關(guān)注生物學(xué)中的“過程”凸顯科學(xué)課程性質(zhì)

1、關(guān)注生物學(xué)中的“過程” 凸顯科學(xué)課程性質(zhì)摘 要：生物新課程標(biāo)準(zhǔn)明確了“生物學(xué)是一門自然科學(xué)” ，這就要求在課堂中體現(xiàn)出科學(xué)的本質(zhì)和特征來。筆者認(rèn)為以生物學(xué)中重要的“過程”為抓手，是體現(xiàn)這一課程性質(zhì)的一個(gè)思路。本文從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，闡明了“過程”的教學(xué)意義，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐嘗試提出教學(xué)中的圍繞“過程”展開分析，著重對“過程”的條件以及其中蘊(yùn)涵的科學(xué)思維、科學(xué)原理、科學(xué)方法等方面探討相應(yīng)的教學(xué)策略。關(guān)鍵詞：過程 教學(xué)實(shí)踐 過程構(gòu)建 過程思維 過程意識(shí)高中生物教材中涉及的“過程”包括：分子水平物質(zhì)變化過程、細(xì)胞水平代謝過程、動(dòng)植物個(gè)體水平調(diào)節(jié)過程、種群水平進(jìn)化過程、生態(tài)系統(tǒng)水平的物質(zhì)流、能量流、信息流過

2、程等內(nèi)容。這些重要過程包涵著生物學(xué)的核心知識(shí)、科學(xué)思維與研究方法，因此，在教學(xué)中有極大的價(jià)值。生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中的知識(shí)目標(biāo)為：“獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)”。這些基礎(chǔ)知識(shí)的獲得是建立在人類對知識(shí)和自然探索的動(dòng)態(tài)過程上的，因此，生物學(xué)不僅是一種結(jié)果，也是一種過程。1 反觀現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)，教師和學(xué)生普遍對“過程”的重視不夠。表現(xiàn)主要有如下幾種：一是教師在一定程度上更偏愛“填鴨式”的授課方式，片面地認(rèn)為生物知識(shí)都是描述性的知識(shí)，缺乏對知識(shí)背后的“過程”環(huán)節(jié)的探究；二是學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)以記筆記和記憶為主，學(xué)生把生物課被當(dāng)成是一門文科課程來學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中逐步喪失了理性思考；三

3、是部分學(xué)生能說出生物學(xué)術(shù)語、概念、原理，但對概念的理解和原理的運(yùn)用不夠準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤，知識(shí)的掌握停留于表面；通過以上分析，有一個(gè)問題值得我們關(guān)注“生物學(xué)科是文科課程性質(zhì)還是理科課程性質(zhì)多一點(diǎn)？”生物新課程標(biāo)準(zhǔn)給出了明確的答案。我完全認(rèn)同生物學(xué)科的理科地位，這個(gè)“理”就體現(xiàn)在各種“過程”中。因此，我們有必要考慮應(yīng)該如何面對 “過程”，并且我們有必要探討“過程”如何全面落實(shí)在課堂教學(xué)中。一、“過程”在生物學(xué)中的教學(xué)意義1.從“過程”角度審視知識(shí)生物科學(xué)作為眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識(shí)體系，是人們不斷探索的過程中逐步發(fā)展起來的，也就是說，整個(gè)生物學(xué)歷史就是一部探究的歷史。生物學(xué)家的探究過程是學(xué)生模仿

4、探究性學(xué)習(xí)方式的一種最好材料。2 不同教材進(jìn)行了很多嘗試，浙江科技出版社的新教材更注重對“過程”的講述，更詳細(xì)，如光合作用過程、呼吸作用過程、特異性免疫過程等。2.“過程”本身的意義有專家定義“過程就是整體地描述事物的所有性質(zhì)。一個(gè)事物具有哪些性質(zhì)，必須通過過程才能完整表現(xiàn)出來。換句話說，過程就是事物性質(zhì)表現(xiàn)的終端?！苯虒W(xué)要求我們要理解過程的現(xiàn)實(shí)存在和學(xué)習(xí)意義。如植物生長素的發(fā)現(xiàn)一節(jié)內(nèi)容更重視“過程”，教材用很大的篇幅強(qiáng)化了這一部分，旨在讓學(xué)生感受生物學(xué)家對某一問題的發(fā)現(xiàn)是有過程的。教學(xué)要求學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、形成和發(fā)展的過程事實(shí)，跟隨科學(xué)家一起觀察、思考、實(shí)驗(yàn)，對這些過程進(jìn)行“再研究”的學(xué)

