賀曉霞 (山東省淄博市周村區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué) 255300)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出,教學(xué)要有利于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣,形成積極的科學(xué)態(tài)度,發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力。有效的教學(xué)情境能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲,能夠培養(yǎng)學(xué)生不斷探索、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

一、高中生物學(xué)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方面存在的主要問(wèn)題

1.教師對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展的重視程度不夠

部分生物學(xué)教師的教學(xué)理念尚未發(fā)生明顯變化,他們?cè)谡n堂上較少運(yùn)用真實(shí)情境設(shè)置,未能將培養(yǎng)創(chuàng)新思維置于教學(xué)的核心位置。為深入了解教師對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)注程度,調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)了相關(guān)問(wèn)題,針對(duì)山東省淄博市周村區(qū)的36名高中生物教師展開(kāi)了調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn),在作業(yè)布置方面,創(chuàng)新性題目相對(duì)較少;在教學(xué)實(shí)踐中,教師對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重視程度較低,其中對(duì)創(chuàng)新思維的關(guān)注程度較高的比例(比較重視和非常重視)不到30%。此外,教師在評(píng)價(jià)學(xué)生時(shí)未將創(chuàng)新思維培養(yǎng)作為重點(diǎn)項(xiàng)目,表明學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)并未成為他們的優(yōu)先考慮。由此可見(jiàn),學(xué)校在培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科創(chuàng)新思維方面的努力相對(duì)不足,亟須提高對(duì)此領(lǐng)域的重視程度。

2.學(xué)生創(chuàng)新思維能力水平總體不高

為了解學(xué)生創(chuàng)新思維情況,問(wèn)卷中設(shè)置問(wèn)題“你覺(jué)得自己創(chuàng)新意識(shí)怎么樣”,對(duì)山東省淄博市周村區(qū)高二1840名學(xué)生創(chuàng)新思維自我評(píng)價(jià)情況進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)。85%左右的學(xué)生認(rèn)為,自己創(chuàng)新思維能力一般和較差。可以看出學(xué)生創(chuàng)新能力普遍比較低。生物學(xué)學(xué)習(xí)中有很多數(shù)理計(jì)算內(nèi)容、動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目、模型制作任務(wù),這對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐水平提出了很高要求。在教學(xué)中,教師較少指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)和制作模型,很多都是依靠書(shū)本知識(shí)和學(xué)習(xí)視頻等,學(xué)生難以在實(shí)踐中思考并創(chuàng)新,導(dǎo)致他們創(chuàng)新思維能力相對(duì)較弱。

二、利用情境教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

1.創(chuàng)設(shè)生活情境,探尋生物問(wèn)題

生物學(xué)是自然科學(xué)體系的重要組成部分,是分析生命特征、生命跡象的學(xué)科。教材中的生物學(xué)知識(shí)都可在人類的生活及自然界中找到很多情境用來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),教師在備課過(guò)程中,不僅要慎重考慮需要講解哪些知識(shí)內(nèi)容、分析哪些生物概念,還需要考慮應(yīng)該導(dǎo)入什么樣的情境,深入淺出地講解生物學(xué)知識(shí)原理、知識(shí)內(nèi)涵、知識(shí)拓展,最終達(dá)成更好的教學(xué)成果。

在講解“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”相關(guān)內(nèi)容時(shí),可布置課前任務(wù)讓學(xué)生提前兩周種植蒜苗,觀察蒜苗的生長(zhǎng)過(guò)程,課前布置采摘菠菜葉,上課時(shí)用顯微鏡來(lái)觀察菠菜葉葉肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu),引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間用橡皮泥動(dòng)手制作葉綠體模型。營(yíng)造良好的生物情境,能夠充分刺激學(xué)生求知欲望,帶領(lǐng)學(xué)生積極思考“葉綠體是什么? 葉綠體通常分布在什么細(xì)胞當(dāng)中? 為什么說(shuō)葉綠體是光合作用的場(chǎng)所?”接下來(lái),帶領(lǐng)學(xué)生翻閱相關(guān)資料、動(dòng)手操作,以小組為單位開(kāi)展探究活動(dòng),進(jìn)而了解葉綠體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能作用和分布特征。接下來(lái),提問(wèn)“所有植物細(xì)胞都有葉綠體嗎? 葉綠體有什么作用?”從而帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)光合作用相關(guān)知識(shí)。

