（课程与教学论专业论文）高中生物科学史教学现状研究.pdf

摘要 生物科学史指的是生物科学发生发展的历史 包括生物科学知识的发展 生物科学 方法的演进以及生物科学家的科学精神 它具有很高的科学教育价值 普通高中生物 课程标准 在基本建议中提出要重视生物科学史的学习 全文共分五个部分 第一个部分为引言 主要包括提出这一问题的背景 对前人在生物科学史方面的研 究进行了综述 探讨了本文的研究价值以及简要介绍了本文的研究方法 包括文献法 问卷法 访谈法和观察法 第二个部分对生物科学史教学的相关理论进行阐述 包括生物科学史的概念 高中 生物科学史的教学价值以及高中生物科学史教学的理论依据 第三部分是实证研究部分 包括生物科学史教学调查以及生物科学史教学案例 教 学调查主要对高中生物教师及学生进行问卷调查和访谈 该部分主要呈现调查结果以及 对数据的分析处理 第四部分通过对调查结果的分析 对高中生物科学史教学中存在的主要问题进行归 纳和总结 发现教师对生物科学史的教育价值认识不够 教师对生物科学史的知识储备 不够 教师缺乏先进的教育教学理念 教师运用生物科学史进行探究的力度不够 学生 对生物科学史感兴趣 偏重于对知识的理解 学生很少进行课外阅读 学生课堂参与意 识薄弱 现有教育体制 教学评价机制 学校的资源也影响着高中生物科学史教学的开 展 第五部分针对调查中发现的主要问题提出相应的解决策略 关键词 生物科学史 生物教学 高中生物 a b s t r a c t t h eh i s t o r yo fb i o l o g i c a ls c i e n c er e f e r st ot h eo c c u r r e n c ea n d d e v e l o p m e n to fb i o l o g i c a l s c i e n c ea n dh i s t o r y o r d i n a r yh i g hs c h o o lb i o l o g yc u r r i c u l u m s t a n d a r d s p r o p o s a li nt h e b a s i ca t t e n t i o ns h o u l db ep a i dt os t u d yt h eh i s t o r yo f b i o l o g i c a ls c i e n c e s w i t hp a r t i c u l a r e m p h a s i so ns t u d e n t sl e a r n i n gt h r o u g ht h eh i s t o r yo fs c i e n c et oi m p r o v et h es c i e n t i f i cs p i r i t a n de x p l o r et h ea b i l i t yt og i v ef u l lp l a yt ot h eb i o l o g i c a ls c i e n c e st oe m p h a s i z et h ee d u c a t i o n a l v a l u eo f h i s t o r y t h i sp a p e rc o n s i s t so ff i v ep a r t s t h ef i r s tp a r to ft h ei n t r o d u c t i o n i n c l u d i n gt h eb a c k g r o u n dt ot h i si s s u e o nt h ep r e v i o u s h i s t o r yo fs c i e n c ei nb i o l o g i c a lr e s e a r c ha r er e v i e w e d t h es t u d ye x p l o r e dt h ev a l u eo ft h i s a r t i c l eb r i e f l yi n t r o d u c e di nt h i sa r t i c l e a sw e l la sr e s e a r c hm e t h o d s i n c l u d i n gl i t e r a t u r e q u e s t i o n n a i r e i n t e r v i e wa n do b s e r v a t i o n t h es e c o n dp a r to ft h eh i s t o r yo fb i o l o g i c a ls c i e n c e r e l a t e dt e a c h i n go ft h e t h e o r y i n c l u d i n gt h eh i s t o r yo ft h ec o n c e p to fb i o l o g i c a ls c i e n c e s h i g hs c h o o lb i o l o g yt e a c h i n gt h e v a l u eo ft h eh i s t o r yo fs c i e n c ea sw e l la st h eh i g