提高教學(xué)質(zhì)量。隨時聽取學(xué)生對教學(xué)的反饋是非常必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。針對學(xué)生提出的問題及時調(diào)整教學(xué)方法,強(qiáng)化教學(xué)效果。首先,學(xué)生普通反映需要記憶的內(nèi)容多,知識容易遺忘,重點(diǎn)把握不好,因此每次課前對上一次課重點(diǎn)進(jìn)行小結(jié),在講課時注重知識前后的連貫性,每一章結(jié)束時安排習(xí)題練習(xí)。
3.突出實(shí)際應(yīng)用,注重改進(jìn)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)
植物生理學(xué)理論來自生產(chǎn)實(shí)踐,又指導(dǎo)實(shí)踐,是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,在教學(xué)過程中既應(yīng)充分發(fā)揮實(shí)踐活動在其基本理論中的作用,又應(yīng)充分發(fā)揮植物生理基本理論對實(shí)踐的指導(dǎo)作用。經(jīng)過近幾年的摸索與實(shí)踐,結(jié)合我校實(shí)際情況,我們組織編寫了《植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)手冊,精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),形成了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,將課堂上所學(xué)到的知識在實(shí)驗(yàn)中很好地運(yùn)用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),為學(xué)生提供了更多的動手機(jī)會,在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)方面有著重要作用。將一些具有科研性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)引入到教學(xué)中,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)具有一定的科研性質(zhì),這樣既可以讓學(xué)生盡早了解學(xué)科發(fā)展前沿,又可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ纭爸参锟剐陨怼薄0才攀撬窘臃N紋枯病原菌后,幾個主要抗性酶活性的改變實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),加深了學(xué)生對抗性生理的理解,減少了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的乏味與枯燥,同時又聯(lián)系了植物抗病性研究的前沿。此外,結(jié)合南通本地設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)生產(chǎn)實(shí)際,增加實(shí)踐學(xué)時,定期帶領(lǐng)學(xué)生前往南通主要設(shè)施農(nóng)業(yè)基地,實(shí)地觀察相關(guān)調(diào)控植物生理活動的具體操作,如水肥管理、植物生長調(diào)節(jié)劑應(yīng)用等。到南通沿海灘涂實(shí)地了解抗性植物的生長,利用學(xué)校植物園植物資源豐富的優(yōu)勢,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)地調(diào)查、收集資料、解決實(shí)際問題的能力,使學(xué)生真正做到植物生理理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐。
4.改進(jìn)考核評價方法
考核評價是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)。為了改變高分低能狀況,我們對考核評價方法進(jìn)行了改革。改變以往那種一次考試定全局的考核方式,如加大平時成績的比重??己朔绞缴辖档推谀┛荚囋诳偝煽冎兴嫉谋戎?,注重考察課程讀書報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中,讀書報(bào)告要求學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容,以某一植物生理目前的研究熱點(diǎn)問題為主題,查閱國內(nèi)外文獻(xiàn),撰寫課程讀書報(bào)告,并進(jìn)行交流匯報(bào),課程成績的評定采用平時成績與期末考試成績相結(jié)合,讀書報(bào)告占20%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%,期末考試成績占60%。這樣可以全面考查學(xué)生對知識掌握的程度。這樣學(xué)生該門課程的總評成績是一門綜合成績,試卷不再是成績的最終判決書。
結(jié)合我校實(shí)際,我們對植物生理學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行改革摸索,并付諸教學(xué)實(shí)踐,教學(xué)效果顯著。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,教師應(yīng)不斷吸收植物生理和現(xiàn)代生物技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果,及時更新知識,不斷提高教學(xué)能力。植物生理學(xué)課程教學(xué)改革是一個不斷探索、發(fā)展和完善的過程,在今后的教學(xué)中,我們還要不斷地深入研究和改革探索,不斷提高植物生理學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2012.
