徐建

摘要敘述了在高中生物教學中要充分發(fā)揮生物科學史的教育價值，將生物科學史更有效地整合于課堂教學中的方式。并以“植物生長素的發(fā)現”為例介紹了HPS教學模式在高中生物教學中的應用。

關鍵詞HPS教學模式高中生物教學

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

文件編號1003－7586(2012)01－0027－02

1問題的提出

科學史是人類認識自然和改造自然的歷史，是人類思想寶庫中一筆十分寶貴的精神財富，也是科學教育的重要資源，重視科學史教育，把科學的思想觀念、典型事例、演變發(fā)展過程融入生物課程與教學之中，已成為新課程教育改革與發(fā)展的一大特點。傳統(tǒng)的科學課程教學中，要么是沒有科學史教學，要么是把科學史附加在教學內容中，教師以講故事的形式進行教學，或者要求學生自己課后閱讀，起不到應有的作用，那么如何把科學史有效地融入課堂教學中呢?

2HPS教學模式簡介

近年來，西方一些科學教育專家以建構主義為指導思想，倡導一種新的科學教育模式。這種模式要求把科學史、科學哲學和科學社會學(history，philosophy and sociology of science，縮寫為HPS)的有關內容引入中小學科學教育，以期促進學生對科學本質的理解，培養(yǎng)他們的科學精神和人文精神以及創(chuàng)造力，這就是所謂的HPS教育。如何實施HPS教育，英國科學教育學者孟克和奧斯本在總結科學教育的歷史經驗的基礎上，借鑒建構主義理論，提出了把科學史內容融入科學課程與教學中的策略，即HPS教學模式。這一教學模式實際上是一種基于科學本質的科學史教育的教學模式。

生物新課程標準指出：“科學是一個發(fā)展的過程，學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神，這對提高學生的科學素養(yǎng)是很有意義的?！鄙镒鳛橐婚T自然科學，生物學教學對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)有著義不容辭的責任，也有著得天獨厚的優(yōu)勢。

3HPS教學模式的教學程序

HPS教學模式的教學程序包括以下6個環(huán)節(jié)，下面就以人教版必修3第三章第一節(jié)“植物生長素的發(fā)現”的教學為例，談談HPS教學模式在高中生物教學中的應用。

3.1演示現象

教師上課開始，就給學生演示某一自然現象，學生通過觀察現象，由此產生一個需要解決的問題。在“植物生長素的發(fā)現”中，具體做法是：首先通過多媒體呈現植物感性運動、向性運動的材料，然后拿出事先經過暗箱(暗箱上有一小孔)培養(yǎng)的大蒜幼苗和在正常光照情況下培養(yǎng)的大蒜幼苗(除光照外其他培養(yǎng)條件相同)讓學生觀察，這一實物引起了學生的極大的興趣，教師順勢提出問題：動物能運動是因為肌肉的收縮和舒張，那么植物幼苗的向光運動又是什么原因引起的呢?如此啟發(fā)學生思考討論，從而引出問題，促使學生產生探究的強烈欲望。

3.2引出概念

教師啟發(fā)學生就這一自然現象提出自己的觀點(解釋)，為了促使學生提出各種不同的觀點，可采用“頭腦風暴法”(即由發(fā)散性思想產生的各種方法)，促使學生各抒己見。事實上，學生都知道植物向光性是由于單側光的緣故，但是對單側光引起植物的向光生長的原因，他們展開了激烈的討論甚至爭辯。有的學生說是由于一側受到的光刺激而另一側受不到光刺激造成的，有的說是由于幼苗兩側自身細胞生長速度不一樣造成的，有的說是由于光引起的溫度不同而導致向光生長的。由于學生探究的欲望很強烈，發(fā)現的問題很多，有些可能還是幼稚可笑的，這時教師并沒有急于否定而是給予激勵性的話語，而對于那些本身與本節(jié)課無關的內容或問題，則適時地進行引導，主要是為了不偏離本節(jié)課的主題。對于學生：討論提出的觀點，教師并未給予太多的評價，而是告訴學生早在1880年就有科學家注意到這個現象并對此進行了研究。

