从评价中反思,在反思中成长

——一节探究式生物科学史教学案例及反思

谢春艳广州市第八十六中学,510700

 

发展性评价认为:评价是与教学过程并行的同等重要的过程。评价对学生而言,其目的在于促进学生的表现,提高学习的效率,激发学生的主体精神。评价对教师而言,更多的强调教师对自己教学行为的分析与反思。在师生共同参与评价、教师多方面获取改进教学行为的信息的基础上,教师认真总结前期行为,诊断优点和不足,提出改进方法,并内化为下一阶段教学行为的指导,以此来促进教师的不断发展和提高。笔者认为:在生物科学史教学过程中要经历了“反思——实践——再反思”的过程,实现探究式学习与生物科学史教学的有效整合。

一、反思:生物科学史教学还能一笔带过吗?

高中生物教材中有相当多生物科学史的教学内容,如“光合作用的认识过程”、“人类对遗传物质探索过程”、“孟德尔遗传实验的科学方法”、“植物生长素的发现”等。在以往的教学实践中,注重的是学生对事实性知识的掌握情况,因此,在处理生物科学史这部分教学内容时,常常是由教师简单介绍这些生物科学史,然后给出结论,重在让学生理解结论并能加以应用。

近年来,学生学习方式引起教育界和全社会的广泛关注,新课程改革不再仅仅关注学习的结果,更强调学习的过程和体验,强调教学过程中学生情感、态度、价值观等指标,强调学生科学素养的培养。为此,笔者反思生物科学史的教学,发现生物科学史就是一部科学探究的历史。这些生物科学史中不仅记载着生命科学知识的形成过程,还蕴含着科学家创造性思维的方式和灵活多样的科学方法,体现着科学态度和科学精神,是培养学生科学素养的生动教材。

因此,笔者认为,生物科学史的教学不是简单地让学生记住这段历史和结论,而是要将探究性学习的教学方法整合其中,创设情景让学生重走科学家探究之路,体验科学家发现问题、解决问题、深化认识的过程和探索的精神。为此,笔者精心设计了一个探究式学习与生物科学史整合的教学案例——《生长素的发现史》,并将此案例付诸实践。

二、实践:生物科学史教学与探究性学习整合的案例——《生长素的发现史》

在本案例中,采用探究式学习教学模式,以学生课前探究性实验为基础,以“玉米幼苗为什么具有向光性”为探究活动的主线,引导学生进行思想探究实验,使学生经历一个“发现”的过程,通过亲身实践获得新知,再由学生自己提出可以继续探究的问题供学生课后探究,使整堂课从课前、课堂上到课后都充满了探究的氛围,学生成为主动学习的研究者。

1、课前实验探究。

课前,研究性学习小组的同学在教师的指导下进行植物向性运动的实验设计与观察,并将实验过程拍摄下来。

2、课堂上思想探究。

本节课是从放映实验录像并由研究性学习小组的学生汇报实验结果开始的。这一过程是创设探究性学习的情境。当学生对向光性现象有了感性认识之后,教师适时提出本节课探究活动的主线:“玉米幼苗为什么具有向光性?”学生沿着这根探究的主线,经过下列层层深入的思想探究发现生长素的存在及作用机理:

* 解剖玉米幼苗,寻找玉米幼苗上可能与向光性有关的结构;

* 探究激素产生的部位;

探究结论为:胚芽鞘尖端产生激素);

* 探究玉米幼苗生长的部位;

探究结论为:胚芽鞘尖端的下部明显生长);

* 探究激素促进玉米幼苗生长的原理;

探究结论为:胚芽鞘尖端产生某种物质,即生长素,由胚芽鞘的尖端向下运输,促进了下端的明显生长。)

* 探究激素促进玉米幼苗弯曲的原理;

(探究结论为:生长素浓度不同引起胚芽鞘弯曲生长。)

* 探究玉米幼苗感光的部位;

