高中生物学教学中学生科学素养的培养

蒋桂林

(江苏省南京市第一中学 210001)

1952年，美国哈哈佛大学校长柯南特(J.B.Conant)在《科学中的普通教育》一书中首次提出“科学素养”(scientific literacy)一词；1958年，美国斯坦福大学科学教育家赫德(P.D.HurD)将科学素养真正引入基础教育。目前，经过国内外许多学者的研究与实践，将科学素养概括为科学知识、科学的研究过程和方法、科学技术对社会和个人所产生的影响三个部分。高中生物学科广泛涉及人类生产与生活实际，与当代许多重大现实的问题如人口、粮食、自然资源、环境保护、健康等密切相关，其基础知识不仅包含生物生命活动的基本规律，而且涉及生物科学发展的一些热点、难点问题；在科学研究过程及方法方面，生物学发展史的案例很多，其探索的过程中涉及观察描述、类比分析、假说演绎、科学实验等方法，这些方法也逐步发展成现代生物学的研究方法体系和研究框架；在科学技术对社会和个人所产生的影响方面，几乎涉及人类生活的方方面面。因此，高中生物学教学培养学生科学素养的优势地位是其他学科无可比拟的。本文联系高中生物学教学实践，对学生科学素养的培养提出以下认识与体会。

1 激趣导学

1.1 上好第一节课 “第一节课”指整个高中阶段的学科第一节课，以及每学期该学科的第一节课，其教学设计要有明确的目标要求、主要内容的介绍、学习方法的指导、评价的要求或学分认定的依据等，在内容介绍时可准备一些与现实生活密切相关的、生动有趣的生物学实例，让学生充满好奇和期待，激发学生学习的愿望，为后续的教与学提供良好的氛围。

1.2 情景创设 每节课的教学引入都必须创设合适的教学情境，让学生在发现问题、解决问题、对比分析、联系自我等情景中展开学习和讨论，力求使他们的求知欲得到最大限度的满足，以促进学习效率的最大化。

1.3 动手实践 鼓励学生积极参与小型教学活动，提高学生的动手实践能力和解决问题能力。例如，通过细胞模型、DNA双螺旋结构模型、小生态瓶的构建等制作实践，使学生加深对学科知识的理解，同时也带来美的享受和制作成功的喜悦；通过遗传病的调查、环境质量的调查等活动的参与，使学生既了解社会，培养团队协作的精神，又增强社会责任感，也激发学生学习科学知识的兴趣。

2 史例剖析

2.1 科学探究过程与方法的学习 高中生物学教材中编排了光合作用发现的历史，涉及海尔蒙特(比)、普里斯特利(英)、英根豪斯(荷)、萨克斯(德)、恩格尔曼(美)、鲁宾和卡门(美)、卡尔文(美)等人的实验，每一个研究设计的思路、观察到的现象、得出的结论都值得分析和学习；探索遗传物质的三个著名的实验(肺炎双球菌的转化实验、噬菌体的侵染实验、RNA病毒重建实验)，包括设计的思路、对比的理念、切合的现象分析等都让人难忘，并从中受益。此外，“植物生长素的发现”可让学生对设置对照试验有更加深刻的认识；孟德尔的豌豆杂交实验不仅让学生了解他成功的关键，还对选材、方法(从简单到复杂)以及与其他学科(统计学)在生物科学研究中的作用有深刻的认识，对假说演绎法的具体流程也有深入的理解。

2.2 质疑创新能力的培养 美籍华人科学家徐道觉不迷信几十年前权威细胞生物学家的有关人染色体数目(47、48)的结论，仔细研究、核对，确定了46条的结论[1]；近代消化生理学的奠基人、诺贝尔生理学奖获得者俄国生理学家巴甫洛夫(I.P.Pavlov)在促胰液素的发现过程中，当发现英国科学家斯他林(E.H.Starling)和贝利斯(W.M.Bayliss)的结果与他的结论大相径庭后，又做了重复实验，结果与斯他林和贝利斯的一模一样，他深表遗憾地说“很明显，我们失去了一个发现真理的机会！”[2]这些事例反映了即使是最伟大的科学家也有可能出错，不能过于盲目迷信权威，要尊重科学、相信真理，同时要有质疑的意识、创新的念头，这样才有可能会有新的发现、新的发展。

