如何在生物教學(xué)中運(yùn)用HPS教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的能力

林敏賢

（廣東省廣州市第五中學(xué)，廣東 廣州）

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式偏重于知識(shí)傳承，把傳承性教學(xué)置于中心位置，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)知識(shí)的記憶、模仿和重復(fù)練習(xí)，因此，整節(jié)課以老師為主體，教師在講臺(tái)上滔滔不絕地講，學(xué)生在下面被動(dòng)地聽和記。這種教學(xué)模式忽視了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究，容易使學(xué)生迷信教師、書本，使學(xué)生成為被動(dòng)接受知識(shí)的機(jī)器。這樣的教學(xué)方法難以培養(yǎng)學(xué)生的各種能力和通過學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)和掌握科學(xué)方法?，F(xiàn)代社會(huì)所需要的是綜合素質(zhì)高、各種能力強(qiáng)的全面發(fā)展的人才。新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施要求教學(xué)適應(yīng)時(shí)代要求，變革教學(xué)思想和教學(xué)方法，把“傳授知識(shí)”的傳統(tǒng)教學(xué)法轉(zhuǎn)變?yōu)椤皞魇谥R(shí)與發(fā)展學(xué)生能力和滲透科學(xué)方法有機(jī)結(jié)合”，培養(yǎng)素質(zhì)高、適應(yīng)能力強(qiáng)的學(xué)生，成為迎接時(shí)代挑戰(zhàn)的人才。在生物教學(xué)上如何改革教學(xué)方式，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)能力和素養(yǎng)？這就給當(dāng)前生物教學(xué)提出了新課題。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識(shí)不僅僅是通過教師傳授獲得的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情景即社會(huì)文化背景下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資源，通過意義建構(gòu)的方式來獲得。知識(shí)的構(gòu)建過程應(yīng)當(dāng)是一個(gè)由學(xué)習(xí)者主動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)的過程，由學(xué)習(xí)者本人來控制，教師是組織者。教師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮“導(dǎo)向”的重要作用，發(fā)揮教學(xué)組織者的作用，努力調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，幫助他們發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行“問題解決”。教師是發(fā)現(xiàn)者，要高度重視對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤的診斷與糾正，并抱有正確的態(tài)度。教師是中介者，是學(xué)生與教育方針及知識(shí)的橋梁。教師既要把最新的方法知識(shí)提供給學(xué)生，還要注意全面提高他們的素質(zhì)。建構(gòu)主義的學(xué)生觀認(rèn)為，學(xué)習(xí)者之所以積極主動(dòng)地面對(duì)各種刺激產(chǎn)生反應(yīng)，是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者本身就有建構(gòu)知識(shí)的潛能、動(dòng)機(jī)和可能性，所以，認(rèn)知或?qū)W習(xí)不是發(fā)現(xiàn)已經(jīng)客觀存在的知識(shí)、接受知識(shí)的活動(dòng)，而是探究、發(fā)明、建構(gòu)知識(shí)的作用或過程。HPS科學(xué)教育是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)的一種新的科學(xué)教育的課程與教學(xué)模式。這種模式要求把科學(xué)史（History of Science）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy of Science）和科學(xué)社會(huì)學(xué)（sociology of science）的有關(guān)內(nèi)容引入中小學(xué)科學(xué)教育，幫助學(xué)生從多角度構(gòu)建知識(shí)，以促進(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、創(chuàng)新能力和批判性精神。因此，HSP教學(xué)模式是科學(xué)課程實(shí)施素質(zhì)教育、全面提高受教育者素質(zhì)的一條有效途徑。它是教學(xué)過程中達(dá)成新課程標(biāo)準(zhǔn)要求的載體。運(yùn)用HPS教學(xué)模式實(shí)施教學(xué)的教學(xué)程序包括6個(gè)環(huán)節(jié)：①演示現(xiàn)象；②引出觀念；③學(xué)習(xí)歷史；④設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；⑤呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；⑥總結(jié)與評(píng)價(jià)。在生物教學(xué)中運(yùn)用HPS教學(xué)模式教學(xué)是提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效手段。

一、轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)觀念，構(gòu)建HPS教學(xué)模式生物課堂教學(xué)