hs c h o o lb i o l o g yt e a c h i n gi nt h eh i s t o r yo f s c i e n c et h e o r y t h et h i r dp a r ti se m p i r i c a ls t u d i e s i n c l u d i n gb i o l o g i c a ls u r v e y s a sw e l la st h eh i s t o r yo f s c i e n c et e a c h i n gi nt h eb i o l o g i c a lc a s eh i s t o r yo fs c i e n c et e a c h i n g s u r v e yo f t e a c h i n gh i g h s c h o o lb i o l o g yt e a c h e r sa n ds t u d e n t sc o n d u c t e daq u e s t i o n n a i r es u r v e ya n di n t e r v i e w s t h e s u r v e yr e s u l t ss h o ws o m eo ft h em a j o r a sw e l la sa n a l y s i so fd a t a p a r ti vo ft h es u r v e yr e s u l t st h r o u g ht h ea n a l y s i so f h i g hs c h o o lb i o l o g yt e a c h i n gi nt h e h i s t o r yo fs c i e n c et h e r ei ss u m m a r i z e dt h em a i ni s s u e sa n dc o n c l u d e d f o u n dt h a tt e a c h e r so f b i o l o g i c a ls c i e n c ea n du n d e r s t a n d i n go ft h ee d u c a t i o n a lv a l u eo fh i s t o r yi sn o te n o u g l l t e a c h e r so fb i o l o g i c a lk n o w l e d g eo ft h eh i s t o r yo f s c i e n c e n o te n o u g hr e s e r v e s t e a c h e r s t h e l a c ko fa d v a n c e de d u c a t i o na n dt e a c h i n gp h i l o s o p h y t e a c h i n gt h eu s eo ft h e b i o l o g i c a l s c i e n c e st oe x p l o r et h eh i s t o r yf a re n o u g h s t u d e n t si n t e r e s t e di nt h e h i s t o r yo fb i o l o g i c a l s c i e n c e f o c u s e do nt h eu n d e r s t a n d i n go fk n o w l e d g e s t u d e n t sa r es e l d o mh e l di n e x t r a c u r r i c u l a rr e a d i n g s t u d e n t si nt h ec l a s s r o o mt op a r t i c i p a t ei nt h ew e a ks e n s e t h e e x i s t i n ge d u c a t i o ns y s t e m t e a c h i n ge v a l u a t i o nm e c h a n i s m s s c h o o lr e s o u r c e sa f f e c tt h eh i g h s c h o o lb i o l o g y t e a c h i n gi nt h ed e v e l o p m e n to ft h eh i s t o r yo fs c i e n c e p a r tvf o r t h ei n v e s t i g a t i o no ft h em a i np r o b l e m sf o u n di nt h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n s k e yw o r d s b i o s c i e n c eh i s t o r y b i o l o g yt e a c h i n g h i g hs c h o o l sb i o l o g y i i 独创性声明 本人郑重声明 所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取 