高二生物新教材课堂教学中渗透研究性学习的探讨

广州五中 吴艳玲

研究性学习是学生在教师的指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。研究性学习是近两年教育部对普通高中增设的一门必修课程。实质上研究性学习有二方面的含义：广义上作为一种学习方式，狭义上才作为一种课程学习。

广义上的研究性学习方式，泛指学生主动探究的学习活动。通过学生的主动探究学习，培养学生的创新精神、实践能力、终身学习和适应社会的能力。新教材生物教学大纲，在“课程目的”这项中明确提出：初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学基本操作技能、收集和处理信息的能力、观察能力、实验能力、思维能力和解决实际问题的能力。也就是说，新教材强调了学生初步的研究能力和创造能力的培养，这与研究性学习的目的是一致的。因此，要从根本上实现新目标，必须改变学生原有的单纯接受式的学习方式，把研究性学习的思想渗透到学科教学中，在教学中充分发挥学生的主体作用，让学生在教师的指导下自主地发现问题、探究问题，获取新知。

作为一种新的学习方式或方法的研究性学习，具有开放性、主体性、问题性、综合性、探究性、合作性、创新性、激励性等特点。在高二生物教学中，尝试结合新教材的特点，在课堂上引入广义上的研究性学习的理念，运用研究性学习的思想和方法，从以下方面来指导生物课堂教学，为学生建构一种开放的学习环境，促使学生主动学习、积极探究，培养学生对知识运用的综合能力和创新精神，亦为学生将来参加高考和适应社会打下扎实的基础。

一、课堂教学中渗透研究性学习的思想，培养学生综合能力

生物学是一门与人类的生产和生活关系非常密切的自然科学，它从生产实践和科学实验中产生和发展，又广泛运用于生产和生活实践。当代科学技术的发展突飞猛进，并且日益渗透到社会的各个方面，不同程度上促进了社会的发展。如治理环境污染问题，应用了生物净化原理来处理污水；社会和经济可持续发展的理论基础，源于生态学中生态系统的能量流动和物质循环的基本原理。生物科学的发展又与相关的技术有密切的联系，如电子显微技术，同位素标记技术、DNA分子杂交技术、太空育种技术等。新教材增加的内容如“生物科学新进展”，“细胞的分化、癌变和衰老”，“动物行为产生的生理基础”，“人类遗传病和优生”，“现代生物进化理论简介”，“生物的界级分类”，“人类的起源和发展”，“种群数量的变化”，“生物多样性及其保护”，“环境污染的危害和防治”等，大部分是一些与人类生活关系最密切的知识，这些知识紧密联系日常生活与科技、生产和社会发展的实际，渗透STS教育思想。

生物科学的发展与相关学科物理、化学、地理等知识是密不可分，生物学是一门综合性的学科。现阶段我国中学生物教学，特别强调学生对知识的综合运用，注重培养学生的创新意识和创新精神。近几年高考的最重要的特点，是考查综合科学知识和初步的综合研究能力。这几年的高考多以现实生活中的有关理论或实际问题立意命题，真实而全面地以现实为背景，模拟人们所关注的社会、自然及生活等方面的各种问题，要求考生运用多学科的知识综合分析问题或创造性地解决问题。因此，高二生物课堂教学，必须注意挖掘教材中的综合知识，培养学生综合分析问题的能力。而研究性学习则是学生提高这种能力的试验田。

在生物课堂教学中渗透研究性学习主体性、开放性的理念，创设能引导学生主动参与的教学环境，鼓励学生多渠道去主动获取知识，积极肯定学生新的思路、观点和方法，激发学生从多学科、多角度、多层次来思考和分析问题。把科学、技术在社会生产、社会生活中的应用结合起来，运用所学知识去研究社会和生活中现实问题。例如，针对新教材中如关系人类生存的环保问题、能源问题、人与自然的关系问题、科学技术问题等，在课堂教学中有意设计一些有趣的、实用的综合性小课题或小问题，让学生通过调查、实验、查书等手段寻找答案和分析问题，促使能力的培养。如“目前市场上正在出售‘珍奥核酸’等多种品牌的核酸补品，有人认为吃核酸能够补充人体所需的核酸。你是否同意这种观点？”、 “阅读关于转基因食品的一些资料，说说你对生物科学发展的认识 ”、“美检测雇员基因缺陷引发首例基因歧视官司，这个案例给我们的启示是什么？”等等。

