例析應用生物學史開展高中生物科學方法教育的課堂教學設計模式

張芳轉

【摘 要】我國基礎教育生物課程改革已認識到生物科學史在中學生物教學中的重要地位，并強調在高中生物課程中要注重開展科學方法教育。中學生物課堂教學過程中，往往是把生物學史和科學方法教育作為一種知識，附加在生物學知識教學內容上，這種教學方式是低效的。科學方法的教學可以與科學史的發展脈絡有機的結合在一起。高中生物課堂教學過程中，教師要善于利用生物科學史，以探究性教學的方式，引導學生在體驗科學研究歷程的同時，體會到科學研究的方法和過程。本文以“生物膜組成成分”的科學史為例，展示了應用生物學史開展高中生物科學方法教育的教學設計。

【關鍵詞】應用生物；科學方法；設計

《生物膜的流動鑲嵌模型》課堂教學設計節選：

一、課題

生物膜的組成成分

二、學情分析

學生對細胞的分子組成及結構等知識已經有了基本認識，了結了物質跨膜運輸的一些實例，為本節內容的學習奠定了基礎。

高二學生的認知能力及思維結構已經比較完善，思維具有了明確的目的性、方向性和預見性，能夠撇開具體事物，運用抽象概念，按照提出問題、做出假設、檢驗假設的途徑去解決問題。

三、教學內容分析

《生物膜的流動鑲嵌模型》一節是生物必修1第四章第二節的內容，與第一節“物質跨膜運輸的實例”的內容有一定的聯系，并對第三節“跨摸運輸的方式”做了知識準備。在本章內容的學習起承上啟下的作用。

本節內容主要包括“科學家對細胞膜結構的探索歷程”和“細胞膜流動鑲嵌模型的主要內容”兩大塊。其中“科學家對細胞膜成分”是很好的科學史教育素材，教材內容通過引導學生一步步分析科學家的實驗和結論，讓學生宛如親歷科學家探索的歷程，讓學生在切身體會科學探究的一般過程中受到科學方法的教育，理解科學的本質是一個不斷發展的長期過程，在這個過程中自然而然地建構了流動鑲嵌模型的基本內容，完成了第二個內容的學習。

四、教學目標

（一）過程與方法目標

體驗假說演繹方法的應用，總結其一般特征。

體驗科學研究的一般過程，寫出科學研究的一般步驟。

（二）知識目標：簡述生物膜的組成成分

（三）情感、態度價值觀目標

使學生認識到技術的發展在科學研究中的作用，尊重科學：認識到科學發展的曲折性，樹立辯證的科學觀。

五、教學重難點分析

（一）教學重點

1.科學家對生物膜成分的探索歷程

2.體驗假說演繹方法的應用，總結其一般特征

（二）教學難點

1.體驗假說演繹方法的應用，總結其一般特征

突破：讓學生在體會科學研究歷史過程的同時，體驗假說演繹方法的應用，總結其一般特征，從而達到開展高中生物科學方法教育。

六、教學策略

（一）以生物學史的發展脈絡為線索，組織探究性學習

科學家從對細胞膜成分的研究，到細胞膜中磷脂分子、蛋白質分子的分布的研究，再到細胞膜流動性的探索，是一個完整的探索歷程，本教學設計以細胞膜成分的探索歷程為線索進行教學設計，既能使學生在感受科學探究史的過程中領會假說演繹的科學研究方法，又能避免方法的多樣性和科學方法中哲學原理的深奧性所帶來的困惑。使之符合初中學生的智力認知水平。

（二）以“探究性學習”方式組織教學

本教學設計根據應用生物學史開展高中生物科學方法教育的教學策略，在教學設計中，要把握“科學史”與“科學方法”這兩條主線，按照“①歷史現象重現，創設情境，提出問題階段；②歷史觀點啟發，做出合理假設，滲透具體科學方法；③參考歷史證據，驗證假說，滲透具體科學方法；④解釋歷史觀念，得出結論，體會科學探究的一般過程。”的步驟組織“探究性學習”的教學過程。

（三）組織小組合作學習

本教學設計根據教學過程需要，以不同的方式對學生進行分組，讓學生分組進行討論或活動，有利于調動學生探究的積極性，探究的參與者在一起相互啟發思考問題，收集并分享信息，對比結果，還要一起合作完成小組活動。

七、教學過程

（一）歷史現象重現，創設情境，提出問題

動畫展示物質跨膜運輸的實例，引導學生通過觀察動畫，回顧生物膜具有什么樣的特性？思考“生物膜的這種特性與生物膜的結構是否有關？”形成對生物膜結構的探索欲望。

（二）歷史觀點啟發，做出合理假設，滲透科學方法教育

教師啟發提問：探索生物膜的結構，我們首先要清楚生物膜是由什么物質組成的？你們有什么辦法弄清楚這個問題？引導學生思考生物膜物質分析的方法，提出自己的觀點。

閱讀教材科學史資料，體會歐文頓用500多種化學物質一一進行植物細胞的通透性實驗，通過對大量實驗的觀察結果進行總結得出結論的研究過程，體會分析和綜合的科學方法。結合歐文頓的實驗及結果，根據相似相溶原理，試著分析生物膜的物質組成，做出假設并解釋自己的假設。

（三）參考歷史證據，驗證假說，滲透具體科學方法

教師啟發學生思考：假如你是科學家，觀察到此現象，根據化學中學過的相似相溶原理，你會得出什么結論呢？（給時間讓學生思考回答）

給出并解釋歐文頓所做 “生物膜由脂質組成” 的假設，讓學生對照自己假設思考其合理性進行取舍。按照學生所持假設不同將學生進行分組，討論并制定能夠驗證自己所持假說的驗證方案，派小組代表進行陳述。

（四）解釋歷史觀念，得出結論，體會科學探究的一般過程

文字介紹科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來。生物分析表明，“膜的主要成分是脂質和蛋白質”的科學史實驗。

啟發學生：回顧并體會歐文頓得出這一假設都做了什么研究，經歷了怎樣的過程。（給學生時間思考并討論回答）

教師總結：在科學研究的過程中，往往是從已知的規律或理論出發，對某些特定的生物學現象、過程做合理假說，最后通過驗證方案檢驗假說的正確性，這種方法就是假說演繹的方法。

八、教學反思

本節課在教學設計上主要突出科學史在開展科學方法教育方面的價值，新教材中增加了大量的科學史內容，本設計以生物膜結構的探索歷程為線索，通過精心的策劃，按照“應用生物學史開展高中生物科學方法教育的教學策略”，創設問題情境、引導學生分析體驗生物膜結構探索的漫長歷程，組織“探究性學習”讓學生在體驗生物膜結構的探索歷程的同時，達到科學方法的教育目的，并理解掌握了生物膜流動鑲嵌模型學說的基本內容。