得的成果 据我所知 除了特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果 对本人的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文 中作了明确的说明 本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 涨五之垂 日期 2 哗 垒 至 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留 使用学位论文的规定 即 东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或其它复制手段保存 汇编本学位 论文 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 继5 三至 e t 期 础哆 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 指导撕签名 幽娣 e t 期 丕翌 占 睦 电话 邮编 东北师范大学硕士学位论文 引言 一 问题的提出 1 国际科学教育改革的大趋势 美国作为当今世界公认的教育强国 在世界教育改革史上一直处于领先的地位 1 9 6 3 年 美国著名的科学教育家芝加哥大学教授施瓦布主持设计了著名的中学生物 课程 b s c s b i o l o g i c a ls c i e n c ec u r r i c u l u ms t u d y 该课程在突出探究学习的同 时 极为重视科学史教育 u 1 9 8 5 年 享有盛名的美国民间科学团体一一美国科学促进协会 a m e r i c a n a s s o c i a t i o nf o rt h ea d v a n c e m e n to fs c i e n c e 简称a a a s 发起了有关科学 数学与 技术教育改革的长期规划 1 9 8 9 年完成并公布了一份文件 题为 2 0 6 1 计划 面向全 体美国人的科学 p r o j e c t2 0 6 1 s c i e n c ef o ra l la m e r i c a n 该报告强调了培养学 生良好的科学素养是科学教育的基本任务 为此报告提出了把培养对科学历史的了解和 科学的历史认识观作为科学教学的重要基础 并在科学教育的内容中选取了科学史上1 0 个意义重大的发现和变革 1 9 9 6 年 美国历史上第一部 国家科学教育标准 n a t i o n a ls c i e n c ee d u c a t i o n s t a n d a r d s 简称n s e s 公之于世 n s e s 极为重视科学史教育 表现在 将科学史与 科学本质 作为科学课程的重要内容 将能否用历史的观点理解科学和科学的本质作为 衡量未来是否具备科学素养的人 对于从幼儿园到高中的不同年级的学生在科学史教育 方面都提出了不同的具体要求 乜1 关于科学史 国家科学教育标准 所要求的具体内 容包括 1 许多个人对科学的传统做出了贡献 对这些个人中某些人的研究 为科学 的探索 作为一种人类努力的科学 科学的本质以及在科学与社会之间的相互作用提供 了进一步的认识 2 在历史的视野中 科学是由不同文化中不同个人来从事的 在关注 许多任务的历史时 人们会发现 许多有较高成就的科学家和工程师被认为是对其文化 做出了最有价值的贡献的人 3 通过追溯科学史可以表明 科学的革新者们要打破当时 已被人们接受了的观点 并得出我们当今认为是理所当然的结论 这是多么困难的问 题 嘲 英国于1 9 8 8 年通过 教育改革法 明确规定在中小学实施统一的 全国学校课程 将科学列为三大 核心学科 之一 英国于1 9 8 9 年发表的 国家科学课程标准 中曾 提出了1 7 个目标 经过进一步的调查和研究后 于1 9 9 2 年改为4 个目标 1 科学调 查 2 生命与生命过程 3 物质及其性质 4 物理过程 许多专家认为 科学是 学校所有课程中变化最大的一门课 仿效英美 加拿大 澳大利亚 新西兰等国也颁布了全国或州一级的科学教育标准 东北师范大学硕士学位论文 如新西兰的 新西兰课程中的科学 s c i e n c ei nt h en e wz e a l a n dc u r r i c u l u m 澳大利亚 新南威尔士州的 幼儿园至6 年级科技课大纲及支持文件 s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yk 一 6s y l l a b u sa n ds u p p o r td o c u m e n t 加拿大安大略省的 科学与技术 k 8 和 科学 9 1 0 课程大纲 各国还制定了一系列相关的政策 协调各方面的关系 为标准的顺 利实施提供充分的政策保障 国际上出现各国政府直接干预科学教育 由上而下采取一 系列措施 以确保科学教育顺利实施 此外 各国还充分发挥科研部门 企业 媒体以及社会团体在基础科学教育中的作 用 逐步推进青少年科普社会化发展 如英国皇家学会和英国促进科学协会在1 9 8 6 年 联合创建了英国公众理解科学委员会 委员会由来自教育 科技 