英國“光合作用”一節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的文化特色

華激文

(江蘇省天一中學(xué) 無錫 214101)

在江蘇省教育廳組織的赴英生物學(xué)骨干教師培訓(xùn)期間，筆者有幸深入課堂觀摩了一些中學(xué)科學(xué)課(主要是生物學(xué))，零距離地體驗(yàn)了英國中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，感觸頗深。中國和英國在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)方面存在著一定的思維和方法上的差異，一個(gè)側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)的積累及運(yùn)用，傳道解惑、教法靈活高效；一個(gè)以學(xué)生實(shí)踐為主，注重個(gè)性培養(yǎng)，提倡應(yīng)用能力，教法細(xì)致創(chuàng)新[1]。

本文以英國曼徹斯特一所私立中學(xué)“光合作用”一節(jié)課的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)錄為例，從“科學(xué)中的語文能力、科學(xué)中的思維能力、科學(xué)中的創(chuàng)造能力和科學(xué)中的安全能力”4個(gè)方面闡述該校生物學(xué)教學(xué)的文化特色，期望對(duì)我國的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)，特別是對(duì)資優(yōu)學(xué)生的創(chuàng)新教育有所啟發(fā)。

1 科學(xué)中的語文能力

英國科學(xué)(生物學(xué)，下同)教師極其重視學(xué)生科學(xué)教學(xué)中語文能力的培養(yǎng)。在光合作用實(shí)驗(yàn)課上，為了探究光合作用釋放氧氣，教師給每個(gè)小組的學(xué)生提供了教師自己制作的計(jì)劃表格2份，讓學(xué)生先自主討論： 你的計(jì)劃？

計(jì)劃表格1中主要填空項(xiàng)目有(表格略)： ①計(jì)劃；②我們?cè)谘芯?；③我們可以改變；④我們可以測(cè)量/觀察；⑤我們將改變變量；⑥我們將測(cè)量/觀察因變量。

計(jì)劃表格2中主要填空項(xiàng)目有(表格略)： ①我們的問題是：；②我們應(yīng)保持一致；③實(shí)驗(yàn)過程中，我們需要觀察測(cè)量哪些指標(biāo)？④當(dāng)我們改變自變量時(shí)，因變量將會(huì)發(fā)生什么變化？⑤原因是：。

以上對(duì)光合作用實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)設(shè)計(jì)可以清晰地展示該教師通過計(jì)劃表格，培養(yǎng)學(xué)生閱讀和表達(dá)交流的能力： 如何提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)變量和排除無關(guān)變量的影響，從而一步步走向?qū)嶒?yàn)成功。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路是： 首先，讓學(xué)生明晰光合作用的原理、目的；其次，才是討論與表達(dá)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)變量的控制、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量與定量分析等。

對(duì)于目前缺少閱讀時(shí)空、語言表達(dá)有待提高的中學(xué)生來說，這種科學(xué)中語文能力的培養(yǎng)方式，通過教師的講解是無法替代的。在“大聲”的表達(dá)中，“由聲”入情、“以聲”入境，這種良好的討論交流模式，把話語權(quán)轉(zhuǎn)給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生用“說”的方式來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 討論環(huán)節(jié)清晰、任務(wù)導(dǎo)向明確和實(shí)驗(yàn)操作高效，學(xué)生在交流討論中觸摸文字之美，思維碰撞中體驗(yàn)自然科學(xué)之美。

2 科學(xué)中的創(chuàng)造能力

英國實(shí)施小班教學(xué)，雖然有統(tǒng)一的國家教育綱領(lǐng)與課程說明。但是，教師對(duì)教材的處理有較大的自主性、靈活性。在“光合作用釋放氧氣”一節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)課上，英國的教師給每個(gè)學(xué)生小組只提供了不同瓦數(shù)的若干燈泡、插座、直尺、夾子、試管、金魚藻和天竺葵等實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)方案與步驟需要每個(gè)小組在交流討論的基礎(chǔ)上自行創(chuàng)造并設(shè)計(jì)實(shí)施。

明確任務(wù)后，教師首先引發(fā)學(xué)生思考。問題是： ①一些無關(guān)變量應(yīng)保持一致(等量原則，請(qǐng)舉例：)；②實(shí)驗(yàn)過程中，需要觀察測(cè)量哪些指標(biāo)？③當(dāng)改變自變量時(shí)，光合作用結(jié)果將會(huì)發(fā)生什么變化？④實(shí)施金魚藻光合作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，自變量發(fā)生改變時(shí)，隨之測(cè)到的因變量也發(fā)生變化，需要通過測(cè)量哪些因變量，來獲得證據(jù)？

在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)中，對(duì)于光照強(qiáng)度(自變量)的控制，學(xué)生討論結(jié)果差異較大。有的小組用燈光和試管的距離來控制光照強(qiáng)度，有的則選擇不同瓦數(shù)的燈泡來控制光照強(qiáng)度。導(dǎo)致每個(gè)小組對(duì)于無關(guān)變量的控制方式也不同。

另外，每個(gè)小組對(duì)于生物信號(hào)的采集與處理(因變量)的方式也有差異： 有的用單位時(shí)間內(nèi)，釋放氣泡的個(gè)數(shù)表示光合作用強(qiáng)度，有的則用收集的氣泡的量來表示光合作用強(qiáng)度。學(xué)生討論想象的力量是巨大的，這樣的探究實(shí)驗(yàn)課，生物學(xué)知識(shí)是生動(dòng)鮮活的，是真正意義上的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。