探究结论为:玉米幼苗的感光部位是胚芽鞘尖端。

* 总结出植物向光性的原理。

探究结论为:单侧光引起玉米幼苗胚芽鞘尖端生长素分布不均匀,生长素在背光一侧分布多,细胞生长快,生长素在向光一侧分布少,细胞生长慢,从而引起玉米幼苗向光弯曲生长。

在这一系列思想实验的探究过程中,学生通过发现问题,提出假设,设计实验,作出预期,观察分析实验结果,得出结论,完整的经历了一次科学发现的过程。教师作用主要在于选择组织史料、创设情境引导学生探究,并呈现相应的实验事实给学生,为学生的进一步探究提供依据。

在学生探究的过程中,可能会遇到从未接触过的实验方法。学生没有任何基础难以凭空探究。这时,教师要化难为易,将难点一一突破。请看下面学生“探究激素促进玉米幼苗生长的原理”这一内容的课堂实录:

师:“在实验二中我们发现激素有可能在尖端,而刚刚从模型中大家又看出明显生长的部位在尖端以下,那么请大家思考一下,尖端的激素怎么影响到了下部生长?”

学生提出了几种不同的想法。

生甲:“可能是尖端的激素蒸腾拉力一样将尖端下部向上拉。”

生乙:“可能是激素从尖端运到尖端下部,在尖端下部起作用。”

教师组织全班学生讨论,大家更认可后一种想法。

师:“请大家设计一个实验来证明这种假设:胚芽鞘尖端产生某种物质,由胚芽鞘的尖端向下运输,促进了下端的明显生长”。

这时全班一片静默。因为这个实验设计涉及的介质转移法是学生从未接触过的实验方法,学生觉得无从下手。

师: “如果有一种物质可以帮助我们把尖端的激素提取出来单独研究就好了。事实上有这种物质,它就是海藻的提取物——琼脂。”

(教师将事先准备好的琼脂平板给学生传看、触摸,并播放课外活动小组同学在实验室配制琼脂平板的过程的录像,由课外活动小组的同学介绍制作过程。)  

当学生听取汇报,又通过触摸发现原来琼脂就是平常吃的果冻的主要成分时,学生顿时兴奋起来。

师:“怎样让尖端的物质转移到凝固的琼脂块中?”

学生猜测:“将尖端放到琼脂块上,就可以使尖端的物质转移到琼脂块上。”

师:“真能成功吗?如何证明转移成功?转移过来的生长素能否代替真正的尖端起作用?你能设计实验来证明转移是否成功吗?请将你实验的关键步骤画在纸上。”

学生以小组为单位进行合作学习,讨论、交流,并按老师的要求将实验设计中的主要步骤画到纸上。教师巡回进行指导。

5分钟后,有一些小组已经有了答案。教师请其中一个小组的代表将该小组的实验设计步骤简图通过实物投影仪展示出来。

该生汇报他们小组设计的实验方案:“将胚芽鞘尖端切下,放在琼脂块上,尖端中的激素就会向下运输,然后将琼脂块代替真正的尖端放在切去尖端的胚芽鞘上,看胚芽鞘还能不能生长,若能,则假设成立。”

教师先肯定了该组同学的实验设计,并呈现出该实验(实验四)的结果(图4),学生观察结果正如预期。

教师再提问:“是否就此即可证明假设?还有没有其它可能?”