大众传媒 博物馆和 政府等机构的约2 0 多名成员组成 任务是组织开展科普工作 推进迅速发展中的公众 理解科学运动 澳大利亚的中小学科学教育中 联邦科学工业研究组织 c s r i o 起着 十分重要的作用 c s r i o 经常组织有关专家到全国各地宣传咨询 不断向中小学生宣传 澳大利亚的科学成就 c s r i o 还采取俱乐部会员制的形式 组织学生到该组织所在地参 观 学习 让学生了解该组织及教育目的 增强学生对科技的兴趣 传授科学技术知识 培养学生动手动脑 发明创造的能力 h 教育改革所体现的一个共同思想是 科学教育应重视科学史教学 2 我国生物课程改革发展的需要 生物科学是自然科学中的一门基础学科 是研究生命现象和生命活动规律的科学 时代要求 生物教学要发展学生的科学素养与人文精神 创新精神与实践能力 国际视 野与民族精神 社会责任感与人生规划能力 使学生能把个人的终身发展与国家的兴盛 社会的进步自觉地联系在一起 实现在生物教学的实施中 达到知识与技能 过程与方 法 情感态度价值观三个维度目标 中学生物科学教育改革 只是整个科学教育改革的一部分 但却是至关重要的一部 分 新一轮高中生物课程改革在全国展开 教育改革涉及到教学的方方面面 教材的改 革尤为引人注意 其中比较惹人注目的变化有 在课程标准的制定上确立了培养生物科 学素养的理念 并界定了具备生物科学素养的人的衡量标准 在课程教材内容的选择及 编排上增加了生物科学史的内容 在具体实施建议中要求注重生命科学史的学习 晦1 普通高中生物课程标准 实验 明确建议重视生物科学史的学习 并用详细的 教学案例进行介绍 标准 指出 科学是一个发展的过程 学习生物科学史能使学生 沿着科学家探索生物世界的道路 理解科学的本质和科学研究的方法 学习科学家献身 科学的精神 m 1 现行生物科学课程中蕴含着丰富的科学史内容 为教师实施科学史教育提供了有力 的保障和科学依据 2 东北师范大学硕士学位论文 二 研究的现状 1 国外生物科学史教学研究现状 法国物理学家保罗 朗之万在1 9 0 4 年首先倡导在中等教育自然课程中进行 史 的教育 他在其著名的论著 思想与行动 一书中指出 科学的教育价值 事实上 一方面在于发现 同时却也在于能够达到这种发现的努力 是在于对定律的说明 同时 却也在于那些定律的历史 是在于那些定律的总体给予现实世界的远景 在于与事实的 亲切接触 同时却也在于借以获得以上一切的科学训练 科学教育在这两个方面就如等 式的两项一样 是不可分离的 盯1 科学史之父 萨顿率先在哈佛大学本科生教学中开设科学史课程 在这期间 有 很多位教授进行了卓有成效的科学史研究与实践 并发表了不少有价值的文章 为以后 科学史课程真正进入中学课程做了必要的思想准备 并积累了丰富的经验 施瓦布曾在b s c s 的 教师手册 中写到 作为探究的科学教学的本质是让学生理 解在科学发现过程中 问题是怎样提出的 如何得到验证的 最后又是怎样得出结论的 它应当包括适当处理科学疑问和科学的不完整性 还应提倡科学史 因为它关注的是人 和事而不是概念本身 跚 西方一些国家的专家倡导把科学史 科学哲学和科学社会学即h p s 的有关内容融入 中小学科学课程 促进学生对科学本质的理解 培养其科学精神和科学创造力 这就是 著名的科学史教学模式 h p s 教学模式 科学知识社会学 s s k 出现于2 0 世纪7 0 年代初的英国 s s k 与传统知识社会学 科学社会学的区别直接反映在其相关的科学史研究上 表现对 内外史 的不同侧重和 理解 英国科学工作者i r w i n 曾对英国科学教材中的科学史进行了专门的考察 他认为 科学史内容大致可以分为3 类 科学家传记 关于科学发现的说明 关于科学观点的 变化及其当时背景的说明 呻1 日本的教材 注重用生物科学发展史 启发学生为科学献身的精神 通过重大的科 学发现过程 培养学生的创造性思维 葡萄牙教育工作者i e i t e 教授在总结前人研究的基础上 发展了一套分析教材中科 学史的量表 综上所述 在国外科学课程中 5 0 年代 突出基本知识和基本技能 6 0 年代 发 展智力 培养能力 8 0 年代以来 逐步提出学生综合能力 创新能力等 国外比较重视 生物科学史的教育 注重使学生掌握科学发展的过程 2 国内生物科学史教学研究现状 目前我国对生物科学史的渗透教育进行了卓有成效的改革和探索 一方面体现在生 物课程模块设置上增设了内容丰富 形式多样的科学史 另一方面也体现在生物课程标 准以及具体的内容标准的制定上 突出了生物科学史的教育价值和地位 利用生物科学史 培养学生的科学素养的文章很多 比如张晓翰在 利用生物科学 3 东北师范大学硕士学位论文 史培养学生的科学素养 一文中 指出 通过对生命科学史的学习 可以使学生了解 探究生物知识的艰辛历程 掌握获取知识的来龙去脉 帮助学生真正理解掌握科学知识 可以使学生学习科学研究的方法 受到科学家的科学态度 科学精神和科学的世界观的 熏陶 陶冶学生的精神情操 养成优秀的科学品质 n 们孙珍英指出 在生物教学中对 学生进行生物科学史教育 是提高学生科学素养的有效途径 运用生物科学史能够培养 学生的问题意识 引导学生学会科学的思维方法 体验科学探究的过程 能够让学生形 成科学的品质和科学精神 m 1 生物科学史在生物教学中的作用 王荐进行了概括 1 展示知识发生的过程 