二、在生物实验中实施研究性学习的方法

生物学是一门以实验为基础的自然科学。现代生物学的发展，尤其要依赖于科学实验。中学生物实验是培养学生观察、思维、动手等多方面的能力和发展智力的重要途径。 实验能使学生直接接触生物，并能仔细地研究生命现象，调动学生学习的积极性，培养学生对实验原理的理解能力、积极思维能力、对实验结果做出理论上的分析和解释的能力；培养学生实事求是的科学态度。因此，生物实验是培养学生创新精神的最好机会。这种“真正的体验活动”是进行研究性学习的一个很重要的宗旨。通过这种学习，学生将得到“如何去获得知识”的体验，学生的各项技能和能力将得到最大程度的发展，学生的智力也会在其中得到提高。因此，在实验教学中以学生为主体，结合科学史的学习，让学生在遵循基本的实验操作程序的基础上，在理解实验原理的前提下，通过探究性实验，来证明某些观点或探求某些结论，进行实验设计，设计不同的实验步骤，寻求最佳的实验方法。

1、 结合科学史的学习，运用探究性讨论活动，理解实验的过程和方法

新教材加强了科学史的教育。科学史的学习有利于学生了解科学研究的具体过程、研究的方法，对科学品质和科学思维的培养有着重要的作用。 例如，“生物科学发展史中的几个主要阶段及其代表性的成就”、 “酶的发现”、“光合作用的发现”、“生长素的发现”、“肺炎双球菌的转化实验”、“DNA分子双螺旋结构的发现”、“人类色盲的发现”等等，介绍了科学家们研究一些生物学问题的过程和方法，强调了感受和理解知识发生过程的重要性。

探究性讨论活动的一般教学过程是，教师提供有关知识和背景材料→提出问题→观察、比较、分析、讨论→得出结论→验证结论→科学评价。 新教材中介绍了科学史上很多著名的实验，这些实验都是理解科学研究过程，学习科学研究方法的很好范例。例新教材在第四章：“生命活动的调节”中，增加了“生长素的发现”的教学要点。书中介绍了三位科学家所做的工作。由于他们巧妙的实验设计使得生长素成为第一个被发现的植物激素。这一教学内容突出了科学发现过程中逻辑推理的思维方法，对培养学生初步的科研能力很有好处。 在第六章“遗传与变异”讲“DNA是主要的遗传物质”时，增加了“肺炎双球菌的转化实验”（旧教材只介绍了“噬菌体侵染细菌的实验”）。在这一科学史实中，教材介绍了英国科学家格里菲思和美国科学家艾弗里所做的工作，比较具体地介绍了实验方法和推论过程。因此，课堂教学中，结合科学史的学习，再现一些经典实验和逻辑分析，运用探究性讨论活动，让学生了解生物学家的生平和事迹，对学生进行科学精神和价值观教育的同时， 着重让学生了解实验者的实验意图，分析实验中设置的实验条件，认识实验的形成过程等，从中学习科学家的思维方法和实验设计的原则，培养学生的科学思维。

2、 加强探究性实验教学，养成初步的研究习惯和创造思维

原教材的实验部分只有5个，都是观察和验证性实验。新教材中的实验、实习内容在数量和类型两方面都有明显的扩增。从数量上看增加到了20个（含选做），此外，还有7个研究性学习课题。从实验的类型上看，有观察的，有验证性的，也有让学生主动探究的。

探究性实验是新教材中新设置的一种实验形式，它对于培养学生的多种能力，尤其是初步的研究能力和创造能力具有重要的作用。新教材中的探究性实验有“比较过氧化氢酶和Fe³⁺ 的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”、“性状分离比的模拟实验”等等。

所谓探究性实验，是指学生以个人或小组为单位，在一定的学习背景中，在不知道实验结果的前提下，以教师所给的启发性问题为指导（或者学生在学习活动中自己直接发现问题），利用学生已经掌握的知识和技能，通过对问题的质疑，提出自己的设想，并要想方设法，通过设计实验，实施实验来验证自己的设想。还要将实验结果经过判断、整理、分析、推理、综合等加工过程，得出合乎实际的实验结论。最后，学生根据实验过程、结果、结论，写出实验报告，并进行交流评价。探究性实验侧重于生物学事实和结论的产生与发展的过程，而不是问题的答案。它显示出为什么要这样做和怎样做的思维过程，突出问题解决的探索环节及被发现的过程。科学家们正是通过探究性实验来修正旧的理论，使生命科学不断发展的。因此，探究性实验融知识传授、技能训练和科研能力培养于一体。

