例談新課程背景下HPS教學(xué)模式在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

徐建

摘要敘述了在高中生物教學(xué)中要充分發(fā)揮生物科學(xué)史的教育價(jià)值，將生物科學(xué)史更有效地整合于課堂教學(xué)中的方式。并以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”為例介紹了HPS教學(xué)模式在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞HPS教學(xué)模式高中生物教學(xué)

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文件編號(hào)1003－7586(2012)01－0027－02

1問題的提出

科學(xué)史是人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的歷史，是人類思想寶庫(kù)中一筆十分寶貴的精神財(cái)富，也是科學(xué)教育的重要資源，重視科學(xué)史教育，把科學(xué)的思想觀念、典型事例、演變發(fā)展過程融入生物課程與教學(xué)之中，已成為新課程教育改革與發(fā)展的一大特點(diǎn)。傳統(tǒng)的科學(xué)課程教學(xué)中，要么是沒有科學(xué)史教學(xué)，要么是把科學(xué)史附加在教學(xué)內(nèi)容中，教師以講故事的形式進(jìn)行教學(xué)，或者要求學(xué)生自己課后閱讀，起不到應(yīng)有的作用，那么如何把科學(xué)史有效地融入課堂教學(xué)中呢?

2HPS教學(xué)模式簡(jiǎn)介

近年來，西方一些科學(xué)教育專家以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，倡導(dǎo)一種新的科學(xué)教育模式。這種模式要求把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)(history，philosophy and sociology of science，縮寫為HPS)的有關(guān)內(nèi)容引入中小學(xué)科學(xué)教育，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神和人文精神以及創(chuàng)造力，這就是所謂的HPS教育。如何實(shí)施HPS教育，英國(guó)科學(xué)教育學(xué)者孟克和奧斯本在總結(jié)科學(xué)教育的歷史經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借鑒建構(gòu)主義理論，提出了把科學(xué)史內(nèi)容融入科學(xué)課程與教學(xué)中的策略，即HPS教學(xué)模式。這一教學(xué)模式實(shí)際上是一種基于科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)史教育的教學(xué)模式。

生物新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程，學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，這對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的?！鄙镒鳛橐婚T自然科學(xué)，生物學(xué)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)有著義不容辭的責(zé)任，也有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

3HPS教學(xué)模式的教學(xué)程序

HPS教學(xué)模式的教學(xué)程序包括以下6個(gè)環(huán)節(jié)，下面就以人教版必修3第三章第一節(jié)“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)為例，談?wù)凥PS教學(xué)模式在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用。

3.1演示現(xiàn)象

教師上課開始，就給學(xué)生演示某一自然現(xiàn)象，學(xué)生通過觀察現(xiàn)象，由此產(chǎn)生一個(gè)需要解決的問題。在“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”中，具體做法是：首先通過多媒體呈現(xiàn)植物感性運(yùn)動(dòng)、向性運(yùn)動(dòng)的材料，然后拿出事先經(jīng)過暗箱(暗箱上有一小孔)培養(yǎng)的大蒜幼苗和在正常光照情況下培養(yǎng)的大蒜幼苗(除光照外其他培養(yǎng)條件相同)讓學(xué)生觀察，這一實(shí)物引起了學(xué)生的極大的興趣，教師順勢(shì)提出問題：動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)是因?yàn)榧∪獾氖湛s和舒張，那么植物幼苗的向光運(yùn)動(dòng)又是什么原因引起的呢?如此啟發(fā)學(xué)生思考討論，從而引出問題，促使學(xué)生產(chǎn)生探究的強(qiáng)烈欲望。

3.2引出概念

教師啟發(fā)學(xué)生就這一自然現(xiàn)象提出自己的觀點(diǎn)(解釋)，為了促使學(xué)生提出各種不同的觀點(diǎn)，可采用“頭腦風(fēng)暴法”(即由發(fā)散性思想產(chǎn)生的各種方法)，促使學(xué)生各抒己見。事實(shí)上，學(xué)生都知道植物向光性是由于單側(cè)光的緣故，但是對(duì)單側(cè)光引起植物的向光生長(zhǎng)的原因，他們展開了激烈的討論甚至爭(zhēng)辯。有的學(xué)生說是由于一側(cè)受到的光刺激而另一側(cè)受不到光刺激造成的，有的說是由于幼苗兩側(cè)自身細(xì)胞生長(zhǎng)速度不一樣造成的，有的說是由于光引起的溫度不同而導(dǎo)致向光生長(zhǎng)的。由于學(xué)生探究的欲望很強(qiáng)烈，發(fā)現(xiàn)的問題很多，有些可能還是幼稚可笑的，這時(shí)教師并沒有急于否定而是給予激勵(lì)性的話語(yǔ)，而對(duì)于那些本身與本節(jié)課無關(guān)的內(nèi)容或問題，則適時(shí)地進(jìn)行引導(dǎo)，主要是為了不偏離本節(jié)課的主題。對(duì)于學(xué)生：討論提出的觀點(diǎn)，教師并未給予太多的評(píng)價(jià)，而是告訴學(xué)生早在1880年就有科學(xué)家注意到這個(gè)現(xiàn)象并對(duì)此進(jìn)行了研究。