帮助 学生深刻理解知识 2 展现科学精神 培养学生的科学素养 3 展示科学研究方法 培 养学生思维能力 n 羽王荐还概括了生物科学史引入生物学教学的具体做法 1 创设情境 引入课题 2 突出重点 突破难点 3 介绍方法 启迪思维 很多老师对生物科学史的教育价值进行了分析研究 王俊霞总结为 知识的探究 方法的学习 精神的熏陶 川1 3 3 腾春喜指出 学习和研究生物科学史 提高自己的科学 史素养 利用生物科学史对学生进行科学教育和人文教育 培养学生的学习兴趣 培养 学生观察能力 识别能力 探索精神 严谨的科学态度和良好的意志品质 n 钔有些科 学家挖掘生物科学史的人文价值 比如吴四平在 例谈生命科学史的人文价值 一文中 结合具体案例 发掘生物科学史丰厚的人文底蕴 有些老师将生物科学史与探究教学相结合 谢群概括了生物科学史与探究教学整合 的意义与策略 陈维与汪忠结合光合作用发现史的教学实践 从创设持续的问题情境 体验探究过程与方法 研究知识的深入发展 尝试部分探究和全程探究几个方面探讨了 利用生物科学史培养学生探究能力的基本方法和基本模式 n 5 1 综合国内外研究现状 从生物课程与教学论的角度 我国对生物学教材中科学史的 融合还缺乏实证的研究 缺少合理的理论指导 笔者在阅读了大量的文献资料后还发现 有关生物科学史教育价值和意义研究的文 章相对较多 但许多研究和看法仍然来源于经验体会 缺乏广泛的调查分析 历史和现 实告诉我们 从实践层面上认识生物科学史教学的现状十分必要 三 研究的价值 1 学术价值 笔者在阅读了大量文献资料后发现 有关生物科学史的资料比较多 生物科学史在 教学中的应用也已经引起教育界的普遍关注 尤其是随着素质教育的进一步倡导 素质 教育要求越来越重视学生各方面的能力 越来越重视让学生去体验科学研究的过程 而 不是科学研究的结果和知识的掌握程度 目前已有更多的教育工作者开始重视生物科学 史在生物教学中的重要作用 不少教师对生物科学史的理论知识还不清楚 完善生物科 学史教学的基本理论 对当前生物教学改革的意义重大 4 东北师范大学硕士学位论文 2 应用价值 虽然不少教师进行了生物科学史教学现状研究的尝试 但是他们的尝试仅仅局限于 理论水平 或者只进行问卷的形式 并没有走入真实课堂 本文在问卷 访谈的基础上 进行了课堂观察 更深入课堂 对生物科学史教学的现状有了更好的了解 对开展生物 科学史教学具有很好的指导意义 走入真实课堂是本文的宗旨 真实数据的采集以及真实案例的分析能为以后的学习 和研究提供参考 四 研究的方法 1 文献法 文献法就是从众多的的文献中查找并获取所需文献的过程 文献 是指具有历史 价值和资料价值的媒体材料 通常这种材料是用文字记载形式保存下来的 检索 则 是寻求 查找并检索 获得的意思 n 明 文献研究法既可作为一种单独的研究方法 也是其他研究方法的初步工作 一般研 究工作都少不了它 它通过对各种文献资料进行理论解释和比较分析 能使研究者发现 事物发展的内在联系 发现某种社会现象产生的规律性 它还通过对文献的分析 使研 究者看到社会生活的许多方面 获得对各种社会现象和社会结构的正确认识 n 7 1 笔者在课题尚未确定时 从泛泛地浏览文献开始 当研究课题初步确定后 按照课 题的目的和要求查阅有关文献 在研究实施过程中 在分析研究结果 撰写研究报告时 仍反复核查文献 分析评论文献 关注文献资料的进展情况 2 教育调查法 教育调查法是研究者为了深入了解教育实际情况 借以发现存在问题 探索教育规 律而采取的有计划 有系统的研究方法 n 8 1 教育调查法的特征是 首先 它的研究对象一般是教育现状而不是教育史实 它的 目的主要是了解现实问题 描述 现在事件 其次 它可以在自然状态中收集资料 而不必像实验研究那样控制实验变量以及其他变量 1 问卷调查法 问卷法统一提问 回答的形式与内容 对于所有的被调查者都以同一种问卷进行询 问 同时 以同一种方式发放与填写问卷 从而 既可以反映同一地区 同一阶层等具 有某种社会同性质的被调查者的平均趋势与一般情况 又可以对不同地区 不同阶层等 具有某种社会异质性的被调查者的情况 进行比较分析 有时还可以对同样一些被调查 者进行跟踪调查 分别编制了教师问卷和学生问卷 对吉林省 辽宁省 浙江省和福建省部分教师和 学生进行了问卷调查 2 访谈法 东北师范大学硕士学位论文 访谈是一种研究性谈话 指通过与被访者的口头交流来收集所需资料的研究方法 又称访问法或谈话法 访谈通常是两个人 有时可以多个人 之间有目的的谈话 其中 一个入 研究者或访谈人员 主持 引导谈话 去收集对方 被访者 的语言资料 访谈了吉林省 辽宁省 浙江省和福建省的8 位生物教师 3 课堂观察法 课堂观察法是指研究者 观察者 带着明确的目的 凭借自身感官 如眼 耳等 及有关辅助工具 观察法 录音录像设备等 直接从课堂情境中收集资料的一种教育 研究方法 听了福州某中学王老师 嘉兴平湖某中学张老师和辽宁省某中学矫老师的课 授课 内容为 生长素的发现 了解了真实课堂中有关生物科学史的教学情况 6 东北师范大学硕士学位论文 一 高中生物科学史教学理论综述 一 核心概念的界定 1 科学史 科学史学科的创始人萨顿把科学史定义为 科学史是客观真理发现的历史 人的 心智逐步征服自然的历史 它描述漫长而无止境的为思想自由 为思想免于暴力 专横 错误和迷信而斗争的历史 1 9 1 