学生再次陷入思考中。一会儿,有一位女同学发现了问题:“还有一种可能,琼脂本身可能就能促使尖端下部生长,这样就不能证明是尖端的激素向下运输促使尖端下部生长。”

教师很高兴,请这位女同学提出改进意见。

女同学提出:“应该设计对照实验,用没有接触过胚芽鞘尖端的纯净琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘上,看胚芽鞘还能不能生长,若不能,才能证明琼脂本身对尖端下部的生长没有作用。”

教师再出示对照实验的结果,学生观察分析得出结论:玉米幼苗胚芽鞘的生长确实是因为尖端产生激素向下运输起作用的。

教师总结说:“这种激素能促进生长,所以我们给它取名为生长素。刚刚大家设计的实验方法,叫介质转移法。”

在这一段中,教师将大问题分解成几个小的问题,先帮助学生找出所需的介质——琼脂,再通过一系列的设问,以小组合作、讨论、交流等方式,引导学生成功地设计出实验方案,完成探究活动。在探究过程中,学生之间自我补充更正的过程,将会使学生对对照实验的设计方法铭记在心。

3、课后继续探究。

在这节课的结尾,笔者设计了“深化与拓展”,掀起了本节课新的高潮。这一环节设计是让学生带着问题进入课堂,又带着更多的问题走出课堂,发展了学生发现问题的能力,激发学生继续探究的欲望,为学生的课后探究甚至是终身探究奠定了基础。

教师:“探究活动的第一步就是要发现问题,那么请问大家:在本节课的向光性原因探究中,你还有没有弄清楚的问题吗?或者你觉得这些实验我们还有哪些可以继续探究的问题呢?”

学生的兴趣被调动起来了,思维的火花迸发,提出了很多有价值的问题。

生:“单侧光为什么会引起向光一侧的生长素向背光一侧运输?”

生:“生长素为什么能向下运输?它能向其它方向运输吗?”

生:“课堂中多次提到胚芽鞘尖端,尖端有多长?”

生:“在玉米幼苗内,除了生长素外,还有其它激素起作用吗?”

……。

教师对学生提出的问题予以肯定,并让学生课外查阅资料来继续研究所提出的问题,同时对学生进行情感态度价值观的陶冶,“我将美国华裔科学家、诺贝尔奖的获得者李政道博士的一句话送给大家:求学问,先学问;只求答,非学问。”以此来鼓励学生通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的探究问题。

教师在这一环节中的新颖之处在于注重学生继续探究问题的动态生成过程,不是教师告诉学生课后还要思考哪些问题,而是由学生自己提出一些相当有深度、有研究价值的问题,这样,学生真正发挥了学习的主动性,也有兴趣去进行课后的探究。同时,教师也非常注重对学生情感态度价值观的陶冶,这句名言“求学问,先学问;只求答,非学问”将会对很多学生的终身发展产生影响。

三、再反思——生物发展史教学与探究式学习应如何整合?

上述案例是笔者的一节市公开课,课后,笔者组织了学生进行问卷调查,结果如下(仅摘录部分问题):

问卷

结果

4、你理解了玉米幼苗向光性原理吗?

理解98%;还不清楚2%

6、你理解了对照实验的设计方法吗?

理解100%;还不清楚0

7、你能写出科学研究的一般过程吗?

写出93%;未写完整7%

9、你课后还有兴趣继续探索你尚未弄清的问题吗?

有兴趣43%;有时间即可52%

没兴趣5%

    绝大多数的学生在本堂课的教学过程中体会到了科学研究的一般过程和方法,并激发了学习的兴趣(95%的学生有兴趣继续探索)。事实上,课后有部分学生查阅了植物激素的相关资料并写出了自己对植物激素的一些理解,有部分学生进入实验室完成了“测量胚芽鞘尖端”和“生长素类似物对植物生长的影响”等实验。

在听取了学生和听课老师对本案例评价之后,笔者认真进行再反思,认为,将探究性学习和生物发展史教学整合,应注意以下几方面的问题:

1、生物发展史教学中整合探究性学习的目的在于提高学生的生物学科学素养,这个指导思想教师一定要明确。

生物发展史的教学,重在让学生理解科学家的认识过程、理解科学的本质和科学的实验方法,学习科学家的精神。正因为如此,才需要将探究性学习方式整合其中。至于如何用、何时用,要看具体的教学内容。在本案例中,利用生长素发现过程这一生物学史料,从课前实验探究、课堂中思维探究和课后的继续探究活动,全方位地运用了探究性学习方式。探究式学习方式在该案例教学中取得了良好的效果。但这并不是意味着探究性学习方式是唯一的方式,也不意味着生物科学史教学的每一个环节都必须运用探究式学习方式,而是要视具体情况,有选择地、有效地运用探究式学习方式。毕竟,形式是为目标服务的。