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在教學(xué)中，運(yùn)用HPS教學(xué)模式，我們盡可能增設(shè)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)。在生物教學(xué)中教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取HPS教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生的思維及能力快速得到發(fā)展。對(duì)學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)過程中問題的解決不僅是一個(gè)知識(shí)輸出的再現(xiàn)過程，更是一個(gè)知識(shí)信息重組和整合的獲得性過程。例如：在學(xué)習(xí)細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界、酶的化學(xué)本質(zhì)、酶的特性、酵母菌的呼吸方式、葉綠體色素的提取、有絲分裂、低溫誘導(dǎo)染色體加倍、生長素的生理作用等內(nèi)容時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等方式。學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過分析實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，展開探究實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。教學(xué)中這樣處理能增強(qiáng)學(xué)生的觀察能力、分析問題、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约八季S能力。

二、課內(nèi)和課外活動(dòng)的結(jié)合，通過HPS教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

在教學(xué)活動(dòng)中，教師組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)或各種科技活動(dòng)，通過活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、尋求解決的能力，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究精神和探究問題能力，能很好地鞏固學(xué)生對(duì)生物學(xué)的興趣和愛好。通過學(xué)生實(shí)踐，能使學(xué)生在實(shí)踐中創(chuàng)造奇跡。此外，教學(xué)中還可以結(jié)合教材內(nèi)容，通過形式多樣的調(diào)查研究實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生到大自然中去、到社會(huì)中去、到日常生活中去，讓他們通過發(fā)現(xiàn)、體驗(yàn)、應(yīng)用，從而進(jìn)行創(chuàng)造。高中生物是一門自然科學(xué)，其中有很多很多內(nèi)容可以以這種形式進(jìn)行。例如，人教版必修三“運(yùn)用樣方法調(diào)查植物種群密度”，調(diào)查校園土壤小動(dòng)物豐富度。必修二中通過調(diào)查學(xué)校學(xué)生色盲的發(fā)病率等，讓學(xué)生根據(jù)有關(guān)知識(shí)，采取措施，進(jìn)行調(diào)查、分析，并得出結(jié)論。除此以外，教師還可以利用綜合實(shí)踐活動(dòng)組織學(xué)生根據(jù)學(xué)校和地區(qū)特點(diǎn)，組織有關(guān)的調(diào)查研究。如珠江水質(zhì)污染對(duì)水生生物或魚類數(shù)量調(diào)查研究，蔬菜中維生素含量的實(shí)驗(yàn)研究等等，在調(diào)查活動(dòng)中，學(xué)生需要提出問題、擬訂計(jì)劃、收集信息、記錄統(tǒng)計(jì)、分析整理信息、發(fā)表意見、討論交流等，學(xué)生不僅需要運(yùn)用各種基本技能，也獲得了知識(shí)并發(fā)展不同的能力。這種教學(xué)模式使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受制于課本，而是在做中學(xué)，從而使體驗(yàn)更深刻，知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)更豐富。又如高一、高二開設(shè)的綜合實(shí)踐活動(dòng)，可以結(jié)合課本學(xué)習(xí)拓展知識(shí)。綜合實(shí)踐活動(dòng)，“調(diào)查現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展”“調(diào)查生物多樣性的破壞對(duì)生態(tài)的影響”等，對(duì)于綜合專題活動(dòng)的開展，學(xué)生都表現(xiàn)出了極大的熱情投入到活動(dòng)中。這些專題活動(dòng)通過開展小組活動(dòng)方式和課題研究等形式，拓展了學(xué)生活動(dòng)的時(shí)間與空間，鼓勵(lì)師生之間、生生之間相互探索、討論，要求學(xué)生從生活、自然中找出問題、收集信息、處理信息，從而得出結(jié)論與發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)其探究能力、觀察能力、合作、協(xié)調(diào)能力。與此同時(shí)，這些專題活動(dòng)大都以小組為單位由學(xué)生進(jìn)行自由組合，在組合基礎(chǔ)上，教師給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，引導(dǎo)他們進(jìn)行異質(zhì)性分組?；顒?dòng)過程中由學(xué)生通過對(duì)自己和他人能力、特長的分析，自行分工、把握進(jìn)展速度，開展調(diào)查探究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，合作完成某一項(xiàng)任務(wù)。