萨顿还说过 一部科学史 在很大程度上就是一部工具 史 这些工具 无论有形或无形 由一系列人物创造出来 以解决他们遇到的某些问题 每种工具和方法都是人类智慧的结晶 啪3 实证主义科学观认为 科学是实证知识 科学史是实证知识的积累史 实证知 识也就是通过经验而确证的知识 萨顿是这种实证主义科学史的代表人物之一 他所写作的科学史基本上是实证知识的编年史 即尽量把历史上出现的所有科学 知识和技术知识记录下来 按照年代的顺序编写出来 观念论的科学史家认为 科学本质上是观念 科学观念的发展是内在的和自 主的 科学史是观念内在更替的思想史 法国科学史家柯瓦雷是这种观念论科学 史的开创者和主要代表 科学社会史家认为 科学本质上是一种社会活动 因而科学史可以而且应该 写成科学与其它社会文化因素的互动史 科学思想史通常也称内史 科学社会史 则称外史 在本文的研究中 科学史偏向于萨顿的定义 笔者将科学史定义为为 科学 发生发展的历史 2 生物科学史 生物科学是自然科学的一门基础学科 是研究生命现象和生命活动规律的科学 口u 玛格纳指出 生物科学史既包括科学家对生命现象的研究过程 又包括科学家研 究生命现象时所持有的观点和态度 既包括生物家理论和方法的形成演变 又包括不同 学科之间的联系 科学与社会的相互影响 啪1 生命科学史不仅提供生物科学知识 包括科学概述 事实 理论 原理等 提示 科学方法的完善过程和科学发展的不断深化过程 还探讨科学 技术 社会之间的相互 关系 并以无形的力量影响我们的情感 态度和价值观 乜羽 生物科学史研究生物科学发生和发展的历史 一方面 它向学生揭示生物科学结论 的发展是一个动态的过程 不仅包括生物科学发展的过去 还包括人类现在的认识和未 来的研究方向 另一方面 生物科学史向学生介绍科学家的生平事迹 奋斗历程 曲折 经历和成败得失 在科学探索过程中 科学家身上折射出的虚怀 无私 执着 求实等 7 东北师范大学硕士学位论文 高尚品质是一种宝贵的教育财富 尤其是科学家在创造惊世业绩时所表现的伟大的人格 力量 启迪和感召着后人 普通高中生物课程标准 实验 解读 中对生物科学史的定义是 以生物科学产 生和发展的过程为轮廓 以科学发展历程中带有重大转折作用的课题及事件为主线 用 详实的资料论述科学家们的创造性劳动 生动地描述他们进行科学探索的思维过程和方 法 同时也对生物学发展的逻辑和社会历史背景等重大问题进行评论 生物科学史也是 一门充满生命力的科学 是培养学生科学素养的生动教材 盼幻 在本文的研究中 生物科学史就是生命科学史 以 普通高中生物课程标准 实验 解读 中的定义为准 简单地说 生物科学史就是生物科学发生发展的历史 包括生物 科学知识的发展 生物科学方法的演进以及生物科学家的科学精神 二 高中生物科学史的教学价值 1 增加生物教学的趣味性 生物科学史的教学价值是多方面的 一般教师都认为 生物科学史可以增加生物学 科教学的趣味性 科学是引人入胜的 由此可见 生物科学史最主要的作用就是培养学 生对生物学的兴趣 过去生物学科一直不被学生重视 原因之一是学校和学生对生物学科的重要性认识 不够 但是 生物科学史中一幕幕关系着人类生存和发展的鲜活的材料学生是很感兴趣 的 教师在教学中要善于挖掘生物学的有关史料 将其与所传授的内容有机结合起来 从而达到知识性和趣味性的高度统一 学习兴趣的保持是教师经常遇到的难题 教师应 该将培养和保持学生的学习兴趣贯穿于教学的始终 瞳剐 在上课开始 引用某些科学家的轶事作为引言 能有效地增加教学的趣味性 激发 学生学习的兴趣 2 帮助学生深刻理解知识 生物科学史记录着生物学科发展的历程 其中涉及到生物科学的基本概念 基本原 理 基本规律等生物科学知识 但是生物科学史的优势并不在于介绍这些知识 生物科 学史提供了生物科学知识产生的背景 重视科学家探究知识的过程 对学生理解和掌握 科学知识很有帮助 分析现行高中教材不难发现 理科教材均比较偏重成熟的理论和实验 注重知识点 而忽略知识的形成过程 教材呈现的是成熟的 静态的 没有疑义的知识 缺乏历史性 和探索性 事实上 科学并非是一些既成的事实 定律和理论 而是由理论之间 实验 之间 理论和实验之间的一致与矛盾共同推动发展的 心刚 生物科学知识 是生物科学历史发展的概念体系和理论体系 而且这种概念体系和 理论体系是在不断发展变化之中 因为 知识和概念决不会停留在一个水平上 要让学 生深刻地理解和牢固地掌握生物学的知识概念 就必须联系知识概念的教学 引导学生 东北师范大学硕士学位论文 对生物科学知识进行历史的考察 乜刀生物教学中引入科学史教育的优势不仅在于介绍科 学知识 而且能提供科学知识的来龙去脉 为学生知识的构建提供了天然的支架 啪1 生物学教学中融入科学史 让学生在历史背景或框架中学习生物科学知识 可以使 学生更准确地理解科学概念和理论的发现 演变过程 能使学生更好地领会和掌握生物 科学知识 提高分析问题和解决问题的能力 3 可以引导学生掌握生物科学研究方法 科学方法是科学精神的重要构成要素和集中体现 大量的历史事实表明 人们的实 践创造活动既不能缺乏科学精神的引导 也不能缺乏科学方法的运用 只有具备科学精 神并掌握和运用科学方法的人 才能真正把握客观规律 科学方法是保证人们取得创造 性成果的重要手段 科学创造的过程 往往伴随着科学方法的创新 尤其是在划时代的 科学理论诞生时 科学方法往往起着举足轻重的独特作用 