5、習(xí)意義。3.實(shí)驗(yàn)中“過程”實(shí)驗(yàn)中的“實(shí)驗(yàn)步驟”本身就是一種過程，體現(xiàn)了學(xué)生思維認(rèn)知和建構(gòu)的過程。4.應(yīng)用需要“過程” 生物學(xué)原理的應(yīng)用往往需要體現(xiàn)在具體的過程中，如制定一個(gè)育種方案。二、 教學(xué)中落實(shí)重要“過程”的實(shí)踐及策略筆者認(rèn)為，學(xué)科化的過程應(yīng)該是指引學(xué)生思維的過程，是學(xué)生思考問題的認(rèn)知建構(gòu)過程。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，筆者對“過程”的教學(xué)主要采用流程圖的形式呈現(xiàn)，對不同的過程嘗試了不同的教學(xué)策略。（一）“過程”的構(gòu)建1.教材上的“顯性過程”教材中關(guān)于生物學(xué)的概念、原理、規(guī)律等，實(shí)際上是交代了具體的的“過程”的（見表1）。章節(jié)基本內(nèi)容重要過程主要的呈現(xiàn)方式細(xì)胞代謝細(xì)胞自我更新過程光合作用、呼吸作用等圖

6、解、示意圖等生殖和發(fā)育生物的繁殖和個(gè)體發(fā)育減數(shù)分裂、有絲分裂、分化等同上生命活動(dòng)調(diào)節(jié)生物自我調(diào)節(jié)機(jī)制激素調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)同上遺傳和變異遺傳信息的復(fù)制、傳遞、表達(dá)和改變DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯同上現(xiàn)代生物科技基因工程、細(xì)胞工程、胚胎工程、生態(tài)工程細(xì)胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植等同上表1（教材涉及的重要過程一覽表）教學(xué)策略：感受“過程性”，過程的分類分析教學(xué)案例1 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯（分子水平）呈現(xiàn)形式：課本示意圖多媒體動(dòng)畫、改進(jìn)圖(與細(xì)胞核、核糖體等結(jié)構(gòu)結(jié)合)展開內(nèi)容：發(fā)生的時(shí)期、場所、條件(能量、ATP等) 、原料、產(chǎn)物研究方法：同位標(biāo)記素法（用15N標(biāo)記DNA

7、分子、尿嘧啶核糖核苷酸、3H標(biāo)記氨基酸）科學(xué)思維：揭示遺傳物質(zhì)的DNA分子復(fù)制、傳遞和表達(dá)機(jī)制中心法則（從知識(shí)的本質(zhì)屬性出發(fā)，加強(qiáng)認(rèn)知過程與知識(shí)結(jié)果的統(tǒng)一）2.豐富“顯性過程”教學(xué)策略一：補(bǔ)充、完善教材上的流程圖。教材上由于示意圖數(shù)量有限，有些過程以文字?jǐn)⑹龅男问奖硎?。教學(xué)中師生需要共同追問過程，完善 “過程”的流程圖，補(bǔ)充重要細(xì)節(jié)，幫助學(xué)生記憶和掌握，這樣的做法也訓(xùn)練了學(xué)生的圖文轉(zhuǎn)換能力。下圖是筆者對教材“血糖的激素調(diào)節(jié)示意圖”結(jié)合教材文字做了補(bǔ)充，把神經(jīng)調(diào)節(jié)的過程合并在這個(gè)圖上（見圖1）。圖1（圖中黑色直線為添加的曲線）教學(xué)策略二：反問過程教學(xué)案例2 基因工程操作過程教材呈現(xiàn)形式：課本示意