2.3 科学情怀的培养 科学研究不仅要方法科学、选材正确、分析合理，还要有实事求是、质疑创新、坚持不懈的科学态度和科学精神。光合作用的发现历经一个半世纪，植物生长素的发现、人类染色体数目的确定都经历了数十年，孟德尔一生发现了遗传的两大定律，可他在世时都没有得到认可，直到他去世十几年后才被确认。这些事例都告诉我们，科学研究永无止境，必须耐得住寂寞，经得起考验，要持之以恒。而DNA双螺旋结构模型的建立、林德曼能量传递效率的十分之一定律等事例激励年轻一代要有追求，成功的黄金阶段不容错过。

3 体验探究

3.1 基础实验原理及技能的掌握 高中生物学教材含20多个基础实验，每一个实验的原理、方法、步骤的基础性都很强，对深入理解基础知识、学会基本探究方法、对未来创新实践具有十分重要的作用。作为科学素养的重要组成部分，一定要把基础实验的原理搞明白、每一步操作的原因都弄清楚，把基础打牢，把基本技能掌握好。

3.2 动手进行设计及操作 在掌握一定基础知识的前提下，要勤于实践，大胆探索。例如，探究影响酶活性的因素时，可让学生自行设计一些对照试验，来判断温度、pH等对酶活性的影响，设计过程中还要考虑底物、反应条件、变量(自变量、因变量、无关变量)、检验等因素，学会根据实验现象来分析得出正确的结论等。

3.3 研究性学习 既可以作为生物学科课程内的一种学习方式，对某些问题进行研究性质的学习；也可以单独作为一门课程，以学生自己感兴趣的一些问题结合学科学习开展课题研究。无论哪种方式，对于提升自己的研究能力、加深对所学教材知识的理解都有十分重要的作用。

4 联系实际

4.1 联系生产实际 高中生物学教学联系生产实际的例子较多，如育种方式(诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、杂交育种、转基因育种、体细胞杂交育种等)、生物防治、生态工程建设、生态农业、精准农业、无土栽培、扦插与嫁接、植物组织培养、利用激素进行繁育和处理等。

4.2 联系生活实际 如事关人体健康的(体温调节、血糖调节、水盐平衡的调节、免疫调节、激素调节等，糖尿病、遗传病、病毒性与细菌性疾病、癌症的预防、基因诊断与基因治疗、单克隆抗体、器官移植等)、事关人体生活环境的(致癌因子、环境污染、自然资源的保护开发与利用)、日常生活要接触到的(酿酒、醋、消毒与灭菌、营养的全面与均衡等)、人与自然和谐关系的(食物链、食物网、种内关系、种间关系、生态平衡、物质循环、能量流动、可持续发展等)等。

4.3 联系社会热点 如人口问题(种群数量增长的规律)、转基因食品的安全问题、克隆技术带来的伦理学问题，以及艾滋病的预防、生物防治与农药污染、环境污染(水、大气、噪声、雾霾等)、生物武器、转基因生物与物种入侵等问题。

5 领悟提升

5.1 总结提炼 高中生物学在学生科学素养培养方面的内容比比皆是，每堂课、每个活动都会有一定的体现，关键是学生是否感悟、体会到其中的含意。可让学生在完成学科作业之余增加一项内容，写出其学后所思、所得，长短均可，慢慢地思考、总结、提炼就会提高科学素养。

5.2 拓宽加深 生物学科发展日新月异，除学好高中生物学教材内容外，通过资料查找、网上学习、参观自然博物馆和科研院所的实验室等会使学生对所学知识有更深入的了解，对科学研究的内涵会有更加深刻的认识，对提高学生的科学素养也大有益处。

5.3 联想关注 生活中处处可遇生物学，也必然会涉及生物学知识，要用科学的眼光、科学的思维、生物学的知识去联想、释疑、解惑，让学生处处感受科学的魅力；社会上常有一些与生物科学相关的热点、难点问题，如转基因食品的争论、某新疾病的出现、疑难杂症的解决等都跟生物科学的发展有关，让学生关注，进一步加深对生命科学重要性的认识，自觉提高自身的科学素养。