生物科学的研究方法 是伴 随着生物科学的研究历史形成 发展和完善的 生物科学研究方法的更新和发展 又会 促进生物科学的发展和进步 使生物科学研究结出硕果 在生物教学中 生物教师应该 有意识 有计划地对学生进行生物科学史的教育 引导他们从中发掘和总结出生物科学 的一般研究方法 科学史揭示了科学家思考和解决生物学问题的思想历程 展示了科学家所处的时代 背景 反映了科学家探究活动与探究方法 啪1 生物科学史上的每一次重大发现 无不是 科学方法不断改进的结果 在一定意义上说 生物科学史也是生物科学方法不断发展的 历史 生物科学史展示了生物科学方法 可以培养学生思维能力 一切生物学知识既是科 学思维的结晶 也是科学家先驱在探索中采用了正确的方法取得的成就 教师应充分把 科学巨匠独到的科学思想和科学方法渗透到知识传授中 使学生从前人设计实验的过程 中学到科学的研究方法 知其然 更知其所以然 培养学生思维的变通性和灵活性 啪1 科学史也是科学方法的历史 科学家的成功往往与他们运用科学的研究方法密不可分 一切生物学知识是科学先驱们在探索中采用了正确的方法取得的成就 加强科学方法教育 在教科书编写中有机地融入生物科学史和科学方法的内容 是 重要方式 其次 在课堂教学中 以科学史的经典实验作为问题探究情境 有利于激发 学生的学习兴趣 了解科学家是如何发现问题 分析问题和解决问题 即科学探究的过 程和方法 也有利于培养学生科学精神和团队合作精神 在现代生物科学研究中 科学 方法包括观察方法 实验方法 数学方法 逻辑方法等类型 各类方法中又包含许多具 体的方法 科学方法与生物科学史紧密地融合在一起 在生物科学史的教学中 要培养 学生创造性地使用科学方法的理念 生物学家在研究生物科学的过程中 为我们树立了 创造性地使用科学方法的典范 应该号召学生向生物学家学习 树立创造性地使用科学 方法的理念 胁3 4 培养学生的科学精神和科学态度 9 东北师范大学硕士学位论文 科学史是科学不断创新的历史 科学家在追求科学真理的过程中所表现出来的强烈 的求知欲和好奇心 尊重事实 严谨求实的科学作风 坚持不懈 锲而不舍的科学精神 不畏强权 坚持真理的献身精神以及善于听取不同意见 与入合作交流的精神等 都强 烈地感染着学生 激励学生努力学习 在科学发展的曲折道路上 每前进一步都包括对前人观点的批判和新观点的提出 新的观点往往不会一提出就被接受 有时甚至还会遭到世人的攻击 科学家不畏权威 大胆质疑的批判精神对培养学生的批判性思维具有重要作用 2 1 生物科学史展现科学精神 培养学生的科学素质 科学精神包括怀疑精神 求真精 神 创新精神等 敢于冲破传统和权威的束缚 去伪存真 大胆提出假说 精心设计实 验 体现了真正的科学精神 生物学的发展史是众多生物学家不计个人名利为科学事业 奉献毕生精力的奋斗史 良好的科学素质还表现为尊重事实 坚持真理 严谨细致 学 会平等合作等方面 1 生物科学史的教育 可以使学生了解到科学家应具备的品格 一般来说 科学家 比常人有更强的好奇心 对科学具有高度的热情和鉴赏力 具备一种为追求科学锲 而不舍的作风和严谨的科学态度 具有丰富的想象力 俗话说 榜样的力量是无穷的 学生了解了科学家的品质 他们就会受到感染 激励 并以科学家为榜样 献身科学事 业 同时 学生了解了科学家的具体工作 就可以掀开科学研究的神秘面纱 认识到只 有具备一定的科学素质 掌握了科学研究的方法 才能够胜任科学研究工作 对科学事 业作出自己的贡献 学习生物科学史 不仅能使我们了解探究生物学知识的艰辛历程 掌握科学知识 领略科学家的科学态度 科学精神 更重要的是能培养学生的生物学素养以至科学素养 为学生在探究学习中提供更为开阔的视野和扎实的理论基础 因此 生物学教学中重视 生命科学史的教育价值是时代的呼唤 三 高中生物科学史教学的理论依据 1 发现学习理论 布鲁纳的发现学习理论的基本观点是 学习是通过认识形成认知结构的过程 在 学习过程中 要重视主体的已有经验和内在动机的作用 充分发挥主体学习的主动性 促进其对学习材料的亲自体验和独立思考 自行去发现知识 掌握原理 他提出了学习 的同化原则 结构原则 程序原则和强化原则 学生不是被动的知识接受者 而是积极的信息加工者 为了使学生学的更好 提供 信息是必要的 但是掌握这些信息本身并不是学习的目的 学习应该超越所给的信息 学生的心智发展遵循自己特有的认知程序 教学是要帮助或形成学生智慧或认识的生 长 他提出 发现学习 的方法 布鲁纳的发现学习有以下基本特征 强调学习过程 1 0 东北师范大学硕士学位论文 布鲁纳认为 在教学过程中 学生是一个积极的探究者 教师的作用是要形成一种 学生能够独立探究的情景 而不是提供现成的知识 学习的主要目的不是要记住教师和 教科书上所讲的内容 而是要学生参与建立该学科的知识体系的过程 强调直觉思维 布鲁纳认为 大量事实都表明 直觉思维对科学发现活动极为重要 直觉思维的形 成过程一般不是靠言语信息 尤其不靠教师知识性的语言文字 直觉思维的本质是影响 和图像性的 所以 教师在学生的探究活动中要帮助学生形成丰富的想象力 形成学生 的创造性意识和实践能力 强调内在动机 发现活动有利于激励学生的好奇心 学生容易受好奇心的驱使 对探究未知的结果 表现出兴趣 所以 布鲁纳把好奇心称之为 学生内部动机的原型 布鲁纳认为 与 其让学生把同学之间的竞争作为主要动机 