指向科学教育的“四味”课堂教学设计与实践

1、PAGE 8 -指向科学教育的“四味”课堂教学设计与实践郝建仕科学教育是学校课程教育中的重要组成部分，主要以课堂教学和活动实践等形式开展，旨在培养学生对科学本质的认识，提升科学素养，充分发挥科学领域各学科的教育价值。科学教育中核心概念教学是重点，以科学事实为载体，通过分析来龙去脉、相互关联，学生在把握一般概念形成的过程中，领悟科学本质，形成科学思维方法。“四味”课堂教学模式，即寻味、探味、悟味、回味，以科学史为教学材料，将科学家实验探索的历程设置为课堂教学情境，让学生沿着科学家的足迹主动思考、分析，获取新知识，构建核心概念，形成科学本质观，提升科学思维和探究能力，发展生物学学科核心素养。1寻味

2、培养学生发现问题的能力寻味是通过观察、调查、资料分析等科学方法，根据已有的知识经验，认识世界事物现象、本质、规律时而产生认知冲突的过程。学生在寻味过程中，能自发地提出问题。教师通过创设问题情境，启发学生在已有知识经验与新学习任务之间产生矛盾，引发认知冲突，唤起学生的探究欲望，激发学生发现问题和提出问题的兴趣。在科学史教学中，教师可以带领学生将时光追溯回当时的科学情境中，基于史实材料，引发学生主动地提出问题。例如，在学习“DNA是主要的遗传物质”时，教师展示一对父子的照片，请学生观察这对父子的相同和不同之处。教师提出问题：性状的异同之处是基于蛋白质表征出来的特性，父子之间具有种种相似之处的原因是

3、什么呢？学生很快回答出，孩子继承了父亲的遗传物质DNA。教师出示DNA和蛋白质的分子结构示意图，请学生观察两者的相似之处。学生发现它们均具有单体（核苷酸和氨基酸），因其排序不同、数量不同、空间构型不同等原因，均可形成多种类型的结构，两者都具有多样性和特异性。学生提出疑问：究竟DNA和蛋白质，哪个才是“真正”的遗传物质呢？教师出示科学史资料：20世纪2030年代，人们对蛋白质认识比DNA要相对清晰些，因其灵活多样的特点，可能蕴含着大量遗传信息，认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。某位生化学家曾经认为，染色体上核酸只是“分子结构的支持物”，也可以说是凸显基因地位的分子骨架。蛋白质才是真正携带遗传

4、信息的物质，而DNA不过是核酸间隙的填充物罢了。学生在此情境下，对探索谁是遗传物质的兴趣愈发强烈，教师顺势将学生带入了一个科学教育课堂的氛围之中。2探味发展学生科学探究能力和科学方法探味，是针对提出的问题进行探究的过程，只需符合科学探究的本质、不一定非要按照“六步骤”完成整个探究过程。提出的问题可以分析、讨论和交流或进行逻辑推理解决，也可以通过查找资料解决;当然，也可以通过实验或调查等实践活动解决，这样的科学探究主要体现在获取新知上。科学史更多是形成概念的历史，包含有科学家研究的过程、方法、现象和结果。教学中，教师可以对史实材料做一定的调整，引导学生分析、推理，对比自己的设计思路和科学家的设计

5、思路，学习科学家的研究思想和方法，提升科学探究能力和科学方法。关于“肺炎链球菌的转化实验”部分，教师对格里菲思的实验可以做些调整，对肺炎链球菌不做介绍，改编2022年人教版教科书43页图3-2的转化实验顺序，先给学生呈现第四组实验过程和现象，引导学生分析实验现象、提出小鼠死亡的可能假设、设计实验思路、验证假设。学生根据实验分析，提出假设：小鼠死亡的可能原因是R型活菌或者是S型死菌导致的。并提出实验思路：将两种菌分别注射小鼠体内，观察小鼠死亡情况。预测实验结果时，多数学生认为会死亡，部分学生给出“不确定”的答案。教师随后呈现出教材的第一组和第三组实验，使学生发现小鼠不死亡，与预测结果产生了冲突，

6、更加激发出学生的探究兴趣。教师追问：导致小鼠死亡的真凶究竟是谁呢？学生提出：对第四组实验的小鼠尸体进行尸检，分离出肺炎链球菌，因R型活菌和S型死菌已经验证过了，只需把可能发现的S型活菌注射小鼠体内实验，观察小鼠是否会死亡。教师呈现第三组实验，发现与之相吻合，学生喜悦之感油然而生。教师加工处理科学史材料，展开验证性探究活动，符合学生的认知规律，让学生在问题情境中通过分析问题、提出假设、设计实验的方式来提升科学探究能力。最后，教师呈现科学家的实验思路和结果，让学生容易理解学科知识。同样，“噬菌体侵染细菌的实验”也可以通过教师的深度加工，改变以往“讲解实验”的方式。教师展示T2噬菌体的结构，介绍噬菌

