課堂教學中以問題的設計和解決為主線,通過教師精心設計問題、學生充分思考、討論解決問題,以及學習過程中對新產生的問題的再解決,學生能主動獲得知識和能力,使學習逐步深入,體現了新課程實施中倡導學生主動學習、注重培養學生生物科學素養的要求。
有了問題,人會產生強烈的求知欲,在與其他人思維碰撞過程中,潛能會得到充分的發掘;頭腦中沒有問題,很難產生認知的沖動性和思維的活躍性,更談不上進行創造性思維。高中學生有一定知識基礎和抽象思維能力,好奇心和好勝心都很強,想通過自己的努力解決別人的問題而獲得自信、成功感等良好的心理體驗;生物學科本身與生產實踐、學生的生活密切相關,特別是生物科技的迅猛發展對人類社會、生活產生的巨大影響有目共睹,很多學生非常關注生命科學。筆者在教學實踐中體會到,采用“教師精心設計問題——學生積極思考解決問題——學習過程中產生新問題并解決新問題”的過程,即以問題的設計和解決為中心,組織課堂教學,能有效地促使學生主動學習,從而提高生物科學素養。
一、設計問題
一般來說課上的問題老師提出的居多。在設計問題時,應盡量考慮到以下幾點:要圍繞著教學目標和教學重點展開;要大小適中、明確而具體,使學生明確思考的方向;要通過關注現實生活、貼近學生實際來創設問題情境,使學生樂于參與到探究答案的過程中來;要有一定的難度,適合學生的“最近發展區”, 能夠引發學生積極思考,而且經過自己的努力及老師的點撥能解決問題。
至于具體情境的創設,可結合具體教學內容聯系學生生活、生物科技發展成果、生產實踐等靈活使用。如在“基因工程簡介”一課時,老師拿出一盒胰島素注射針劑,講道:“大家知道,咱們年級的х老師患有嚴重的糖尿病,這針劑是他的必備藥。以前的胰島素主要是由豬和牛胰腺提取,但因牛、豬、人胰島素結構有差異,容易出現過敏等不良反應。而現在這個藥品說明指出這是通過基因工程的方法由大腸桿菌生產的人胰島素。”此時學生頭腦中會立刻產生一個問題:大腸桿菌怎么會生產人胰島素?老師回答:“這正是我們要解決的問題,相信通過下面兩節課的學習,大家能自己找到問題的答案。”學生的學習熱情很容易被激發出來。
二、解決問題
解決問題的過程也是學生提高生物科學素養的過程。教學中應以學生的學習為中心,老師要注意引領學生的思維。當學生的思路陷入困境或對某問題發生爭執而無法深入的時候,教師要抓住關鍵,點撥學生思路。當然,課堂上學生提出的問題,有時出乎老師的意料,這要求老師有扎實的專業功底和教學基本功,有高超的駕馭課堂的能力。既保證課堂圍繞教學目標和教學重點而進行,又能充分利用這種課堂上生成的資源。
例如,在“植物體細胞雜交”內容一開始,老師依次出示三張圖片:馬鈴薯植株、番茄植株的照片、虛構的地上結番茄果實地下結馬鈴薯塊莖的圖片,學生感到非常有趣,然后老師提出了這樣一個半開放性的問題:這是目前科學家正在嘗試培育的新植物。如果這個任務交給你,你有什么方法?可行性如何?為什么?
學生討論交流,提出的方案一般有三種:①讓兩種植物進行異花傳粉;②采用基因工程的方法,將馬鈴薯的基因轉移到番茄體內或相反;③進行人工誘變育種。對這三個方案的可行性的分析,學生之間往往會產生激烈的爭論,對有的方案能達成一致,但對有的方案學生之間常常互不服氣,大致有兩種不同意見。
①不可以。因為不同的物種之間有生殖隔離;②一部分人堅定地認為可以。這時老師適時點撥:一個或數個基因是否能控制果實或塊莖的全部性狀?基因工程通常能轉移的目的基因的數量有什么特點?這樣學生思考后清楚了,基因工程的方法也難奏效。同理,人工誘變中發生變化的基因也是少數,且方向不定,這一方法也不可取。
也可能有的同學提出了第四個方案:嫁接可以嗎?學生對這個問題常常沒有分析思路,此時先作啟發性講解:參考本地農民種無子西瓜的經驗,無子西瓜的幼苗作接穗是可以和葫蘆嫁接的,西瓜和葫蘆不是同種植物但能嫁接成功,從此推論,番茄馬鈴薯也許能嫁接成功。但嫁接屬于營養生殖這時再提出系列問題:①營養生殖的特點是什么?②這里的親本指的是接穗還是砧木?③砧木主要作用是什么?④如果嫁接成功,植株應有什么表現?這樣引導學生的思維,學生能順利分析出即使嫁接成功,地上還是番茄,但地下應結不出馬鈴薯;植株上所結種子也不會是番茄馬鈴薯的種子,所以這種方法應該是行不通的。
雜交、轉基因、誘變、嫁接都不行,還能怎么辦?學生困惑了,此時老師作點拔,提出系列問題:番茄——馬鈴薯可以說集中了兩種植物的許多性狀,性狀由什么控制?那么有什么辦法能讓一種植物表現出兩種植物的性狀?請大家討論思考,并將操作大致過程的流程圖畫出來。學生很快想到,如果能讓兩種植物的基因集中在一個植物的細胞中,再讓這個細胞能發育成植株,則問題迎刃而解。
接著老師又提出了系列問題:從圖中可看出,解決這個問題的步驟主要有兩個:一是讓兩種植物的細胞融合成一個細胞,二是讓這個融合后的細胞發育成完整的植株。那么請思考:第一,要選擇兩種植物的什么細胞?第二,能否直接讓兩個細胞融合成一個細胞?第三,通過什么方法讓融合后的一個細胞長成一個植株?
學生經思考討論后得出結論:第一,應選擇體細胞。因為兩種植物的生殖細胞不能自然融合、若人為讓其融合還要使其染色體加倍,才能得到可育的植株;體細胞則沒有這個問題;第二,讓兩個細胞融合首先是細胞膜融合,先要克服細胞壁的障礙。即要先除去細胞壁。用纖維素酶果膠酶最好,因為不損傷細胞其它結構;第三,細胞融合直接形成的只是一個原生質體,還需長出細胞壁才能稱為一個雜種細胞,這個細胞長成一個植株可采用植物組織培養的方法。
這些問題解決了,老師請學生完善自己的植物體細胞雜交過程流程圖,然后讓大家看書,科學家如何做這件事的。看后大家都開心地笑了:原來科學家也是這樣做的啊。這樣的教學過程能使學生對知識的理解更深刻,同時思維的邏輯性、深刻性、批判性等品質得到提高,得到了積極的情感體驗。
(作者單位:江西省撫州市金溪縣第一中學)