3 科學(xué)中的思維能力

英國中學(xué)科學(xué)的教室是固定的，由每位教師自己設(shè)計(jì)布置教室，因而學(xué)科特色濃厚。每位學(xué)生按照個(gè)性差異選課，走班上課。因而，每位學(xué)生的課表都是不同的。

在光合作用的實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生進(jìn)行“影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素”一節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，教師在教室里擺放了天竺葵、金魚藻等各類綠色植物，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案“選擇自己的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料，確定回答一個(gè)科學(xué)問題的適當(dāng)方法”，針對(duì)有限的實(shí)驗(yàn)器材(試管、直尺等)，學(xué)生經(jīng)過思索，大都放棄了天竺葵，選擇了金魚藻。他們認(rèn)為，金魚藻體積小、可放在試管中培養(yǎng)觀察，易于操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象容易觀察。

接著，該教師要求學(xué)生，以自變量為橫坐標(biāo)(改變條件： 如光照強(qiáng)度)，因變量為縱坐標(biāo)(測(cè)量結(jié)果： 單位時(shí)間氣泡的產(chǎn)生數(shù)量等)，畫出曲線圖，呈現(xiàn)/展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表中主要填空項(xiàng)目有(表格略)： ①呈現(xiàn)結(jié)果：；②測(cè)量的因變量；③標(biāo)題；④改變的自變量。

這里，教師適時(shí)地抓住學(xué)生思維的“火花”： 是不是光照強(qiáng)度越強(qiáng)，光合作用釋放的氧氣越多呢？鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索，通過實(shí)驗(yàn)探究比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光合作用釋放的氧氣(氣泡)并不是無限增多的，為什么呢？以此創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心，讓學(xué)生進(jìn)行深入地反思，影響光合作用強(qiáng)度的因素有哪些？光合作用釋放的氣體出現(xiàn)誤差的原因是什么？教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑、發(fā)表見解和展開討論，在真實(shí)的問題情境中幫助學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)光合作用的知識(shí)體系，學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。

隨著實(shí)驗(yàn)的開展，實(shí)驗(yàn)材料的選擇、方案的設(shè)計(jì)、結(jié)果的記錄、學(xué)生主動(dòng)參與、親身體驗(yàn)、交流分享、理解與領(lǐng)悟了“光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度影響”的一些科學(xué)知識(shí)，這樣的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)探究課堂，對(duì)學(xué)生視野之開闊、思維之啟迪和創(chuàng)新欲望之激發(fā)等各方面都產(chǎn)生了積極的影響，在學(xué)生的心靈深處留下了深深的烙印，為提升學(xué)生科學(xué)思維提供了臺(tái)階。

4 科學(xué)中的安全能力

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)研究從現(xiàn)象到本質(zhì)、從定性到定量，如何在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中防微杜漸、未雨綢繆，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)安全問題上“勿以患小而為之”的意識(shí)呢？

該校教師說，第一次走進(jìn)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，每位學(xué)生都會(huì)收到一張“實(shí)驗(yàn)室安全須知”的漫畫(圖1)，該漫畫栩栩如生，惟妙惟肖，目的是告知學(xué)生： 在科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里你會(huì)找到實(shí)驗(yàn)室安全須知，它們的存在是為了你們的安全。該漫畫顯示了一個(gè)沒有安全須知的實(shí)驗(yàn)室，教師請(qǐng)每一位學(xué)生仔細(xì)觀察，并指出實(shí)驗(yàn)室里存在的所有問題。

圖1 實(shí)驗(yàn)室安全須知漫畫

在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生眉飛色舞地依次指出漫畫中存在的一些安全問題，教師則在關(guān)鍵處適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥，所花時(shí)間雖然不多，效果卻出奇的好。漫畫涉及的安全問題學(xué)生不僅一目了然，而且主動(dòng)將其與相關(guān)知識(shí)融會(huì)貫通，此法可謂“四兩撥千斤”。

拿著這張實(shí)驗(yàn)室安全漫畫，親眼目睹了英國教師對(duì)于實(shí)驗(yàn)室安全教育的趣味訓(xùn)練展示，對(duì)比國內(nèi)學(xué)校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室墻角靜靜貼著的“生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全守則”來說，深感英國科學(xué)教育中安全能力培養(yǎng)的魅力所在。

英國的科學(xué)教育特別重視細(xì)節(jié)，運(yùn)用實(shí)際操作體驗(yàn)來完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，師生的實(shí)驗(yàn)安全防衛(wèi)意識(shí)都比較強(qiáng)，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的教學(xué)風(fēng)格給訪學(xué)者留下了深刻的印象。該校實(shí)驗(yàn)室安全教育的方法靈活多樣，教師除了繪制一些漫畫來對(duì)實(shí)驗(yàn)室不該出現(xiàn)的現(xiàn)象作出解釋外，還會(huì)錄制一些安全教育的視頻，來強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全的一些細(xì)節(jié)問題。

如果我國的中學(xué)生物學(xué)教材內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)課，也能關(guān)注每一個(gè)實(shí)驗(yàn)安全細(xì)節(jié)，并在教師的引導(dǎo)下落實(shí)實(shí)驗(yàn)安全要求，相信學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全能力會(huì)在潛移默化中得到較大的提升。