7、体的基本特性，引导学生思考：噬菌体是如何在细菌体内繁殖的？提出假设并进行实验验证。学生思考后，提出3种假设：只有噬菌体的DNA注入细菌;只有其蛋白质外壳进入细菌;整个噬菌体进入细菌。教师通过学案提示，使学生明确：可以采用放射性同位素标记法进行实验设计，分别用35S标记蛋白质和32P标记DNA。学生经过演绎推理，填写学案中的预期实验结果，见表1。教师提供教材中科学家赫尔希和蔡斯的实验结果。他们的实验结果显然支持第种假设，表明：噬菌体侵染细菌只注入DNA，并利用细菌体内物质进行繁殖，产生子代噬菌体;DNA在亲子代间有连续性，即DNA是噬菌体的遗传物质。学生通过演绎、推理分析，预期实验结果，发展了科

8、学探究能力;对比科学家的实验结果，激发了自豪感和继续探究生物学知识的兴趣。3悟味帮助学生建立科学本质观悟味，是引导学生领悟科学研究的规律、本质、特征等，体悟科学与技术之间的关系、科学与社会文化之间的关系，形成科学本质观。普通高中生物学课程标准（2022年版）明确提出：“学生在学习该课程中不仅要获得诸如细胞、遗传、进化等生物学知识，还应该学习一些关于自然科学的知识。在科学教育领域，关于自然科学的知识也称为科学本质。”教师引导学生分析科学实验研究的历程、科学家人物、科学与技术的关系等，促进学生悟出科学的本质，形成科学本质观，发展生物学学科核心素养。在本节课的教学中，教师可以引导学生讨论：通过不同科

9、学家历时多年的一系列探究实验，最终揭示了DNA是遗传物质。你有什么感悟？从对遗传物质的早期推测到证实DNA是遗传物质，学生说出“科学知识可能随着研究的深入，不断完善、更加准确”。在肺炎链球菌的体内转化实验中，科学家经过对实验结果进行观察分析，给出推论“存在促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质转化因子”，基于此，才有后面艾菲里的体外转化实验，学生说出“科学工作依赖观察和推论”。通过比较自己的实验设计思路和科学家的实验设计的优缺点，学生说出“科学是创造性的工作”。另外，教师还可以通过引导学生讨论科学家探究实验采用的技术手段，让学生关注科学与技术的关系，深刻体悟出“科学是技术发展的理论基础，技术

10、是科学发展的重要手段，两者之间相互支持、相互促进”。这些内容在平时教学中很少有教师专门引导学生概括，往往是课堂上润物细无声地发生，却没有给学生点悟。科学教育恰恰需要这样的教学方式，通过科学史引导学生产生感悟，使学生形成一定的科学本质观，让课堂起到画龙点睛的效果。此外，教师通过補充艾菲里相关背景资料，让学生从科学家人物角度领悟科学精神和科学态度。艾菲里面对来自各方面的质疑，甚至在多次与诺贝尔奖失之交臂的情况下，不但没有影响他从事科学研究的热情，反而是一生都在从事自己喜欢的研究工作，并取得了很多成就，获奖无数。他虽然没有得过诺贝尔奖，并没有感到遗憾。教师以此对学生进行不畏艰难、持之以恒等良好科学品

11、质的教育，使学生认同从事科学研究事业必需具备一定的科学精神和科学态度。4回味构建概念图，科学知识结构化回味，是对整堂课的回顾与总结，帮助学生将零散的知识按照一定逻辑主线结构化、网络化，将不同的概念建立起关联，易于学生整体把握单元知识，提升学生在复杂情境中灵活运用知识解决实际问题的能力。构建概念图是知识结构化的常用教学手段，将元知识与新知识、新知识与新知识通过内在联系以网络图形式表征，也是思维可视化的表征。例如，本节课就可以按照图1所示帮助学生将科学知识建立关联，随着科学进程的不断推进，知识不断完善，突出知识间的联系，帮助学生建构核心概念，发展生命观念。在本节课上，教师运用“四味”课堂教学模式，基于教材文本，深入挖掘并充分利用科学史，将其改编为教学材料，通过加工处理变成以学生自主探究为主的教学方式，从发现问题、提出假设、演绎推理到实验验证的科学研究进程展开，培养学生的发现问题能力、科学思维、实验论证意识，进而提升科学探究能力。学生通过比较科学家实验研究思路，习得科学思想方法，认同严谨务实的科学精神，形成科学本质观，发展生物学学科核心素养。参考文献：1冯华.科学本质观：发挥科学教育育人价值的关键J.中小学管理，2022，（11）：12-1