布鲁纳说过：“教某人学习这些学科，主要的并不是要他记住那些成果。毋宁说，是要教他参与可能构建知识的过程”。DNA的分子结构是教学的重点内容，在学习DNA的分子结构这个知识点时，把“制作DNA双螺旋结构模型”这个实验设置为探究性实验，安排在课文讲述了DNA的化学组成之后、讲述DNA的双螺旋结构之前来进行。在实验过程中，给学生提供足够的关于构建DNA结构模型的数据及资料，再根据沃森和克里克当年发现DNA双螺旋结构的思路设计问题，采用分组形式，引导学生分析思考、鼓励学生自己设计单核苷酸的排列顺序，肯定学生用不同的材料用具和方法，自己设计制作DNA双螺旋结构模型，然后进行交流和评价。最后，根据各组制作的模型，引导学生向更深层次进行思考：DNA只有四种脱氧核苷酸，它是怎样储存足够量的遗传信息的？

3、 搞好实验设计，形成创造性思维品质和创新思维习惯

　 “植物向性运动的实验设计和观察”和“设计制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性”是新教材增设的两个实验设计。实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案进行制定。生物实验设计是实验具体操作的指南。生物实验设计中，学生除了应具备一定的生物知识外，还要求学生基本上学会生物学实验方法，提出问题，作出假设，设计实验。在实验过程中，要求学生科学观察记录，会分析和解释实验中产生的现象或数据，整理观察结果，得出结论。生物实验设计能力既是实验能力的重要内容，也是实验能力的最高层次。近几年的高考中，实验设计及评价能力的考查，是高考能力考查的新点。因此，在生物课堂教学中，对实验设计进行研究学习，有利于培养和训练学生的创新精神和实践能力，也为学生以后参加高考打好基础。

确定实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验要求和目的”、“实验方法类型”、“实验对照类型”、“实验方法步骤”、“实验假说”、“实验预期”、“实验结果的分析与讨论”等。其中，实验方法步骤的设计具有开放性，可以从不同角度、不同侧重点，采用不同方法进行设计。由于教材的实验指导中，实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中，实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”里。因此，在教学中，应善于发现并挖掘出教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论知识。如“植物向性运动的实验设计和观察”的实验设计中，启发学生，除了课本要设计的向光性和向重力性运动外，植物还有哪些向性运动，怎样设计和观察？在“设计制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性”时，教师提示学生，教材上的只是一类微型的生态系统，生态系统的类型还很多，相同组成成分的生态系统在不同的外界条件下会相同吗?启发学生，让学生们发挥自己的想象，发挥自己的创造性，大胆设计。

提高学生的实验设计能力，还应注意拓宽学生的视野，设置不同种类的实验设计，通过不同的途径，激发学生兴趣，启迪学生的思维，从中领悟实验设计的原则和方法。例如，利用课本的实验，灵活地改变实验的某个条件，让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计。利用典型习题的剖析，理顺实验设计的思路。如，2002年全国理综高考题第21题：为验证“镁是植物生活的必需元素”，3位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路（略）。请分别指出3个实验思路是否能达到实验的目的，为什么？再写出你的设计思路。此题的命题目标，要求学生运用对照实验的一般方法和矿质代谢的相关知识来评价实验方案和解决实际问题。

总之，实施新教材的课堂教学中，自觉渗透研究性学习的思想，充分运用研究性学习的方法，可以发挥学生的主体性，激发学生的学习兴趣和参与意识，培养他们主动获取知识的探究能力，形成客观而实事求是的科学态度和不懈的进取精神。打破学生认识过程中的思维定势，发展学生的创新思维。

主要参考文献：

1、霍益萍主编 《研究性学习——实验与探索》 广西教育出版社 2001

2、叶佩珉主编《生物学课程论》 广西教育出版社 2001年

3、薛金星主编《十年高考试题全解——生物》 北京教育出版社 2003年

4、黄伟清 “培养学生生物实验设计能力的认识和实践” 广州教研网

该文在2003学年广州市高中生物教学论文评比中获二等奖，在2004年度广东省优秀教学论文评选活动获二等奖。