还不如让学生向自己的能力提出挑战 所以 他提出要形成学生的能力动机 就是使学生有一种求学才能的驱力 强调信息提取 布鲁纳认为 人类记忆首要问题不是贮存 而是提取 提取信息的关键在于如何组 织信息 知道信息贮存在哪里和怎样才能提取信息 学生亲自参与发现事物的活动 必 然会用某种方式对它们加以组织 从而对记忆具有最好的效果 发现法的特点是关心学 习过程胜于关心学习结果 强调学习过程中学生的主动性和能动性 重视科学方法 思 维能力的培养和兴趣的激发 这一点正好和生物科学史教育的实施目的不谋而合 生物 科学史既是一部人类探究未知生物世界 获取真知的文明史 更是一部科学概念理论形 成 发展 成熟的发展史 让学生沿着一代代科学家探究科学真理的光辉历程 从肤浅 的认识到深刻的理解 从错误的假象到科学的真相 一步步地达到学生认知结构的深化 探究能力和科学精神的养成 这对于培养现代化合格的综合人才是有重要意义的 嘲1 2 有意义学习理论 有意义学习理论是美国当代著名的教学心理学家奥苏伯尔提出的 他提出课堂教学 中应遵循的一个总的原则就是要根据学生原有的知识水平进行教学 为促进学生掌握新 知识 应增强认知结构与新知识的练习 这就要从学习内容和对认知结构变量的控制两 方面来把握 他的功绩主要在于根据他的同化模式有助于实际的教学设计 教师可以根 据不同的学习内容设计课堂教学的程序 创设学习条件 调控教学进程 从而促进学生 进行有意义的学习 口5 1 奥苏贝尔的有意义学习理论的核心问题是建立在新旧学习材料之间联系基础上的 意义学习 即通过理解学习材料的意义联系而掌握学习内容的学习 可采用接受学习和 发现学习的方式来实现 他提出了逐渐分化的原则和整合协调的原则 用以解释新知识 是如何整合到学习者认知结构已有的概念中 为了有效地贯彻这两个原则 他提出了 先 行组织者 的应用策略 该理论对生物科学史渗透教育的启示 教师应全面学习分析生物教材 明确学科本 1 1 东北师范大学硕士学位论文 身的概念 基本原理及联系 引导学生发现学习 经过学习过程驱动内在动机 充分发 挥学生的主动性和自主探究 加深对生物教材的理解 同时教师也应了解学生现有的认 知水平 选取的生物科学史内容要符合逻辑 要与学生头脑中的认知结构相适应 便于 学生的理解和掌握 3 行为主义学习理论 行为主义学习理论的代表人物是桑代克和斯金纳 桑代克的 试误论 认为学习是刺激与反应的联结 人和动物的学习过程都是一个 尝试和改正错误的过程 他提出了学习的三条定律 一是准备律 指联结的加强或削弱 取决于学习者的心理准备和心理调节状态 二是练习律 即刺激与反应之间的联结会由 于复习或练习而加强 三是效果律 指刺激和反应之间的联结可因导致满意的结果而加 强 也可因导致烦恼的结果而减弱 斯金纳继承和发展了桑代克的联结主义学习理论 提出了 刺激 反应一强化 的 学习模式 他认为 在操作性活动发生之后 随即呈现强化刺激物 反应就会加强 否 则 反应就会减弱 他的这种学习模式对人的学习活动的启示作用为 学习者要想获得 有效的学习效果 就必须及时给予适当的 强化 给予强化的最好办法是让学生知道 自己的学习效果 正确的学习行为得到肯定 错误的学习行为得到纠正 他认为人类的 大多数学习是操作学习 人不是被动地等待刺激 而是积极主动地对环境进行探索 先 有反应 然后才知道结果 再根据结果去调节行为 斯金纳提出程序教学理论 程序教 学就是应用特殊的强化技术 以取得特殊的强化结果 它具有如下特点 适合学生的既 有水平 有学习程序的目标或目的 学生的积极反应 小步子的逻辑序列 及时的强化 自定步调 最低的错误率 利用生物科学史的试验教学 可从人类的较低认识水平开始 按科学认识的过程 逐步递进 积极引导 及时反馈 达到教学目标 桑代克的 试误论 是尝试和改正错误的过程 渗透生物科学史在学习和探究过程 中不断地经历失败 最终会发现和找到正确解决问题的方法 汹1 科学史教育就是按照人类的认识过程 不断刺激强化 小步进行 有序发展 逐层 深入开展的 在行为主义理论的指导下 在高中生物教学过程中渗透生物科学史刺激学 生加强学习 通过刺激强化学习和刺激学生积极探索 4 建构主义学习理论 2 0 世纪后叶 针对传统的赫尔巴特教育思想的弊端和社会发展的要求 也基于人们 对哲学 心理学和教育学的重新认识之上 建构主义盛行于西方 时至今日 建构主义 仍深刻地影响引导着现在的教育教学 建构主义作为认知学习理论的新发展 对学习和 教学提出了一系列的新解释 在知识观上 强调知识的动态性 知识并不是对现实世界 的绝对正确地表征 知识不会以实体形式存在于具体个体之外 虽然我们可以通过语言 符号赋予知识一定的个体形式 但学习者在理解它时 只能是个体学习者基于自己的经 验而建构起来的 在学习观上 强调学习的主动建构性 认为学习的过程就是学习者根 1 2 东北师范大学硕士学位论文 据自己的知识经验 对外部信息进行主动选择 加工和处理的过程 而不是被动接受信 息的过程 别人无法替代 在学生观上 强调学习者的潜能及其经验世界的丰富性 认 为教学不能无视学生的已有知识经验 而是要把学习者原有的知识经验作为新知识的生 长点 引导学习者从原有的知识经验中 生长 出新的知识经验 在教学观上 建构主 义既强调学生的认知主体作用 又不忽视教师的主导作用 学生是信息加工的主体 是 意义建构的主动者 而不是知识的被动接受者和被