《基于核心素养的高中生物科学史教学策略的研究》课题论文

基于核心素养的高中生物科学史教学策略的研究

2020-08-19 14:07詹楚平

锦绣·下旬刊订阅 2020年4期 收藏

关键词：高中生物教学模式

詹楚平

摘 要：对高中生物科学史教学现状的调查结果显示，对高中生物科学史教学策略的研究符合当前高中生物科学史教学现状的要求，是提高当前高中生物科学史教学质量的迫切需要，本研究具有重要的现实意义。通过对人教版高中生物教材中的科学史进行汇总、分类，初步确定出“实验分析法”、“实验设计法”“问题启发式”、“巧搭支点法”、“故事讲述式”五种教学策略，再分别采用不同的教学策略进行教学设计和教学，然后进行反思与总结。

关键词：科學史;教学模式;高中生物

2017年版《普通高中生物学课程标准》把生物科学史教育提高到很重要的高度。在教学建议模块，新课标指出要注重生物学科学史和科学本质的学习[1]。科学是一个发展的过程，学习生物学科学史能使学生沿着科学家探索生物学世界的道路，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，学习科学家献身科学的精神。研究高中生物科学史的教学策略，对提高学生的生物学核心素养是很有意义的，也是生物学课程对高中生物科学史教育的内在要求[2][3]。

一、高中生物科学史教学现状和学生学习现状的调查结果

对高中生物教师科学史教学现状调查发现，91%的教师按照教材的叙事方式像讲故事一样介绍科学史或科学实验，82%的教师经常采用让学生自己阅读然后回答问题的方式讲授科学史或实验，82%的教师采用分析实验原理、思路、方法或步骤的方式讲授科学史或实验，而采用重新整合科学史、科学探究、实验设计等其他策略的教师比例相对比较低。有不少教师认为，现阶段高中生物科学史教学的主要限制因素有课时限制（91%）、高考考评制度的制约（73%）、教师自身理论水平的限制（45%）。几乎所有被调查的教师认为优化科学史教学策略有利于增强教师的生物科学史教学观念;大约90%的教师认为高中生物科学史教学策略的研究有利于促进学生生物学核心素养的提高和生物学科学史教学质量的提高。该问题的调查结果如图1所示：

对高中学生生物科学史学习现状的调查发现，27%的学生表示对生物科学史的学习非常感兴趣，68%的学生表示比较感兴趣。37%的学生认为对生物科学史等相关内容的学习对其自身的人生观、世界观有很大的影响，51%的学生认为对其人生观、世界观有有一定影响。有大约70%的学生认为科学史知识的学习对自身科学思维的培养有帮助。另外，关于目前高中生物课堂科学史教学策略或模式是否需要作出改变这一问题，有43%的学生认为需要作出改变，还有15%的学生认为非常需要作出改变，认为目前科学史教学策略需要改变的学生超过一半。该问题的调查结果如图2所示：

调查结果显示，对高中生物科学史教学策略的研究符合当前高中生物科学史教学现状的要求，是提高当前高中生物科学史教学质量的迫切需要，有利于学生生物学科核心素养的进一步提高，本课题研究具有重要的现实意义。

二、人教版高中生物教材中科学史汇总、分类以及初步确定的教学策略

（一）人教版高中生物教材中科学史汇总

必修一《分子与细胞》：

第一章第2节—— 细胞学说建立的过程（资料分析）

第三章第3节——细胞核具有什么功能（资料分析）

第四章第2节——对生物膜结构的探索历程（欧文顿、荷兰科学家、罗伯特森、人鼠细胞融合、桑格和尼克森）

第五章第1节——关于酶本质的探索（资料分析）

第五章第4节——光合作用的探索历程（普利斯特利、英格豪斯、梅耶、萨克斯、鲁宾和卡门、卡尔文）

必修二《遗传与进化》：

第一章第1节——孟德尔一对相对性状的杂交实验

第一章第2节——孟德尔两对相对性状的杂交实验

第二章第2节——萨顿假说摩尔根基因位于染色体上的实验证据

第三章第1节——遗传物质化学本质的探索历程（格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯）

第三章第2节——DNA结构的探索历程（威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克）第七章第1节——进化理论的发展（拉马克、达尔文）