8、圖（利用大腸桿菌合成人的胰島素）問題： 大腸桿菌是原核生物，只有核糖體無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等復(fù)雜的膜系統(tǒng)，如何加工人的胰島素？解決辦法：查閱資料問題答案： 把人胰島素A、B鏈的人工合成基因分別形成重組質(zhì)粒，導(dǎo)入到菌體內(nèi)，工程菌產(chǎn)生人胰島素A、B鏈，然后體外人工通過二硫鍵連接成具有活性的人胰島素。現(xiàn)在多采用酵母菌、哺乳動(dòng)物等真核細(xì)胞作為受體細(xì)胞了。在學(xué)生初步經(jīng)歷了知識(shí)形成過程后，復(fù)習(xí)課中能否不“炒剩飯”，再度展開思維，讓學(xué)生獲得生成性的知識(shí)呢？知識(shí)構(gòu)建的過程不可避免地產(chǎn)生新的問題，教師應(yīng)及時(shí)捕捉學(xué)生的思維動(dòng)向，使課程目標(biāo)成為學(xué)生發(fā)展的內(nèi)在要求。3.暴露“隱性過程”又如人教版必修2教材關(guān)于受精作用的

9、一段描述“未受精時(shí)，卵細(xì)胞好像睡著了，細(xì)胞呼吸和物質(zhì)合成進(jìn)行得比較緩慢。受精過程使卵細(xì)胞變得十分活躍?！睂κ芫饔玫倪^程沒有細(xì)化。多數(shù)學(xué)生得出這樣的結(jié)論：先減數(shù)分裂形成精子和卵細(xì)胞，再受精作用。但結(jié)合人教版選修對比分析，受精作用實(shí)際涉及到三個(gè)過程：頂體反應(yīng)、透明帶反應(yīng)和卵黃封閉作用?？茖W(xué)的實(shí)際是：形成卵細(xì)胞的減數(shù)第二次分裂過程中的細(xì)胞（實(shí)際上是次級(jí)卵母細(xì)胞）受精作用。而且若不受精就停滯在這個(gè)時(shí)期，超過一定時(shí)間還沒有受精，次級(jí)卵母細(xì)胞會(huì)死亡。所以，減數(shù)分裂過程中發(fā)生受精作用。學(xué)生在這一點(diǎn)非常容易誤解，以至形成科學(xué)性錯(cuò)誤。教學(xué)策略：教師應(yīng)交代清楚，做到“到位不越位”。（二）“過程”中思維能力概念、

10、原理、規(guī)律等它在教材上是靜態(tài)的，只有恢復(fù)到具體“過程”才能賦予它們意義，使其恢復(fù)到產(chǎn)生時(shí)的狀態(tài)。因此，知識(shí)形成的過程，既是一個(gè)觀察、比較、分析、綜合，獲取數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)的過程，更是一個(gè)啟發(fā)思維的過程。1.分析“過程”發(fā)生的條件對于不同的“過程”，充分分析“過程”發(fā)生的條件是教學(xué)中認(rèn)識(shí)“過程”的前提。僅用一例說明，如光合作用教學(xué)中，有學(xué)生提出疑惑：既然暗反應(yīng)不需要光,暗反應(yīng)能不能在無光條件下單獨(dú)進(jìn)行？師生分析過程暗反應(yīng)的發(fā)生的物質(zhì)條件是需要H和ATP等物質(zhì)的，這些物質(zhì)條件是光反應(yīng)的產(chǎn)物，學(xué)生在思考中構(gòu)建了知識(shí)。事實(shí)證明，學(xué)生在這個(gè)建構(gòu)過程中知識(shí)的掌握也更有效。2. 領(lǐng)悟“過程”中的原理“過程”中的原理

11、體現(xiàn)了對復(fù)雜“過程”思路的整體理解，是教學(xué)中值得討論的問題。如選修3現(xiàn)代生物科技專題中各個(gè)現(xiàn)代科技過程都體現(xiàn)出各項(xiàng)技術(shù)所依據(jù)的生物學(xué)原理。3.找出“過程”中的方法學(xué)科的概念、原理體系只有和相應(yīng)的探究過程和方法論結(jié)合起來，才能使學(xué)生的理智和整個(gè)精神世界獲得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展與提升。3教學(xué)中要注重科學(xué)方法的滲透?？茖W(xué)方教育包括三個(gè)層次：第一層次是科學(xué)中具體研究方法。如，用染色法觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)、用離心法分離細(xì)胞組分、用同位素示蹤法跟蹤元素或物質(zhì)走向。第二層次是科學(xué)的一般研究方法,其基本階段有：問題、假設(shè)、驗(yàn)證、結(jié)論，包括積累材料的方法（觀察法、實(shí)驗(yàn)法、調(diào)查法等）、進(jìn)行理論思維的方法（分析、概括、綜合、歸納、