一、落實(shí)新課標(biāo)精神,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)發(fā)展
《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:在課程目標(biāo)上注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。因此,在高中物理教學(xué)中要切實(shí)轉(zhuǎn)變圍繞高考指揮棒轉(zhuǎn)悠的現(xiàn)象,確立提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的終極目標(biāo),要為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在具體的物理教學(xué)過程中,有可能高考考到的知識點(diǎn),師生要合作探究,沒有可能考到的知識點(diǎn)也要合作探究,要幫助學(xué)生掌握科學(xué)的方法。在傳授給學(xué)生物理知識的同時,也應(yīng)該讓學(xué)生進(jìn)行動手操作,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再現(xiàn)知識的形成過程,幫助學(xué)生加深印象。積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行開展物理課外活動,進(jìn)行物理研究性學(xué)習(xí),探究物理知識,進(jìn)行物理小發(fā)明,小創(chuàng)造,將所學(xué)知識加以靈活運(yùn)用。物理是一門綜合性的學(xué)科,融科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)實(shí)驗(yàn)于一爐。用假設(shè)的理論去指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),用科學(xué)實(shí)驗(yàn)去佐證理論,具有很強(qiáng)的邏輯性、嚴(yán)謹(jǐn)性,在學(xué)生的成長歷程中起著舉足輕重的作用。教師要引導(dǎo)學(xué)生在觀察物體中尋求道理或者探究現(xiàn)象中推測原理,在不斷的思維訓(xùn)練中讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的物理知識去解釋生活現(xiàn)象,探索事物之間的規(guī)律,從而加深自己對于物理學(xué)的理解和體驗(yàn),進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生自主地進(jìn)行探索和創(chuàng)新。
二、落實(shí)學(xué)生主體地位,變講話為對話
傳統(tǒng)的物理課堂,是講話式的課堂。固然也要調(diào)動學(xué)生聽課的積極性和學(xué)習(xí)的主動性。但是在具體操作的過程中,受高考指揮棒的引導(dǎo),物理的課堂教學(xué)在不少情況下仍舊不知不覺地走到“老師講話,學(xué)生記錄,以解題訓(xùn)練為主,重視理論教學(xué),輕視動手實(shí)驗(yàn)”的應(yīng)試教育的軌道上,緊扣考試要點(diǎn),壓寶考試題目,反復(fù)練習(xí)題目在很多中學(xué)物理課堂上仍舊是司空見慣的現(xiàn)象。學(xué)生長期處于課堂上的被動地位,所有的學(xué)習(xí)步驟,學(xué)習(xí)內(nèi)容都在老師的計(jì)劃中進(jìn)行,長此以往,學(xué)生的主動性會被扼殺,學(xué)習(xí)興趣低下。而課堂教學(xué)效率的提高有賴于學(xué)生的積極參與,要積極引導(dǎo)學(xué)生動手操作,動腦思考,動眼觀察,動嘴表達(dá),讓學(xué)生的思維始終處于興奮狀態(tài),而要切實(shí)將學(xué)生置于主置,變講話為對話,必須要做到以下幾點(diǎn):
1、注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。愛因斯坦說:熱愛是最好的老師,興趣是永恒的動力。只有在備課的過程中精心預(yù)設(shè),充分挖掘物理課程與日常生活之間的聯(lián)系,讓學(xué)生充分感受到物理知識在生活中是有用的,應(yīng)用所學(xué)的物理知識可以解決生活中遇到的實(shí)際問題。比如我們在騎車時遇到逆風(fēng)的情形,寸步難行,此時想辦法降低與風(fēng)接觸的面的面積,阻力就會減小,速度就能提升。還可以探究現(xiàn)代物理技術(shù)所取得的新的成果,以及這些成果對于人們生活所發(fā)生的改變。比如正是對于太陽能的深入研究,才導(dǎo)致光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,太陽能熱水器廣泛應(yīng)用讓人們的生活變得越來越快捷方便,越來越美好。蓄電池的體積越來越小,功率越來越大,導(dǎo)致了人們交通方式發(fā)生了很大的變化,電動自行車越來越普及,電動車以其花費(fèi)小,不要年檢,越來越受到普通民眾的喜愛,家鄉(xiāng)的人們買電動車的越來越多。書本知識和生活實(shí)際的有效結(jié)合,可以引導(dǎo)學(xué)生去探索身邊的科學(xué)奧秘,激發(fā)學(xué)生投身物理研究,從而將課外研究性學(xué)習(xí)引向深入。
2、建構(gòu)學(xué)生主動參與的課堂教學(xué)氛圍。在物理教學(xué)過程中,教師要與時俱進(jìn),主動摒棄陳舊的教學(xué)觀念,放手讓學(xué)生主動學(xué)習(xí),主動探索,把學(xué)習(xí)的主動權(quán)還給學(xué)生。引導(dǎo)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn),動腦思考,去理解知識的形成過程,掌握科學(xué)的研究方法,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)和研究習(xí)慣。在物理教學(xué)過程中,課堂導(dǎo)入要生動有趣,比如學(xué)習(xí)《萬有引力與航天》時,可以重溫牛頓在蘋果樹下被落下的蘋果擊中頭部的故事。對于教材的研讀讓學(xué)生自主閱讀,自己發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生善于提出問題,善于質(zhì)疑學(xué)會真正學(xué)會思考,學(xué)會質(zhì)疑。教師還應(yīng)該精心設(shè)計(jì)一些富有啟發(fā)性的問題,主動激發(fā)起學(xué)生的思考,讓學(xué)生充分利用小組合作的機(jī)會去集思廣益,進(jìn)而融會貫通。在進(jìn)行課堂討論的時候,切莫走過場,流于形式,看看時間不夠就匆匆結(jié)束,而應(yīng)該巧妙安排,該給予足夠時間的一定要留有足夠的時間,讓學(xué)生去充分討論,不必拘泥于現(xiàn)有教材的結(jié)論,畢竟進(jìn)入信息時代,學(xué)生獲取知識的途徑很多,也許有些學(xué)生獲取的信息超前于現(xiàn)有的教材體系。如果能夠溫故知新,并通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證,再借助練習(xí)得到鞏固,形成物理研究的能力,則學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)就在潛移默化中得到提升。