必修三《稳态与环境》：

第二章第2节——促胰液素的发现（沃泰默、斯他林和贝利斯、巴甫洛夫）

第三章第1节——生长素的发现历程（达尔文、詹森、拜尔、温特）

（二）科学史分类、初步确定的教学策略以及所具备的特点

1.建议采用“实验分析法”进行教学的科学史以及其所具备的特点

采用“实验分析法”教学的科学史有：

必修一第三章第3节——细胞核具有什么功能（资料分析）

必修一第五章第4节——光合作用的探索历程（普利斯特利、英格豪斯、梅耶、萨克斯、鲁宾和卡门、卡尔文）

必修二第三章第一节——遗传物质化学本质的探索历程（格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯）

必修三第三章第一节——生长素的发现历程（达尔文、詹森、拜尔、温特）

采用“实验分析法”教学的科学史所具备的特点：

实验变量清晰、分组明确;

有清晰的实验操作或流程;

实验设计严谨、巧妙，不同实验之间承上启下，具有一定连贯性或内在联系。

2.建议采用“问题启发式”进行教学的科学史以及其所具备的特点

采用“问题启发式”教学的科学史有：

必修二第一章第一节——孟德尔一对相对性状的杂交实验

必修二第一章第二节——孟德尔两对相对性状的杂交实验

必修二第二章第二节——萨顿假说、摩尔根基因位于染色体上的实验证据

必修二第3章第3节——DNA半保留复制的实验证据

采用“问题启发式”教学的科学史所具备的特点：

体现典型的科学思维，如演绎与推理、归纳与概括;

易于提炼科学思维的基本步骤，如假说演绎法四个步骤;

能通过实验类题型进行专项训练和考查。

3.建议采用“巧搭支点法”进行教学的科学史以及其所具备的特点

采用“巧搭支点法”教学的科学史有：

必修一第一章第2节——细胞学说建立的过程（资料分析）

必修一第五章第1节——关于酶本质的探索（资料分析）

必修二第三章第二节——DNA结构的探索历程（威尔金斯、富兰克林、查哥夫、沃森和克里克）

必修二第七章第一节——进化理论的发展（拉马克、达尔文）

必修三第二章第2节——促胰液素的发现（沃泰默、斯他林和贝利斯、巴甫洛夫）

采用“巧搭支点法”教学的科学史所具备的特点：

理论性较强，一般以学说或学术观点呈现;

理论依据一般来源于实验观察;

实验思维不突出，没有清晰的实验思路和实验方案。

4.建议采用“实验设计法”进行教学的科学史以及其所具备的特点

采用“实验设计法”教学的科学史有：

必修一第三章第3节——细胞核具有什么功能（资料分析）

必修一第五章第4节——光合作用的探索历程（普利斯特利、英格豪斯、梅耶、萨克斯、鲁宾和卡门、卡尔文）

必修二第三章第一节——遗传物质化学本质的探索历程（格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯）

必修三第三章第一节——生长素的发現历程（达尔文、詹森、拜尔、温特）

采用“实验设计法”教学的科学史所具备的特点：

具备实验设计的基本要素如自变量、因变量等;

遵循对照性原则和单一变量原则;

具备明确的实验思路或步骤。

5.建议采用“故事讲述法”进行教学的科学史以及其所具备的特点

采用“故事讲述法”教学的科学史有：

必修一第四章第2节——对生物膜结构的探索历程（欧文顿、荷兰科学家、罗伯特森、人鼠细胞融合、桑格和尼克森）

必修二第二章第二节——萨顿假说、摩尔根基因位于染色体上的实验证据

必修一第五章第4节——光合作用的探索历程（普利斯特利、英格豪斯、梅耶、萨克斯、鲁宾和卡门、卡尔文）

采用“故事讲述类”教学的科学史所具备的特点：

可读性强，体现一定的人文精神与科学素养，带有一定的育人功能;

