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談HPS教學模式在高中生物學教學中的發展
一、HPS教學模式在高中生物學教學中的實施
以人教版高中生物學教材中“生物膜的流動鑲嵌模型”一節為例,闡述HPS教學模式的實施過程,探討生物科學史在中學生物學教學中的作用。
1.演示現象,創設情境,引發學生的學習興趣
“創設情境”是有效開展教學活動的基礎。在HPS教學模式中,教師可以通過呈現科學史、科學故事,演示科學現象等方式來創設情境,導入新課,把學生引入情境后提出問題,引發學生的學習興趣。在本節中,教師可以通過視頻演示植物細胞質壁分離復原現象,并創設如下情境:如果讓你制作一個真核細胞模型,材料有塑料袋、普通布和彈力布,根據細胞膜具有選擇透過性和流動性的特點,分析用哪種材料做細胞膜,更適于體現細胞膜的上述特點?為什么?……讓學生置于真實的活動情境之中,把學生的思維引向思考細胞膜的結構特點。
2.引出觀點,啟發學習,激起學生的探究欲望
提出問題之后,教師可結合科學探究過程中的經典事件或爭論焦點給學生適當的引導和提示,啟發學生針對需要解決的問題提出自己的觀點和解釋。教師可引導學生思考以下問題:①細胞膜具有怎樣的結構,才能使它具有流動性和選擇透過性?②要研究細胞膜的結構,先要弄清其化學成分。用什么方法探究細胞膜的化學成分?③細胞膜中的化學成分如何排布從而體現其功能的?通過以上層層深入的問題引導學生展開討論,提出自己的假設或解釋,引起學生的探究欲望。
3.學習歷史,演繹科學探究,感受科學研究的過程
學習科學史,演繹科學探究過程是HPS教學模式的關鍵環節。教師可以通過多媒體,呈現科學家的探究過程,引導學生一步步分析科學實驗和結論,感受科學研究的過程與方法,體會科學研究的繼承性、合作性、修正性與發展性。本節的科學史及其中的科學方法與結論總結如下頁表1,教師在呈現科學史時應注意引導學生關注科學家探究的思維和過程。
4.小組合作,設計實驗,學習科學研究的方法
教師組織學生小組合作設計實驗或構建模型,驗證自己提出的假設。通過自己設計實驗或構建模型,體驗科學探究的方法。在講授生物膜的流動鑲嵌模型時,教師可結合科學史資料,引導學生自己構建細胞膜的結構模型,并畫出細胞膜中磷脂、蛋白質的排布方式(課后可利用廢品制作模型),學習模型方法在科學研究的運用。
5.呈現科學觀念,實踐檢驗,構建科學的概念
通過對生物科學史的演繹和學生自己設計實驗體驗科學研究這一過程,水到渠成地引出科學的觀念以及對科學觀念進行實踐檢驗的案例,引導學生轉變原有的觀念,為其構建正確的科學概念提供思想基礎。例如,教師可通過動畫展示細胞的生長、白細胞吞噬細菌、變形蟲的變形運動等現象證明細胞膜的流動性,并呈現細胞膜的流動鑲嵌模型,促使學生在頭腦中形成對這一模型的直觀認識。
6.總結評價,鞏固深化,理解科學探究的本質
通過對科學探究過程的梳理和總結,促使學生理解科學探究的本質,體會科學探究的方法和過程,鞏固深化科學知識。教師可梳理細胞膜流動鑲嵌模型的提出過程,引導學生理解科學探究的本質,認識科學探究過程是不斷變化不斷完善的。在評價學習效果時,可啟發學生闡述流動鑲嵌模型的內容或構建有關生物膜的概念圖,并談談學習科學史的感悟,評價其學習效果,建構整體化、系統化的知識。在課程結束時可提出問題:生物膜的流動鑲嵌模型是否完美無缺?給課堂留白,引發學生勇于對科學知識產生質疑和思考,培養學生的批判思維能力。
二、啟示與思考
通過HPS教學模式展開中學生物學教學,可以促使學生主動建構知識,加深其對科學本質的理解,同時受到科學方法、科學精神及科學態度方面的啟迪,從而培養學生的探究能力和科學精神,促進其科學素養和人文素養的提高。
在運用HPS教學模式時,教師應注意將科學史與生物學知識的學習有機融合,而不是單純地講授科學故事或追溯科學史,沖淡課堂教學的主要內容。在引導學生通過科學史得出科學結論過程中應加強對科學思維的關注,避免將知識直接拋給學生,把科學家的探究過程轉變為引導學生解決問題、形成科學概念的過程。
同時,在生物學課堂教學中運用HPS教學模式需要對科學史內容有深刻的認識,教師自身也需要加強在科學史和科學哲學方面的知識和素養。
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