2.創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境,進(jìn)行務(wù)實(shí)探究

教材中的實(shí)驗(yàn)主要有探究類、驗(yàn)證類、調(diào)查類等幾種類型,探究性實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維方面的作用最大。在教學(xué)中,教師應(yīng)借助演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程有一個(gè)清晰深刻的認(rèn)知,將一些演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改變成探究性的實(shí)驗(yàn),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,讓其自主對(duì)具體實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是確定合適的自變量,利用“加法原理”和“減法原理”有效調(diào)整自變量、確定因變量、篩選合理的觀察測(cè)定目標(biāo)、注重?zé)o關(guān)變量的描述分析、各種變量條件的施加規(guī)則、深入探討實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出科學(xué)可觀的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,這些都對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維提出了很高要求。教師要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教育功能,讓學(xué)生置身于真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操中使其創(chuàng)新思維能力得到培養(yǎng)。

在講解“降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶”這一內(nèi)容時(shí),教師應(yīng)該督促學(xué)生廣泛查閱酶的發(fā)現(xiàn)歷程、關(guān)于酶的最新研究成果和應(yīng)用情況、認(rèn)識(shí)酶在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值,讓學(xué)生積極探索生活中與酶相關(guān)的物質(zhì)。把實(shí)驗(yàn)材料和相關(guān)資料提供給學(xué)生,通過(guò)小組合作對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì),展開(kāi)實(shí)驗(yàn)、探究和討論,最后得出結(jié)論。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中,要學(xué)會(huì)控制變量并分析,探究溫度對(duì)酶活性的影響,本實(shí)驗(yàn)的自變量是什么? 怎樣將溫度調(diào)到設(shè)定的數(shù)值? 因變量是什么? 怎樣觀察和檢測(cè)因變量? 怎樣排除pH和其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾? 為確保酶與底物混合后所控制的溫度不發(fā)生變化,應(yīng)如何控制溫度?在控制溫度前將酶與底物混合還是在控制溫度后將酶與底物混合? 學(xué)生分組討論,合作完成控制變量分析。學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)程序中的“未調(diào)豬肝研磨液的溫度,就將H2O2與之混合”的步驟進(jìn)行修正,總結(jié)合理的設(shè)計(jì)方案。對(duì)部分有困難的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。待學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分析pH 對(duì)酶活性的影響實(shí)驗(yàn)。提問(wèn)實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果如何? 由此得出的結(jié)論是什么? 學(xué)生操作實(shí)驗(yàn),觀察描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論,酶的活性受溫度的影響。教師拓展:對(duì)于溫度這一因素你還有哪些問(wèn)題想去探究? 請(qǐng)學(xué)生羅列出來(lái)。學(xué)生以小組為單位相互討論,將問(wèn)題寫(xiě)在紙上,并羅列問(wèn)題。如“探究酶的最適溫度”“溫度由低溫、高溫恢復(fù)到正常溫度,酶的活性是否恢復(fù)?”等。讓學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三,思維得到發(fā)散,鼓勵(lì)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,提出新問(wèn)題進(jìn)行探究,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的能力。教師通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論,完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)提問(wèn),教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)溫度和pH 因素,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的共性和特性問(wèn)題。教師應(yīng)該督促學(xué)生參與實(shí)驗(yàn),帶領(lǐng)學(xué)生利用課本知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,自主思考解決實(shí)驗(yàn)中的種種問(wèn)題,從而提升學(xué)生思維水平。把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變成探究性實(shí)驗(yàn),把灌輸式教學(xué)變成探究式、合作式教學(xué),從而提升學(xué)生實(shí)踐操作能力、問(wèn)題分析能力、問(wèn)題解決能力,學(xué)生創(chuàng)造精神、合作能力也能穩(wěn)步提升。

3.重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,選擇適合的情境

高中生物新教材增加大篇幅的實(shí)驗(yàn)和問(wèn)題調(diào)查,注重學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng),由于學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力不強(qiáng),反而加大了學(xué)生學(xué)習(xí)難度。在教學(xué)中,教師應(yīng)為學(xué)生提供一些直觀的、常見(jiàn)的素材,提供適當(dāng)引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。