3.3學(xué)習(xí)歷史

在這_環(huán)節(jié)，教師的具體做法是：首先，介紹早期科學(xué)家關(guān)于這一現(xiàn)象的思想與實(shí)例作為學(xué)生研究的參考系；其次，舉例說明當(dāng)時(shí)其他科學(xué)家的不同觀念或做法；再次，引導(dǎo)學(xué)生討論或探索這些觀念產(chǎn)生的背景、條件，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)認(rèn)識(shí)的歷史(時(shí)代)制約性。總之，學(xué)習(xí)歷史不僅可激發(fā)學(xué)生的想象力，同時(shí)科學(xué)史的介紹還可以使學(xué)生以一種移情的方式，設(shè)身處地的體驗(yàn)以往科學(xué)家的探究與思考?！爸参锷L(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”的學(xué)習(xí)進(jìn)行到這一環(huán)節(jié)，筆者承接上述內(nèi)容，結(jié)合多媒體的使用給學(xué)生介紹科學(xué)史上幾個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)。

(1)達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)：早在1880年達(dá)爾文就針對(duì)植物為什么會(huì)表現(xiàn)出向光運(yùn)動(dòng)這一現(xiàn)象進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)。教師引導(dǎo)學(xué)生分析達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的(利用多媒體課件，分兩組對(duì)達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再現(xiàn))并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果。在這個(gè)過程中著重引導(dǎo)學(xué)生探討胚芽鞘的感光部位以及向光運(yùn)動(dòng)發(fā)生在胚芽鞘的什么位置。接著教師展示達(dá)爾文實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合上面的假設(shè)進(jìn)行分析：

單側(cè)光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種刺激，當(dāng)這種刺激傳遞到下部的伸長(zhǎng)區(qū)時(shí)，會(huì)照成背光面生長(zhǎng)快，因而出現(xiàn)向光性彎曲。這種影響究竟是什么?在達(dá)爾文之后，先后有多位科學(xué)家通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探索。

(2)鮑森·詹森和拜爾的實(shí)驗(yàn)：1910年鮑森·詹森和1914年拜爾的實(shí)驗(yàn)初步證明尖端產(chǎn)生的影響可能是一種化學(xué)物質(zhì)造成的，這種化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)。

(3)溫特實(shí)驗(yàn)：1928年荷蘭科學(xué)家溫特利用胚芽進(jìn)行了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，使植物向光性的研究向前推進(jìn)了一大步。溫特的實(shí)驗(yàn)是怎樣進(jìn)行的呢?教師展示溫特實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生討論溫特實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處。學(xué)生通過討論分析，從而理解溫特證明了達(dá)爾文等人的假設(shè)，即尖端產(chǎn)生的刺激確實(shí)是一種化學(xué)物質(zhì)，但并不知道這種物質(zhì)是什么。

(4)郭葛等人的實(shí)驗(yàn)：1934年荷蘭科學(xué)家郭葛等人從植物中分離出了能使植物產(chǎn)生向光性的物質(zhì)，這就真正從化學(xué)物質(zhì)的角度證實(shí)了達(dá)爾文等人的似設(shè)。

3.4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

教師將學(xué)生分組，要求學(xué)生從多種觀點(diǎn)(或觀念)中選擇某種觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。在這一環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生回顧生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史，并結(jié)合生活實(shí)例介紹生長(zhǎng)素的作用，學(xué)生就第二階段提出的假設(shè)進(jìn)行小組合作思考、討論，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案。然后小組派代表公布自己小組的實(shí)驗(yàn)方案并作闡述(實(shí)驗(yàn)實(shí)施可以課后完成)。

3.5呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

由教師講解當(dāng)代的科學(xué)觀念，即介紹教科書上對(duì)這一自然現(xiàn)象的解釋，從而為學(xué)生實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變提供契機(jī)和可能。在這一過程中，可以結(jié)合多媒體演示植物向光性的機(jī)理。有了以上一系列思考和活動(dòng)，尤其是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生對(duì)概念已經(jīng)比較清晰了。在這一環(huán)節(jié)中，教師還注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自己的觀念和解釋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的能力，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、資料的收集與整理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等結(jié)合科學(xué)家探索過程，最終得出結(jié)論，形成科學(xué)觀念，讓原本已有的似設(shè)的錯(cuò)誤觀念向科學(xué)觀念轉(zhuǎn)變。

3.6總結(jié)與評(píng)價(jià)

通過教師總結(jié)與評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生更深刻地理解科學(xué)探究的本質(zhì)，歷史上科學(xué)家的探究過程和科學(xué)觀念。教師跟學(xué)生一起對(duì)科學(xué)史上生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)過程中幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納分析，結(jié)合當(dāng)代解釋，客觀公正評(píng)價(jià)科學(xué)家在探索過程中的科學(xué)之處以及不足之處，接著結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)過程請(qǐng)學(xué)生談?wù)剛€(gè)人體會(huì)，最后進(jìn)行小組間評(píng)價(jià)。

4結(jié)論

HPS教學(xué)模式有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它通過對(duì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)、探索、解決新事物，新問題的歷史的再現(xiàn)，要求學(xué)生模擬和循著科學(xué)家研究的思路和方法進(jìn)行活動(dòng)，其本質(zhì)是對(duì)科學(xué)研究的模仿或模擬，是要在這個(gè)過程中培養(yǎng)學(xué)生收集處理信息的能力，獲取新知識(shí)的能力，分析和解決問題的能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，實(shí)現(xiàn)了新課程對(duì)培養(yǎng)人的目標(biāo)。同時(shí)，這種教學(xué)模式也有它的局限性。這一模式的一個(gè)基本前提是，所學(xué)的課題必須是科學(xué)史上某一科學(xué)家曾經(jīng)研究的自然現(xiàn)象。所以，在應(yīng)用此種理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體內(nèi)容的不同進(jìn)行不同的選擇。在適合用HPS教學(xué)模式的課堂教學(xué)中，教師也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行靈活取舍和適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以期更符合當(dāng)時(shí)的課堂教學(xué)和學(xué)生的認(rèn)知水平，切忌生搬硬套!