三、開展多種形式的實(shí)驗(yàn)活動,發(fā)展學(xué)生的操作能力
關(guān)鍵詞:生物教學(xué);活用;激發(fā);化繁變簡;魅力課堂
我們學(xué)校的生物教學(xué)課堂有其特殊性。學(xué)校教學(xué)設(shè)備正處在不斷完善之中,來自不同地區(qū)的教職工隊(duì)伍力量雖然很雄厚,但還未形成核心力量,不同教師教學(xué)理念不完全相同,其教學(xué)水平、思維創(chuàng)新還跟不上廣東省教育強(qiáng)省改革步伐。而且,汕尾地區(qū)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)比較特殊,絕大部分學(xué)生都比較怕吃苦,缺乏刻苦鉆研的精神,社會和家庭對孩子的期望值較高,但積極協(xié)作學(xué)校開展德育教學(xué)工作的參與度較低,這樣,學(xué)校的教學(xué)和學(xué)生的成長幾乎是單線作戰(zhàn)。這種情形,較大地制約了學(xué)生綜合潛力的挖掘開發(fā),面對以上這些情況,如果學(xué)校的教師仍然參照教學(xué)大綱要求,實(shí)施常用的教學(xué)方法、遵守學(xué)校的教學(xué)常規(guī)進(jìn)行教學(xué),雖然教師花了較大心血去備課,學(xué)生強(qiáng)迫自己很認(rèn)真聽課,努力學(xué)習(xí),而學(xué)生最終還是提不起學(xué)習(xí)興趣,學(xué)習(xí)成績也難以提高,結(jié)果也是事倍功半,效率較低,還使教師和學(xué)生背上了沉重的心理負(fù)擔(dān)。
在此,我將自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際結(jié)合起來,多次探索實(shí)踐,加以修正,實(shí)施于生物教學(xué)課堂,形成一套有特色的創(chuàng)新高效教學(xué)課堂。
首先,駕馭教材,活用教材。對于不同層次的學(xué)生知識基礎(chǔ)底子不同,按照教材內(nèi)容進(jìn)行常規(guī)授課,要求學(xué)生全面掌握知識點(diǎn),難度非常大,更不用說去掌握重點(diǎn)知識,突破難點(diǎn)知識了。我將生物課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)先列出來,確定學(xué)生達(dá)到這個層次,化繁變簡,使不同學(xué)生都能完成一定任務(wù),享受到勞動后必有收獲的成就感,進(jìn)而就激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的欲望。
其次,常用生活例子導(dǎo)入,吸引學(xué)生學(xué)習(xí)注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)生物課程的興趣,生物學(xué)科知識來源于生活,又用于生活,是與生活聯(lián)系最密切的學(xué)科,在生物課堂上將所有的知識點(diǎn)均可用在生活例子導(dǎo)入甚至把較難理解的重難點(diǎn)知識用生活語言將其分解剖析,舉生活例子進(jìn)一步加深記憶和理解,學(xué)生的注意力就主要集中在有趣的生活例子上,同時也完成了生物知識的學(xué)習(xí),并進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)生物知識的興趣。
第三,營造公正、平等、民主、和諧課堂。進(jìn)入課室爭取與每一個學(xué)生都要平等和諧相處。不能以任何方式傷害任何一個學(xué)生,營造一個具有濃郁家庭式的氣氛的課堂環(huán)境,使學(xué)生感受到教師的嚴(yán)父慈母般的仁愛和關(guān)心,暖化、觸動和凈化學(xué)生的心靈,同時使學(xué)生樂意聽課,喜歡聽課,進(jìn)而是主動聽課,積極學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)效果是顯而易見的,學(xué)生就有了學(xué)習(xí)的動力,掌握生物知識就會事半功倍。
第四,巧設(shè)練習(xí),分層布置作業(yè)。牢記學(xué)生的畏難心理,對知識點(diǎn)通過簡單題目的形式練習(xí)鞏固,對重難點(diǎn)知識進(jìn)行分割成塊,化繁變簡,化難為易去設(shè)置成作業(yè)。為了滿足極少數(shù)成績較好的學(xué)生完成更高目標(biāo)知識掌握。另設(shè)一些拓展題目為選做題。這樣通過難題的簡單化練習(xí),學(xué)生在做作業(yè)的過程當(dāng)中沒有心理負(fù)擔(dān),做題的思路清晰,高質(zhì)量完成了作業(yè),準(zhǔn)確率較高,極大地促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,做作業(yè)成為學(xué)生獲得成功的喜悅。
第五,教學(xué)課堂多種方法多管齊下,把握有利時機(jī)邀請學(xué)生家長聽課,聽取家長寶貴意見,促進(jìn)教學(xué)提升,共同抓好學(xué)生成長之路。
作為一門領(lǐng)域廣闊的基礎(chǔ)科學(xué),今天的物理學(xué),在超快激光與大功率激光、各種新型功能材料、物質(zhì)的深層次結(jié)構(gòu)和宇宙演變規(guī)律等前沿研究領(lǐng)域,以及信息、生物與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的高新技術(shù)開發(fā)方面,仍然充滿著強(qiáng)大的生命力和推動力。
“即物窮理”是在物理學(xué)發(fā)展史上有過偉大貢獻(xiàn)的大師們普遍具有的境界,也是其他科學(xué)領(lǐng)域里的大師們普遍具有的境界。在物理學(xué)發(fā)展史上占有重要地位的科學(xué)家,盡管或多或少都受到他們所處時代的局限,但在所面對的物理現(xiàn)象面前,都顯示出豐富的想象力,或高超的歸納、推理能力,甚至深邃的洞察力和頓悟力,因而能夠抓住問題的本質(zhì),發(fā)現(xiàn)潛藏于現(xiàn)象背后的規(guī)律。 因此,物理學(xué)帶給人類的財(cái)富,不僅僅在于它不斷地推動著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,還在于它不斷地推動著人類思想與意識的進(jìn)步。
科學(xué)發(fā)展與人類進(jìn)步的歷史一再證明:沒有一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是終極發(fā)現(xiàn),沒有一項(xiàng)發(fā)明是終極發(fā)明,沒有一種理論是放之四海而皆準(zhǔn)的理論。人類的創(chuàng)造力,源自于永不歇止的好奇心和嘗試欲。
五千年的燦爛文明,鑄造了中華民族的聰明才智。曾經(jīng)經(jīng)歷過的屈辱和慘痛歷史, 鑄造了中華民族奮發(fā)圖強(qiáng)的堅(jiān)韌毅力。
你們是國家改革開放以后出生的新一代,你們是中華民族歷史上空前幸運(yùn)的一代。安定的社會環(huán)境,高速發(fā)展的國力,日新月異的科學(xué)技術(shù),為你們大展才干提供了你們的先輩曾經(jīng)夢寐以求而不可得的大平臺。
人生如渡海,既然已經(jīng)作出了選擇, 就不應(yīng)當(dāng)輕言放棄。只有堅(jiān)持,才能到達(dá)彼岸!