科学史前后联系紧密，环环相扣;

常体现科学研究与生活的交集与联系，容易吸引学生关注，有利于提高学习积极性。

三、选择合适的教学内容，分别采用以上不同的教学策略进行教学设计和课堂教学，然后进行课后反思和总结

在采用不同教学策略进行教学设计和课堂教学时，我们发现：

运用实验分析法复习生物科学史，可以让学生从科学思维、科学探究的视角重新审视每一个实验，从而更加清晰地理解每个科学实验的设计思路和构想，深入理解实验的背景和原理，更好地从整体上把握每个科学实验所要解决的主要问题，同时也非常有利于提高学生的实验分析能力，提高学生在高考中的实验探究类题型的应试能力。

采用问题启发式进行生物科学史教学，需要教师设计符合学生认知规律及科学思维发展的“问题串”，这不仅能帮助学生体验知识的生成过程，训练学生的科学思维能力，同时也能提高课堂教学效率。善用问题启发式教学策略，合理设置问题串，巧妙安排教学环节，努力使学生的思维变得积极、深刻、富有批判性，有利于在科学史教学中培养学生的生物学核心素养。

运用巧搭“支点”法教学，重在引导学生由倾听者变成体验者，在对学生的认知经验有清楚把握的基础上，结合实验探究本身的思维跳跃点，通过有意的问题引导或提示，避免学生漫无目的的思考，有助于提高课堂效率，引导学生深入体验科学探究的过程，助力学生攀登思维高峰。

运用实验设计法展开科学史的复习，可避免以往对教材科学史、经典实验简单、枯燥的阅读式复习，能不断地提高学生实验分析和实验设计的能力，有效提高了学生对实验设计题型的驾驭能力。而在运用实验设计法进行生物科学史或实验的复习时，课堂教学时间往往显得比较仓促，复习进度缓慢。

而故事讲述式的生物科学史教学策略，则在于绘声绘色的讲述科学家们的精彩故事和巧妙的科学探究过程，教师如临其境地描绘当年的研究场景和科学背景，使得学生切身实地地感受到科学探究的美妙，体验科学思维碰撞的乐趣，从而促进学生对科学史的学习、在潜移默化中形成良好的科学思维并认同科学探究对人类发展带来的积极影响和推动作用。

四、问题讨论和教学建议

采用不同的教学策略针对不同的科学史进行教学，给学生带来了耳目一新的感觉，学生的课堂参与度、积极性得到了一定了提高，对学生生物学科核心素养的提高也起到一定的作用，但是任何一种教学策略都很难做到面面俱到，都可能存在一定的缺陷或弱点，因此需要教师根据教学目的、教学进度合理选择合适的教学策略，或者在复习的不同阶段尝试使用不同的教学策略对同一个科学史或实验进行教学，从而更好的体会不同教学策略的区别和优势，取长补短，进一步提高课堂教学或复习的有效性，这也是今后本课题研究的另外一个方向。

其次，由于课题研究时间紧促，再加上受到新冠疫情的影响，部分研究工作的开展受到了一定的影响，在采用一定的教学策略进行科学史的教学之后学生对科学史教学的评价和不同教学策略所达到的教学效果以及相关的理论学习无法顺利进行，成为本课题研究的一个遗憾之处，当然，也是本课题研究小组今后努力的一个方面。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准[M].人民教育出版社，2017

[2]赵婷.高中生物学科学史教学现状及其对策研究[D].扬州，2018

[3]刘恩山、曹保义主编.普通高中生物课程标准（2017年版）解读[M].高等教育出版社，2018

[基金项目]广州市白云区教育研究院白云区教育科研2019年度小型课题“基于核心素养的高中生物科学史教学模式的研究”（2019XKT176）。