12、演繹、類比、模型等）以及數(shù)學(xué)方法等。第三層次是哲學(xué)方法。如唯物辯證法、系統(tǒng)方法、結(jié)構(gòu)決定功能法等。4 如（1）同位素示蹤法：在光合作用過程中利用示蹤元素（18O、3H、14C）分析元素的來源去路；呼吸作用過程中18O2的利用；含15N的DNA分子研究DNA復(fù)制方式；32P、35S標(biāo)記的T2噬菌體侵染細(xì)菌；3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸研究有絲分裂等。（2）假說演繹法：孟德爾兩大遺傳規(guī)律的得出、摩爾根證明了基因在染色體上。（3）熒光標(biāo)記法：證明細(xì)胞膜的流動(dòng)性、基因在染色體上的位置。（4）類比推理的法：薩頓用提出基因位于染色體上。教學(xué)中，筆者一直要求學(xué)生找出“過程”的方法。這些使學(xué)生在各部分的學(xué)習(xí)中

13、能領(lǐng)悟到科學(xué)結(jié)論的得出需要采用的科學(xué)方法，這對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有積極意義。4. 感悟“過程”中的情感態(tài)度價(jià)值觀過程也是體現(xiàn)情感態(tài)度價(jià)值觀的一個(gè)途徑。（三） “過程”意識(shí)的培養(yǎng)杜威在我們怎樣思維一書中：傳統(tǒng)教學(xué)中重視結(jié)論的獲得，其實(shí)就是重視作為思維結(jié)果的邏輯。過去，我們關(guān)注的大多是作為思維結(jié)果的邏輯，關(guān)心“是什么”和“為什么”，如今需要強(qiáng)調(diào)“如何知道是什么”和“如何認(rèn)識(shí)為什么”。 5 基于這樣的認(rèn)識(shí)，教學(xué)要求教師強(qiáng)調(diào)“過程”意識(shí)。教學(xué)案例3 酶活性受溫度影響教材呈現(xiàn)形式：示意圖（見右圖）問題： 部分學(xué)生認(rèn)為該結(jié)論是通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)組通過逐漸調(diào)高溫度獲得的。原因分析：缺乏過程意識(shí)問題解決：同探討具體

14、操作過程，制定實(shí)驗(yàn)方案 教學(xué)策略一：有意識(shí)的訓(xùn)練 如學(xué)習(xí)了“甲狀腺激素的分級(jí)調(diào)節(jié)”后讓學(xué)生模擬寫出“長光照引起雌性激素的調(diào)節(jié)過程”、 高等動(dòng)物和人的反饋調(diào)節(jié)過程血糖的調(diào)節(jié)、體溫的調(diào)節(jié)、水鹽平衡的調(diào)節(jié)；高三復(fù)習(xí)“假說-演繹法”時(shí)，用教材中摩爾根的“紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅雜交試驗(yàn)”（證明基因在染色體上的材料）代替孟德爾的經(jīng)典遺傳試驗(yàn)，讓學(xué)生利用“假說-演繹法” 分析整個(gè)過程，減少學(xué)生的枯燥感。教學(xué)策略二：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有意義過程的構(gòu)建如“胚胎工程”部分中圍繞“早期胚胎”的獲得、分割、移植進(jìn)行構(gòu)建有意義流程圖。三、教學(xué)實(shí)踐的體會(huì)與建議1教師的真正重視和正確引導(dǎo) 教學(xué)上普遍存在重結(jié)果輕過程的教學(xué)方式。教

15、師應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到：課堂上的知識(shí)包括陳述性知識(shí)（即是什么的知識(shí)）和程序性知識(shí)（即解決為什么、怎么做的知識(shí)），前者強(qiáng)調(diào)結(jié)果，后者強(qiáng)調(diào)過程，教學(xué)上盡量將兩者統(tǒng)一起來。對學(xué)生過程意識(shí)的培養(yǎng)，我教學(xué)中有幾點(diǎn)體會(huì)：(1).真正的思維能力不是教師教授的，而是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行的思維 。即過程意識(shí)的主體是學(xué)生，發(fā)展思維能力的意義在于此。(2).學(xué)生過程意識(shí)的培養(yǎng)需要適宜的環(huán)境。教學(xué)過程要多讓學(xué)生體驗(yàn) ，多思考，而不是直接按預(yù)設(shè)生成。(3).學(xué)生的過程意識(shí)的形成和發(fā)展是一個(gè)無意識(shí)到有意識(shí)的變化過程。2現(xiàn)實(shí)教學(xué)“過程”的缺失兩種現(xiàn)象值得反思：（1）拘泥于“過程”本身，背離了本質(zhì)意義。如遺傳部分新教材遵循科學(xué)發(fā)展過