三、進(jìn)行探究式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生探究性能力

探究式教學(xué)是HPS教學(xué)模式的核心內(nèi)容，是以培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維為目標(biāo)，使學(xué)生通過再發(fā)現(xiàn)的過程進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法。它是給學(xué)生一些事實(shí)和問題，讓學(xué)生積極思考、獨(dú)立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論的一種方法。它的指導(dǎo)思想是以學(xué)生為主體，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)過程。它是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自覺主動(dòng)地探索和研究客觀事物屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的動(dòng)因及事物間的內(nèi)在聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成科學(xué)的概念。具體方法如下。

1.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索熱情

生物教學(xué)中有很多知識(shí)可以通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景激發(fā)學(xué)生探索熱情。如細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、滲透作用、光合作用的原理和應(yīng)用，呼吸作用原理和應(yīng)用，ATP的作用等。如：在講“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”，可以提出“如何證明活的細(xì)胞膜能控制物質(zhì)的進(jìn)出，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。有的學(xué)生根據(jù)生活中煮青菜湯的例子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組一個(gè)小燒杯裝有熱水，對(duì)照組小燒杯裝有自來水；然后分別向兩個(gè)小燒杯加入等量的菠菜葉觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，分析實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象，然后分析熱水中水變綠的原因，提出假設(shè)和進(jìn)行討論。在討論中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就被調(diào)動(dòng)起來了，充滿探究激情，加深了對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生探究問題的能力和觀察問題、思考問題以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

利用多媒體課件創(chuàng)設(shè)情景。如在講“細(xì)胞有絲分裂”“減數(shù)分裂”和“跨膜物質(zhì)運(yùn)輸”知識(shí)時(shí)，教師運(yùn)用多媒體課件依次演示動(dòng)態(tài)過程，創(chuàng)設(shè)HPS教學(xué)模式情景，讓學(xué)生通過觀察動(dòng)態(tài)變化過程分析原因和原理。通過觀察、討論和總結(jié)，學(xué)生都積極主動(dòng)地發(fā)言，并且思維更加廣闊，能進(jìn)一步模仿科學(xué)家觀察現(xiàn)象，提出問題、分析問題的科學(xué)研究過程，也培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)探究能力。

2.通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)是最能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的。學(xué)生在所學(xué)的基本知識(shí)的基礎(chǔ)上展開實(shí)驗(yàn)，同時(shí)加以拓展延伸，能讓學(xué)生把零散的知識(shí)匯合起來，然后去驗(yàn)證未知的知識(shí)。這樣處理可大大提高學(xué)生的興趣，使創(chuàng)新能力得到更深層次的培養(yǎng)。學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下參與真正的科學(xué)探究，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況適時(shí)提供必要的支持。這樣的教學(xué)模式是學(xué)習(xí)生物學(xué)的有效途徑。它不僅能幫助學(xué)生更好地構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)體系，還能使學(xué)生對(duì)生物學(xué)過程及其本質(zhì)特征有更加全面、完整的了解。教學(xué)實(shí)踐中可以把教材中方便操作的演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。如：滲透作用原理中滲透裝置實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生動(dòng)手操作。在理解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上教師引導(dǎo)學(xué)生思考：如果將漏斗撤去，換成蘿卜條和豬血紅細(xì)胞會(huì)怎樣？又如“葉綠體色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，教師可以選取提取葉綠體色素的材料——無水酒精為思維發(fā)散點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過理解酒精在實(shí)驗(yàn)中的作用，進(jìn)行發(fā)散思考，大膽創(chuàng)新，提問可用什么物質(zhì)代替丙酮的提取液？發(fā)散點(diǎn)引導(dǎo)如下：

這種處理方法在加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí)，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對(duì)知識(shí)的理解和遷移。