江蘇省高考物理考試說明提出要把對學(xué)生能力的考查放在首要位置,并列舉了要求考查的五個方面的能力,其中第四個方面是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力,即能夠根據(jù)具體的問題找出物理量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,根據(jù)數(shù)學(xué)的特點(diǎn)、規(guī)律進(jìn)行推導(dǎo)、求解和合理外推,并根據(jù)結(jié)果做出物理判斷,進(jìn)行物理解釋或得出物理結(jié)論.能夠根據(jù)物理問題的實(shí)際情況和所給的條件,恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖象等形式和方法進(jìn)行分析、表達(dá).能夠通過分析所給的圖象找出其所表示的物理內(nèi)容,用于分析和解決物理問題.
高考的要求對高中物理教學(xué)有著現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義,其對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的考查在近幾年高考試卷中體現(xiàn)的非常充分.如2012年江蘇卷第4題,2014年江蘇卷第5題等.但筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)知識準(zhǔn)備不足,遇到復(fù)雜些的計(jì)算錯誤率很高,甚至直接跳過.長此以往,學(xué)生怕做這類題,教師卻常常抱怨:“這么簡單的運(yùn)算的也不會”.究其原因,從初中到高中,物理的學(xué)習(xí)對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求有著明顯的提高,學(xué)生數(shù)學(xué)知識的準(zhǔn)備往往落后于學(xué)習(xí)物理時對其數(shù)學(xué)知識的要求.比如;矢量的運(yùn)算法則在高一物理第一章“運(yùn)動的描述”就會涉及,而數(shù)學(xué)教學(xué)中“向量的運(yùn)算”至少要落后一個月,這無形中造成了學(xué)生對矢量理解的障礙.
本文中筆者對高中物理教學(xué)中常用的數(shù)學(xué)知識進(jìn)行了歸納整理,希望對同仁們的教學(xué)有所幫助.
2教學(xué)中常用的數(shù)學(xué)知識
2.1矢量(向量)與標(biāo)量的知識
對矢量的理解是高中物理概念教學(xué)的重要一面,是對物理概念全面、深入理解不可或缺的一點(diǎn).學(xué)生常常將矢量與標(biāo)量混淆,在矢量運(yùn)算時直接相加減,將標(biāo)量正負(fù)[TP6GW50.TIF,Y#]的意義理解為方向.所以,矢量的學(xué)習(xí)既是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),也是教師教學(xué)的重點(diǎn).高中階段涉及的矢量有位移、速度、加速度、力、電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、動量等,涉及的標(biāo)量有路程、功、動能、勢能、磁通量等.在教學(xué)時,教師可以根據(jù)需要將矢量的運(yùn)算法則先介紹.如圖1.
2.5相似三角形
對應(yīng)角相等,對應(yīng)邊成比例的兩個三角形叫相似三角形.在共點(diǎn)力的平衡和帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動中,應(yīng)用相似三角形可以給解題帶來方便.
例5如圖7所示,輕繩1繞過固定在A點(diǎn)的定滑輪系在輕桿B端,輕桿另一端通過鉸鏈連在O點(diǎn),B端下面掛著重為G的小球,拉繩1使輕桿緩慢轉(zhuǎn)動,不計(jì)所有阻力,此過程中繩1對B端的拉力T和桿對B端的支持力F的大小變化情況是
[TP6GW56.TIF,Y#]
A.T增大,F(xiàn)減小
B.T減小,F(xiàn)增大
C.T增大,F(xiàn)不變
D.T減小,F(xiàn)不變
解析緩慢轉(zhuǎn)動過程中,B端合力為零,T、F、G三個力構(gòu)成封閉的矢量三角形(圖陰影區(qū)).由幾何知識可知:三角形ABO與力構(gòu)成的三角形始終相似.
AOGBOFABT,
AO、OB的長度不變,AB長度變小,所以F不變,T減小.
3對高中物理教學(xué)的啟示
3.1了解學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),為新知識的教學(xué)做準(zhǔn)備
高中物理難學(xué)的一個重要原因是學(xué)生的數(shù)學(xué)知識準(zhǔn)備不足.但具體是哪些知識欠缺,如果沒有調(diào)查摸底,恐怕很難說清,更別提在課堂上有的放矢,化解難點(diǎn)了.解決此問題的方法通常有三種,一是先研究教材,掌握本節(jié)內(nèi)容需要哪些數(shù)學(xué)知識,再向?qū)W生或數(shù)學(xué)教師了解這些知識初中有沒有學(xué)過,學(xué)到什么程度,高中階段會在什么時候講,講哪些內(nèi)容.二是向有經(jīng)驗(yàn)的老師請教,此法常能事半功倍,尤其對新教師掌握學(xué)情,提高效率有很好的幫助.三是通過分析檢測中的錯誤,在試卷講評中補(bǔ)充必要的數(shù)學(xué)知識,并做好總結(jié),為以后的教學(xué)服務(wù).