2、生物发展史的有关史料要加以选择加工,有利于探究。

事实上,在生长素发现历程中,作出贡献的远不只达尔文、温特等几位科学家,这些科学家所做的关于生长素的实验也远不只这几项,而在本案例中,只选择了其中的六个实验,而且对一些实验进行了合并加工,将几位科学家的实验合并为一个较完整的实验。这样,经过选择加工后的科学史料,蕴涵的科学本质更为鲜明,更突出了科学探究的过程与特点,更有助于学生理解观察、推断、假设、实验等在科学探究过程中的作用;同时也更有助于探究式学习方式的展开和深入。

3、生物科学史教学中的探究性学习更多的应该是思想实验。

开展探究性学习,并不意味着要让学生亲自去获取直接知识或经验。尽管学生的探究性学习与科学家的科学探究有很多相似之处,但课堂究竟不是真正进行科学探索研究的实验室。在课堂上,由于时间、空间、条件等因素的限制,进行完整的全程探究活动较难做到,而且课堂上师生所追求的目标也不是培养出小科学家。因此,在生物科学史教学中的探究性学习更多的是思想实验。在本案例中,学生的探究性学习主要集中在找出问题、提出假设并设计实验来验证自己的假设,学生并不需要亲自动手实验,而是由教师提供实验过程和结果。这种部分探究的思想实验更适合教学过程。

4、如何有效地组织探究活动、调动学生的思维是运用探究性学习中最值得关注的。

受学生智力水平、实践经验等方面的制约,学生在探究性学习生物发展史时,经常会遇到对探究材料、探究手段感到陌生、难以理解,导致探究活动无法进行的情况。这时,教师应做好三方面的工作:

一方面,教师应尽量给学生提供多一些感性材料和背景材料,给学生的探究性活动奠定基础。如在本案例中,教师播放向光性录像,学生对向光性有了感性的认识;让学生自己动手解剖玉米幼苗,使学生的探究活动有了实质的载体;播放琼脂制作过程,让学生亲手触摸做好的琼脂平板,使学生对探究过程中所需用的材料有了了解。这些都为学生的探究活动做了很好的铺垫。

第二方面,教师应不断地提出有价值的、导向明确的问题来指导学生的思维。如在本案例中,学生的思维一下子达不到相应的高度,教师通过将大问题分解成几个小问题,将难度降低,学生沿着教师的指导步步前进,将几个小问题逐一解决,让探究性活动能顺利进行下去。

第三方面,多采用合作探究的方式。教师不仅要关注学生如何形成探究的欲望和意识,如何掌握探究的方法和过程,还要关注学生如何进行主动参与、交流合作的探究行为。有些有一定难度的探究问题,通过小组合作探究的方式,可能会取得更好的效果。小组探究的氛围更为民主、平等、宽松,学生在小组中更能大胆质疑、大胆发表见解,更易有思维的火花迸发。小组成员合作交流,更易越过探究性活动的难关。在本案例中,“促进生长的原理探究”就是以小组合作探究的形式完成的。

通过“反思——实践——再反思”,笔者对新课程改革的精神有了更深的理解和把握,对生物科学史的教学模式有了新的想法和转变,教学水平有了提高,这正是发展性评价所积极导向和倡导的。归根结底,发展性评价的根本目的还是在于教师的反思总结和发展提高。

 

参考文献:

钟启泉等,《为了中华民族的复兴,为了每位学生的发展——基础教育课程改革纲要(试行)解读》。华东师范大学出版社,2001年。

《普通高中生物课程标准(实验)解读》。江苏教育出版社,2004年。