此外，在教學(xué)中還可以把部分驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)或是從探究一個(gè)問題改為探究另外一個(gè)問題，以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。這些都能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)造欲，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。教學(xué)中實(shí)驗(yàn)可以由幾個(gè)方面來加以改進(jìn)，試劑的運(yùn)用、適用對(duì)象、劑量的大??；材料的選擇；實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)等，從而拓展學(xué)生的創(chuàng)新能力。如《質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復(fù)原》這一驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，可以在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上改進(jìn)成探究實(shí)驗(yàn)。探究①如何驗(yàn)證一個(gè)細(xì)胞是死細(xì)胞還是活細(xì)胞；②設(shè)計(jì)檢測(cè)一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞液濃度大致范圍；③給你三種不同溶液，設(shè)計(jì)一個(gè)植物細(xì)胞放入后，在哪一種溶液能得到恢復(fù)，哪一種不能恢復(fù)，哪一種能自動(dòng)恢復(fù)？④可以用什么材料代替洋蔥表皮細(xì)胞？此外如驗(yàn)證酵母菌的呼吸方式可以改變成探究酵母菌呼吸方式或探究酵母菌有氧呼吸與無氧呼吸產(chǎn)生氧氣量。從以上例子可以看出，通過實(shí)驗(yàn)的靈活運(yùn)用試劑，實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)材料，才能更好地驗(yàn)證知識(shí)，并把知識(shí)互相貫通成一整體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.結(jié)合生活實(shí)例，讓學(xué)生提出問題，自主探索

高中生物教材中有很多介紹現(xiàn)代生物學(xué)新進(jìn)展和科學(xué)研究歷程的素材，這些都是生物教學(xué)中運(yùn)用HPS教學(xué)模式的好素材。教師可根據(jù)當(dāng)前社會(huì)發(fā)生的生物事件或問題，引導(dǎo)學(xué)生討論交流觀點(diǎn)，然后讓學(xué)生自己選擇想要了解的某一事件或問題，通過調(diào)查研究或上網(wǎng)收集資料進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，體驗(yàn)事件或問題的性質(zhì)或規(guī)律或者模擬科學(xué)家探究歷程進(jìn)行思考問題。在這一過程里，學(xué)生充分發(fā)揮自己的主動(dòng)性，學(xué)生自己提出問題和解決問題，從而獲得知識(shí)；學(xué)生懂得如何收集資料、分析資料和歸納資料，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)觀，懂得從生物學(xué)的角度去科學(xué)地認(rèn)識(shí)和理解社會(huì)的某些事件。高中教材中這方面的內(nèi)容較多，如必修二中利用生物變異原理進(jìn)行育種，必修三中的免疫、植物激素的調(diào)節(jié)、植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，克隆動(dòng)物研究、轉(zhuǎn)基因的食用油、癌變和現(xiàn)代生物科技成果對(duì)解決糧食危機(jī)、環(huán)境污染、資源開發(fā)等問題的作用，這些都能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生產(chǎn)生求知欲，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。在這些探究學(xué)習(xí)過程中教師只是起組織者的作用，讓學(xué)生自主探索，獲取知識(shí)，提高自身思考能力和分析能力。

4.利用科學(xué)發(fā)現(xiàn)史素材，運(yùn)用HPS教學(xué)模式讓學(xué)生感知知識(shí)產(chǎn)生的途徑

高中生物必修教材中涉及許多科學(xué)家研究歷程和科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的內(nèi)容，細(xì)如胞膜的結(jié)構(gòu)、光合作用過程、DNA是主要的遺傳物質(zhì)，植物生長素的發(fā)現(xiàn)，生長調(diào)節(jié)劑的作用等素材。教師可以針對(duì)這些素材運(yùn)用HPS教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，通過演示現(xiàn)象—引出觀念—學(xué)習(xí)歷史—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—呈現(xiàn)科學(xué)觀念和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)—總結(jié)與評(píng)價(jià)的方式讓學(xué)生感知知識(shí)形成過程，模仿科學(xué)家的探究歷程，理解生物學(xué)原理的探究過程。通過這一模式的教學(xué)，學(xué)生思考問題的能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和總結(jié)評(píng)價(jià)能力都能得到一定的提高。

綜上所述，對(duì)于中學(xué)生物教學(xué)工作者來說，切實(shí)提高生物學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，是當(dāng)前教育教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，也是一個(gè)嚴(yán)峻的課題，HPS教學(xué)模式運(yùn)用于生物教學(xué)能適應(yīng)當(dāng)前素質(zhì)教育的要求，能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的能力和生物素養(yǎng)。因此必須認(rèn)真研究、推陳出新，把能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育切實(shí)貫穿于生物教學(xué)之中的每一環(huán)節(jié)，這是當(dāng)今培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的需要，也是當(dāng)今提倡的素質(zhì)教育的基礎(chǔ)。