3.2逐步滲透,循序漸進(jìn),提升學(xué)生解題能力
在物理課堂講數(shù)學(xué)知識不會是一種常態(tài),對數(shù)學(xué)知識的補(bǔ)充也不會一蹴而就.因此,我們有必要對此作個整體的規(guī)劃.筆者認(rèn)為逐步滲透,循序漸進(jìn)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,是比較妥當(dāng)?shù)姆椒?在高一階段,學(xué)生知識準(zhǔn)備不足,此時數(shù)學(xué)知識的滲透和物理新知識的的傳授同樣重要.高二階段,需要著重講解重要數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用,如:函數(shù)法、微元法、圖象法.高三階段,主要的數(shù)學(xué)工具都已介紹,此時的重點(diǎn)應(yīng)放在學(xué)生分析綜合能力的提升.
一、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基本指導(dǎo)思想
物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是指在全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的基礎(chǔ)上,最大限度、恰到好處地給學(xué)生提供自我學(xué)習(xí)、自我創(chuàng)新的機(jī)會,讓物理課堂教學(xué)煥發(fā)出生機(jī)和活力,不僅要讓學(xué)生了解、掌握有關(guān)知識“是什么”、“為什么”,還要給學(xué)生提供思考、探索的空間和時間,讓學(xué)生帶著疑問去尋求“還有什么”,從而對所學(xué)知識達(dá)到創(chuàng)新的目的。同時教師還一定要遵循認(rèn)知規(guī)律,盡力創(chuàng)設(shè)問題情景,激發(fā)創(chuàng)造性思維的火花,重視培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)問、勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)習(xí)慣,鼓勵學(xué)生自己去看、去做、去創(chuàng)新,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造和探索能力。
二、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提條件――抓好課堂教學(xué),重視基礎(chǔ)知識
1.課前,教師在備課過程中,要在分析教材、學(xué)生現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上除落實(shí)好教學(xué)目標(biāo)外,還要有意識地滲透創(chuàng)新教育的思想。在教學(xué)過程中,教師要注意構(gòu)建和諧、民主的課堂教學(xué)氣氛,使師生交往的狀態(tài)達(dá)到最佳水平,盡可能增加學(xué)生自己的探索知識的活動量,給學(xué)生一定的自由,讓學(xué)生充分地動腦、動手、動口,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。同時還要實(shí)施分層次教學(xué),對不同層次的學(xué)生應(yīng)有不同的階段性目標(biāo)要求,并在教學(xué)方法上給予指導(dǎo)。例如,對學(xué)習(xí)困難的學(xué)生,要加以耐心幫助,鼓勵多做實(shí)驗(yàn)和參加物理實(shí)踐活動,對學(xué)有余力的學(xué)生,可采取研究性學(xué)習(xí)等多種方式,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造和探索能力。再如,在作業(yè)的安排上,既要有統(tǒng)一的基本題以完成教學(xué)的基本要求,又要有不同要求的選做題,或者一題多解等以適應(yīng)不同水平學(xué)生的不同需要。另外教師還應(yīng)在教學(xué)活動中注意啟發(fā)學(xué)生用學(xué)過的知識、技能、方法等去理解、去創(chuàng)造,以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.要培養(yǎng)創(chuàng)新能力還必須讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握好物理這門學(xué)科的基礎(chǔ)知識,這是學(xué)生發(fā)展智力和培養(yǎng)能力的基礎(chǔ),只有學(xué)生在掌握了科學(xué)性和規(guī)律性的知識之后,智力才會得到相應(yīng)的發(fā)展,創(chuàng)新能力才會提高。
三、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的途徑――盡力設(shè)疑,鼓勵質(zhì)疑問難
1.物理學(xué)家愛因斯坦說:“提出一個問題,往往比解決一個問題更重要”因?yàn)榻鉀Q一個問題是知識技能的運(yùn)用,而提出一個問題需要創(chuàng)造性的思維。教師在施教過程中應(yīng)盡量創(chuàng)設(shè)問題情景,給學(xué)生造疑,促使學(xué)生對研究的問題產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。例如:教師在講授利用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)時,在說明利用伏特表和電流表測出的電壓和電流可算出待測電阻后,問能不能只用一個電壓表或電流表來測量電阻呢?如果能,還需要哪些輔助器材?怎樣測量?請說出你設(shè)計(jì)的方案并畫出電路圖。通過逐步設(shè)疑這樣的教學(xué)活動,就可以培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)的興趣和創(chuàng)造性的思維。
2.鼓勵質(zhì)疑問難,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。讓學(xué)生敢于發(fā)表不同的見解、學(xué)習(xí)的思路,問題的答案等,不強(qiáng)求統(tǒng)一,允許學(xué)生有不同的理解。這樣必然會使學(xué)生的思維靈活、多變,從而為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)敞開大門。還要引導(dǎo)學(xué)生對同學(xué)提出的問題進(jìn)行評價,以逐步提高學(xué)生質(zhì)疑問難的能力。
四、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效手段――加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
關(guān)鍵詞 科學(xué)史教學(xué) 生物學(xué)教學(xué) 科學(xué)方法