以“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”一課為例,若是提前預(yù)習(xí),然后讓學(xué)生敘述細(xì)胞的內(nèi)部組成、作用價(jià)值以及異同點(diǎn),利用死記硬背的方法講解這些知識(shí),學(xué)生會(huì)很快遺忘。反之,為學(xué)生課前提供動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)裝片,課上利用顯微鏡進(jìn)行觀察,然后布置小手工,在制作材料方面,教師為學(xué)生提供了紙片、電線、橡皮泥、口罩、毛線、綠豆,小麥種子等很多日常生活中不起眼的東西。讓學(xué)生通過(guò)小組合作動(dòng)手完成,同學(xué)們的作品各有特色。有些同學(xué)做了細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型;有的同學(xué)做了葉綠體的結(jié)構(gòu);有的同學(xué)做了細(xì)胞核的結(jié)構(gòu);有些同學(xué)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)做得形象逼真;有些同學(xué)葉綠體中的基粒惟妙惟肖;還有的同學(xué)用塑料瓶做動(dòng)物細(xì)胞,用榛子殼做溶酶體,用花生皮做線粒體,材料上的創(chuàng)新充分體現(xiàn)了學(xué)生做模型時(shí)的用心。借助動(dòng)手和觀察,學(xué)生就能對(duì)細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、作用特征有清晰全面認(rèn)知。學(xué)生還會(huì)對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行深層次思考,上述細(xì)胞成分在形狀上有何不同? 這與他們的結(jié)構(gòu)組成是否有關(guān)聯(lián)? 這些細(xì)胞組織的作用是什么? 學(xué)生在提問(wèn)和思考中,加深對(duì)知識(shí)的理解,還能提升批判性思維、辯證性思維能力。

4.重視創(chuàng)新思維,創(chuàng)設(shè)情境培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力

“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù),崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度,運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維,如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法,探討、闡釋現(xiàn)象及規(guī)律,審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。

在教學(xué)中,創(chuàng)設(shè)的情境應(yīng)該從學(xué)生關(guān)注的生產(chǎn)生活、社會(huì)熱點(diǎn)等真實(shí)情境中選取,讓學(xué)生在真實(shí)情境中產(chǎn)生原動(dòng)力,并在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題過(guò)程中形成創(chuàng)新思維。例如,在學(xué)習(xí)“種群數(shù)量變化”時(shí),利用中國(guó)古代詩(shī)句“碩鼠碩鼠,無(wú)食我黍! 碩鼠碩鼠,無(wú)食我麥! 碩鼠碩鼠,無(wú)食我苗”,引導(dǎo)學(xué)生分析老鼠對(duì)農(nóng)作物的危害,再播放“鼠患”視頻,讓學(xué)生感知鼠害的嚴(yán)重性,激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生預(yù)防鼠害、保護(hù)莊家的欲望,怎樣才能有效防治鼠害?帶領(lǐng)學(xué)生從科學(xué)角度思考,得出“要有效地防治鼠害,要先了解老鼠種群”。讓學(xué)生產(chǎn)生探究老鼠種群的興趣后,找出老鼠種群數(shù)量變化的特點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型,探究種群增長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)和理解引起種群數(shù)量波動(dòng)和下降的原因。

三、結(jié)語(yǔ)

新時(shí)代教育背景下,教育正朝著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方向推進(jìn),創(chuàng)新是生物科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力,創(chuàng)新思維的培養(yǎng)已經(jīng)成為教育領(lǐng)域培養(yǎng)人才的重要目標(biāo)。為了真正打造富有創(chuàng)新精神的課堂并充分展現(xiàn)生物學(xué)課程的獨(dú)特育人價(jià)值,教師需將創(chuàng)新思維的培養(yǎng)作為教學(xué)目標(biāo)。通過(guò)多維度、全方位的學(xué)情分析,運(yùn)用科學(xué)合理的教學(xué)策略,并將創(chuàng)新思維的培養(yǎng)目標(biāo)融入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之中,為核心素養(yǎng)的形成注入動(dòng)力,為新時(shí)代教育改革做出積極貢獻(xiàn),體現(xiàn)生物學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值。