16、程安排為：孟德爾的雜交試驗(yàn)和“遺傳因子”規(guī)律、減數(shù)分裂和受精作用、薩頓的假說、摩爾根的研究順序再深入到對遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)及基因本質(zhì)和功能的探索，整個(gè)過程體現(xiàn)了人們對遺傳的探索過程。若將它們按照很多個(gè)獨(dú)立的“過程”來看的做法，是不符合教材編寫思路的。（2）雖有過程意識(shí)，但對“過程”的展開不到位弱化了過程中必要的思維。3反思教材中的“過程”教材處理1：細(xì)胞分化主要體現(xiàn)在一個(gè)受精卵細(xì)胞到肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、血細(xì)胞等以及一個(gè)完整的個(gè)體的發(fā)育過程中，是個(gè)體發(fā)育中的重要事件。新人教版刪除了原來的第五章“動(dòng)植物的個(gè)體發(fā)育”一章。事實(shí)上，筆者認(rèn)為這樣的刪除對核心概念“分化”的理解是不足的，在課堂上需要補(bǔ)上。教材

17、處理2：教材關(guān)于有絲分裂過程以“表6-1不同細(xì)胞的細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間”、靜態(tài)的過程圖、“觀察根尖分生區(qū)組織細(xì)胞有絲分裂”實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)。學(xué)生如何以靜態(tài)的材料實(shí)現(xiàn)對動(dòng)態(tài)過程的理解是本節(jié)的難點(diǎn)。教學(xué)上，教師多采用動(dòng)畫演示這個(gè)過程。筆者認(rèn)為，教師應(yīng)該做必要的說明和實(shí)際有絲分裂的差別。對于教材和教學(xué)資料中的“過程”要追問其中的研究方法、原理。由于高中學(xué)習(xí)水平的限制，有的“過程”沒有介紹其中的研究方法和原理，如免疫過程的研究。又如教學(xué)中的單倍體育種，教學(xué)資料多把原理看作是染色體（數(shù)目）變異。從育種過程角度看，有教師理解原理為基因重組是有道理的。4如何讓過程在學(xué)生腦海中留下更深刻的印象？留下的印象到底是什么？是過

18、程本身還是過程中包含的東西？如果一個(gè)什么內(nèi)容都沒有的過程，是很難給人留下什么?？梢?，我們關(guān)注的過程應(yīng)是有豐富內(nèi)容的過程，能實(shí)現(xiàn)知識(shí)、技能和思維的統(tǒng)一的過程。過程中的知識(shí)、技能、方法這些內(nèi)容應(yīng)是“實(shí)”的。比較來說，過程是在時(shí)間這個(gè)數(shù)軸上把內(nèi)容組織起來的一個(gè)線索，是比較“虛”的東西。我們過去可能更關(guān)注“實(shí)”的內(nèi)容，而對“虛”的過程關(guān)注不夠。5.教學(xué)實(shí)踐中的挑戰(zhàn)要求加強(qiáng)學(xué)習(xí)在教學(xué)中，我一直有這樣的感受：有些“過程”真的不知道。如一個(gè)學(xué)生提出問題“有氧呼吸和無氧呼吸過程中，丙酮酸的進(jìn)一步氧化分解的場所不同, 丙酮酸是如何判斷線粒體內(nèi)有沒有氧氣的？”自己真的沒有思考過這個(gè)問題。遇到這個(gè)問題，我只能求助于大學(xué)教材。我在細(xì)胞生物學(xué)中找到了這樣一段文字“實(shí)驗(yàn)證明，把酵母菌轉(zhuǎn)至無氧條件下培養(yǎng)，線粒體的數(shù)目會(huì)減少，大量的嵴會(huì)消失，同時(shí)幾乎所有的細(xì)胞色素分子消失，線粒體變?yōu)楹苄〉臒o功能的囊泡。如果重新給這些酵母供氧，線粒體又能生成嵴，恢復(fù)正常形態(tài)，且數(shù)量也增加，同時(shí)細(xì)胞色素也能重新合成，此時(shí)細(xì)胞活躍增殖?！?肢解著實(shí)際上是破