中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B
在人教版現(xiàn)行的高中生物教材中許多章節(jié)都滲透著生物科學(xué)史的內(nèi)容。無可厚非,科學(xué)史的教育在培養(yǎng)學(xué)生的情感、態(tài)度與價值觀的目標(biāo)上有著舉足輕重的作用。例如,體會研究生命科學(xué)的價值,感受科學(xué)家們崇高的精神境界,養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)探究意識和創(chuàng)新精神等。然而如何讓生命科學(xué)史教育在知識與技能、過程與方法這兩個維度的教學(xué)目標(biāo)中也充分體現(xiàn)其價值,則值得教師探索和追尋。
利用科學(xué)發(fā)展史,能為素質(zhì)教育課堂服務(wù),充分培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和生物科學(xué)素養(yǎng),實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的重大變革。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,以必修二《遺傳與進(jìn)化》中的幾節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)為例,談?wù)勅绾螌⒖茖W(xué)史融入課堂教學(xué)。
1 在科學(xué)史中領(lǐng)悟科學(xué)方法,并實(shí)現(xiàn)方法的遷移運(yùn)用
從“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)”到“基因在染色體上”,實(shí)現(xiàn)假說-演繹法在遺傳學(xué)上的遷移運(yùn)用。
孟德爾兩大遺傳定律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)程序以及重要的研究方法——假說-演繹法。孟德爾先進(jìn)行了一對相對性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn),用純種的高莖豌豆與純種的矮莖豌豆雜交,發(fā)現(xiàn)子一代全是高莖的;接著讓子一代的高莖豌豆自交,得到的子二代中有高莖也有矮莖,并且出現(xiàn)3∶1的性狀分離比。他在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)并提出問題:子一代為什么全是高莖,矮莖性狀哪去了?為什么子二代中又出現(xiàn)了兩種性狀,并且分離比都接近于3∶1?他對提出的問題嘗試作出回答,即作出假設(shè):“在生物的體細(xì)胞中,控制同一性狀的遺傳因子成對存在,不相融合;在形成配子時,成對的遺傳因子發(fā)生分離,分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中,隨配子遺傳給后代?!碧岢龅募僬f不僅要合理地解釋已有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,還必須能對其他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。在此基礎(chǔ)上,他又設(shè)計(jì)了一個測交實(shí)驗(yàn),實(shí)際上也就是演繹推理的過程,用提出的假說預(yù)期測交實(shí)驗(yàn)(F1與隱性純合子雜交)的結(jié)果。最后孟德爾通過實(shí)施測交實(shí)驗(yàn),觀察、測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與預(yù)期進(jìn)行比較,從而對假說的正確性作出判斷:如果實(shí)際結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相符,就可以證明假說是正確的;否則,就說明假說有弊端,須修正和補(bǔ)充。
在學(xué)生體驗(yàn)了假說-演繹法之后,教師可引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)將這種研究方法應(yīng)用于“基因在染色體上”的學(xué)習(xí),作為教師貫穿教學(xué)的主線索。薩頓發(fā)現(xiàn)基因和染色體的行為在形成配子和受精過程中存在明顯的平行關(guān)系,從而推出基因在染色體上。這就是發(fā)現(xiàn)并提出問題的階段。隨后摩爾根利用果蠅進(jìn)行了雜交實(shí)驗(yàn)。他將紅眼雌果蠅與白眼的雄果蠅雜交,子一代無論雌雄個體全為紅眼,于是他讓子一代果蠅自由,子二代中出現(xiàn)紅眼果蠅和白眼果蠅,比例為3∶1,但白眼果蠅全是雄性的。此時根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以引導(dǎo)學(xué)生思考:果蠅顏色的遺傳是否符合孟德爾的分離定律?(符合,子一代只出現(xiàn)顯性性狀——紅眼;子二生性狀分離,且分離比為3∶1。)但是在該實(shí)驗(yàn)中,白眼的性狀又與性別相關(guān)聯(lián),這說明了什么?(說明控制眼色的基因位于性染色體上。)接著引導(dǎo)學(xué)生分析,有哪些可能性?分析可能有三種情況:(1) 控制眼色的基因在X、Y染色體上都有;(2) 控制眼色的基因在Y染色體上,X染色體上沒有;(3) 控制眼色的基因在X染色體上,Y染色體上沒有。然后引導(dǎo)學(xué)生針對每種情況再具體分析:(1) 控制白眼的基因是偶然發(fā)現(xiàn)的,很可能是基因突變,如果X、Y兩條染色體上都存在控制眼色的基因,同時發(fā)生突變的概率是很低的;(2) 如果控制眼色的基因只位于Y染色體上,而X染色體上沒有,理論上子一代中的雄性個體也應(yīng)該有白眼的個體,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符;(3) 剩下最后一種可能性——控制眼色的基因在X染色體上有,Y染色體上沒有其同源區(qū)段。按照最后這種可能性畫出遺傳圖解,發(fā)現(xiàn)可以合理地解釋摩爾根實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。這是提出假說的階段。然而到這里是不是就意味著假說成立了?學(xué)生在此之前學(xué)習(xí)孟德爾遺傳定律時已經(jīng)體驗(yàn)了假說-演繹法,自然明確還要設(shè)計(jì)測交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn),才能驗(yàn)證假說的正確性,這樣才構(gòu)成了假說-演繹法的完整環(huán)節(jié)。
從薩頓到摩爾根,最后證明了“基因在染色體上”,這個探索歷程就是假說-演繹方法的再次應(yīng)用。通過孟德爾遺傳定律學(xué)習(xí)過程中假說-演繹法的初體驗(yàn),到學(xué)生能模仿、追隨科學(xué)家的設(shè)計(jì)思想,親自嘗試科學(xué)研究方法的運(yùn)用,充分發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性及探究能力。
2 通過還原科學(xué)史,加深學(xué)生對生命本質(zhì)的理解和認(rèn)識
DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型對于高中學(xué)生來說,是一個微觀抽象的概念。在教學(xué)中如何化微觀為宏觀,化抽象為形象,是教師面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。利用科學(xué)發(fā)現(xiàn)史配合模型建構(gòu)的教學(xué)方式,幫助學(xué)生身臨其境地體驗(yàn)DNA分子模型的建構(gòu)過程,從而加深其對DNA分子結(jié)構(gòu)的理解。
首先教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境:20世紀(jì)30年代,科學(xué)界對DNA的認(rèn)識基礎(chǔ)是:“組成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸,一分子脫氧核苷酸是由1分子磷酸、1分子脫氧核糖和1分子含氮堿基組成”。由于組成DNA的含氮堿基有四種,因此脫氧核苷酸也有四種。讓學(xué)生利用模具進(jìn)行相應(yīng)的拼接,這是模型建構(gòu)的第一步——建構(gòu)脫氧核苷酸的模型。
當(dāng)時的人們還知道,DNA是由許多個脫氧核苷酸連接而成的長鏈,每個脫氧核苷酸通過磷酸與上一個脫氧核苷酸的脫氧核糖相連,并通過自身的脫氧核糖與下一個脫氧核苷酸的磷酸相連。接著讓學(xué)生在前面的基礎(chǔ)上把單個脫氧核苷酸串成一條脫氧核苷酸鏈,這是模型建構(gòu)的第二步。
接下來是模型構(gòu)建的第三步——建構(gòu)DNA的空間結(jié)構(gòu),要解決如下幾個問題:(1) DNA分子是幾條鏈構(gòu)成的呢?根據(jù)威爾金斯和富蘭戈林提供的DNA的分子X射線的衍射圖譜,科學(xué)家得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu),同時測算出DNA分子即使翻轉(zhuǎn)180°,看起來還和原來一樣。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生分析,脫氧核苷酸鏈?zhǔn)怯蟹较虻?。如果DNA是一條鏈組成的,不可能得出這樣的結(jié)論;如果DNA分子含兩條鏈,同向排列依然與該結(jié)論不符;如果DNA分子由三條鏈組成,無論方向如何,翻轉(zhuǎn)180°后都不可能與之前相同。因此推出DNA分子由兩條方向相反的鏈組成。(2) 兩條鏈中堿基排列在外側(cè)還是內(nèi)側(cè)呢?教師提供當(dāng)時的研究資料:堿基具有疏水性,磷酸和脫氧核糖具有親水性。啟發(fā)學(xué)生參考前面學(xué)過的細(xì)胞膜流動鑲嵌模型中磷脂分子的排布方式,類比推理得出結(jié)論:堿基排列在鏈的內(nèi)側(cè)。事實(shí)上,當(dāng)時富蘭克林根據(jù)X射線的衍射圖譜,也推算出磷酸和脫氧核糖應(yīng)排在外側(cè)。(3) 堿基如何配對呢?是相同的堿基配對(如A與A配對,C與C配對)?還是同類堿基配對(如嘌呤與嘌呤配對,嘧啶與嘧啶配對)?還是其他的情況呢?根據(jù)當(dāng)時科學(xué)家們提供的數(shù)據(jù):嘌呤堿基在分子結(jié)構(gòu)上要比嘧啶大。而且此時查哥夫又帶來了一個重要的信息:腺嘌呤的量總等于胸腺嘧啶的量,鳥嘌呤的量總等于胞嘧啶的量。于是到這里,學(xué)生們基本可以想到,A與T配對,G與C配對。
最后教師引導(dǎo)學(xué)生在已獲得的知識基礎(chǔ)上繼續(xù)建構(gòu)DNA的空間結(jié)構(gòu)模型。
通過還原DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)歷程,讓學(xué)生親身體驗(yàn)并參與了模型建構(gòu)的過程,不但使學(xué)生深刻地掌握了與DNA分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識,還增強(qiáng)了其處理科學(xué)信息的能力及動手能力。
3 在科學(xué)史教育中滲透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般原則和技術(shù)手段,提高實(shí)驗(yàn)探究能力
有人說,科學(xué)史的教學(xué)是“紙上談兵”,沒有真刀真槍的演練無法真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)探究的效果。但筆者認(rèn)為,如果科學(xué)史教育應(yīng)用得當(dāng),即使沒有實(shí)驗(yàn)操作,也可以達(dá)到探究效果,同樣可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。例如在發(fā)現(xiàn)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索歷程中,幾位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究中就滲透著實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般原則,如對照原則、控制單一變量原則、排除干擾因素原則以及如何選材的原則等。
“DNA和蛋白質(zhì),究竟哪一種是遺傳物質(zhì)”,這曾經(jīng)是生物界爭論的焦點(diǎn)。進(jìn)行科學(xué)研究時首先遇到的問題是選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料,這是實(shí)驗(yàn)取得成功的關(guān)鍵。教師引導(dǎo)學(xué)生思考:所有的生物都含有蛋白質(zhì)和核酸,選擇什么樣的生物作實(shí)驗(yàn)材料比較合適呢?(低等的、簡單的生物,諸如細(xì)菌、病毒等。因?yàn)樯锏慕Y(jié)構(gòu)簡單、含有的物質(zhì)少,分析起來簡便、快捷,比較容易得出結(jié)論。)不難總結(jié),幾位科學(xué)家在選材上也都注意到了這一點(diǎn)——格里菲思和艾弗里用肺炎雙球菌做實(shí)驗(yàn)材料,赫爾希和蔡斯用T2噬菌體侵染細(xì)菌,以及后來格勒和歇萊姆用煙草花葉病毒證明RNA是遺傳物質(zhì)。
格里菲思進(jìn)行的肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中四個組的不同處理明顯用到了對照的方法,從中得出結(jié)論:“已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中,必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)——‘轉(zhuǎn)化因子’,這種轉(zhuǎn)化因子將無毒性的R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌”。因?yàn)榧?xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有多種物質(zhì),所以格里菲思并不清楚轉(zhuǎn)化因子是什么。
隨后艾弗里及其同事對S型細(xì)菌中所含的物質(zhì)進(jìn)行了分離提純,分別將S型細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)、莢膜多糖以及S型菌DNA和DNA酶的混合物加入含有R型菌的培養(yǎng)基中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有分別加入DNA的那一組實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌類型的轉(zhuǎn)化。正是因?yàn)榘ダ镌趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中滲透著對照的思想,嚴(yán)格控制單一變量,排除各種成分彼此之間的干擾,才讓他們找到了答案:DNA是轉(zhuǎn)化因子。在那個時代,人們寧愿相信結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì)可能是遺傳物質(zhì),以至于很多人不肯正視艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,質(zhì)疑的理由是:艾弗里的實(shí)驗(yàn)中提取出的DNA,純度最高時也還有0.02%的蛋白質(zhì)。但是我們今天回望,應(yīng)當(dāng)給予艾弗里的研究一個客觀的評價:雖然實(shí)驗(yàn)中提取的DNA純度不夠高,但是艾弗里最后一組實(shí)驗(yàn)除了DNA,還加入了DNA酶,它可以降解DNA,使S型菌的DNA不能再進(jìn)入R型菌體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)化。這實(shí)際上是反證法在生物學(xué)中的運(yùn)用,從側(cè)面證明了遺傳物質(zhì)是DNA,只有DNA才能起到轉(zhuǎn)化作用。總結(jié)艾弗利的實(shí)驗(yàn),把S型細(xì)菌內(nèi)的各種物質(zhì)提純,分離開來研究,體現(xiàn)了排除干擾因素的設(shè)計(jì)原則;將多個變量分解為單一變量進(jìn)行研究,這滲透著分組對照和控制單一變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則;最后利用反證法的思想進(jìn)一步證明結(jié)論。
隨后赫爾希和蔡斯在1952年用同位素標(biāo)記技術(shù),進(jìn)行了T2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。他們選擇了32P和35S這兩種同位素分別對噬菌體的成分標(biāo)記。在此提問啟發(fā)學(xué)生:為什么選擇這兩種同位素?它們分別標(biāo)記的是什么成分?改用14C、3H、18O、15N標(biāo)記可以嗎?學(xué)生通過分析明確,科學(xué)家的設(shè)計(jì)意圖是把DNA與蛋白質(zhì)分開來單獨(dú)研究。用35S標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì),用32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA,然后將這兩批噬菌體分別侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,經(jīng)過短時間的保溫后(讓噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞中繁殖),用攪拌器攪拌、離心。由于噬菌體比細(xì)菌小得多,攪拌可使吸附在細(xì)菌上的噬菌體顆粒與細(xì)菌分離,離心后浮在上清液的是留在大腸桿菌細(xì)胞外游離的噬菌體部分,而沉淀物中主要是細(xì)菌及細(xì)菌內(nèi)新形成的噬菌體。接著檢查上清液和沉淀物中放射性物質(zhì)的高低以及子代噬菌體的放射性情況,并進(jìn)行分析,最后得出結(jié)論:噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部,只有噬菌體的DNA才進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),即噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)的增殖是在DNA指導(dǎo)下完成的。
事實(shí)上,赫爾希和蔡斯與艾弗里采用的方法不同,但卻有著相同的設(shè)計(jì)思路:都是設(shè)法把DNA與蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)地、直接地觀察它們各自的作用,排除彼此之間的干擾。
而后1957年格勒和歇萊姆用煙草花葉病毒進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。煙草感染了它以后,葉子上會出現(xiàn)病斑。這種病毒只有蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的RNA,并不含有DNA的成分。這與艾弗里、赫爾希和蔡斯在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路上也有異曲同工之妙——將該病毒的RNA與蛋白質(zhì)分開來研究。從病毒中提取出的蛋白質(zhì)不能使煙草感染病毒,但從中提取中的RNA卻可以,可見RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》在“實(shí)施建議”環(huán)節(jié)中提出要“注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)”。它指出:“科學(xué)是一個發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路,理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。這對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的”。教師在教學(xué)過程中要善于發(fā)掘和利用生命科學(xué)史的教育價值,為課堂教學(xué)服務(wù),讓學(xué)生科學(xué)理解生命的本質(zhì),領(lǐng)悟科學(xué)研究方法并嘗試其在科學(xué)研究中的應(yīng)用,提高實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):