3.3學習歷史

在這_環(huán)節(jié)，教師的具體做法是：首先，介紹早期科學家關于這一現象的思想與實例作為學生研究的參考系；其次，舉例說明當時其他科學家的不同觀念或做法；再次，引導學生討論或探索這些觀念產生的背景、條件，使學生認識到科學認識的歷史(時代)制約性。總之，學習歷史不僅可激發(fā)學生的想象力，同時科學史的介紹還可以使學生以一種移情的方式，設身處地的體驗以往科學家的探究與思考?！爸参锷L素的發(fā)現”的學習進行到這一環(huán)節(jié)，筆者承接上述內容，結合多媒體的使用給學生介紹科學史上幾個著名的實驗。

(1)達爾文實驗：早在1880年達爾文就針對植物為什么會表現出向光運動這一現象進行過實驗。教師引導學生分析達爾文實驗設計的目的(利用多媒體課件，分兩組對達爾文實驗進行再現)并預測實驗可能出現的結果。在這個過程中著重引導學生探討胚芽鞘的感光部位以及向光運動發(fā)生在胚芽鞘的什么位置。接著教師展示達爾文實驗的結果，結合上面的假設進行分析：

單側光照射使胚芽鞘的尖端產生某種刺激，當這種刺激傳遞到下部的伸長區(qū)時，會照成背光面生長快，因而出現向光性彎曲。這種影響究竟是什么?在達爾文之后，先后有多位科學家通過進一步的實驗繼續(xù)探索。

(2)鮑森·詹森和拜爾的實驗：1910年鮑森·詹森和1914年拜爾的實驗初步證明尖端產生的影響可能是一種化學物質造成的，這種化學物質的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。

(3)溫特實驗：1928年荷蘭科學家溫特利用胚芽進行了進一步的實驗，使植物向光性的研究向前推進了一大步。溫特的實驗是怎樣進行的呢?教師展示溫特實驗，引導學生討論溫特實驗設計的巧妙之處。學生通過討論分析，從而理解溫特證明了達爾文等人的假設，即尖端產生的刺激確實是一種化學物質，但并不知道這種物質是什么。

(4)郭葛等人的實驗：1934年荷蘭科學家郭葛等人從植物中分離出了能使植物產生向光性的物質，這就真正從化學物質的角度證實了達爾文等人的似設。

3.4設計實驗

教師將學生分組，要求學生從多種觀點(或觀念)中選擇某種觀點，設計實驗進行檢驗。在這一環(huán)節(jié)中，引導學生回顧生長素的發(fā)現史，并結合生活實例介紹生長素的作用，學生就第二階段提出的假設進行小組合作思考、討論，設計合理的實驗方案。然后小組派代表公布自己小組的實驗方案并作闡述(實驗實施可以課后完成)。

3.5呈現科學觀念和實驗檢驗

由教師講解當代的科學觀念，即介紹教科書上對這一自然現象的解釋，從而為學生實現觀念轉變提供契機和可能。在這一過程中，可以結合多媒體演示植物向光性的機理。有了以上一系列思考和活動，尤其是學生的實驗設計，學生對概念已經比較清晰了。在這一環(huán)節(jié)中，教師還注意培養(yǎng)學生對自己的觀念和解釋進行實驗檢驗的能力，通過實驗現象的觀察、資料的收集與整理、實驗設計等結合科學家探索過程，最終得出結論，形成科學觀念，讓原本已有的似設的錯誤觀念向科學觀念轉變。

3.6總結與評價

通過教師總結與評價，幫助學生更深刻地理解科學探究的本質，歷史上科學家的探究過程和科學觀念。教師跟學生一起對科學史上生長素發(fā)現過程中幾個經典實驗以及實驗結果進行歸納分析，結合當代解釋，客觀公正評價科學家在探索過程中的科學之處以及不足之處，接著結合學生的學習過程請學生談談個人體會，最后進行小組間評價。

4結論

HPS教學模式有它獨特的優(yōu)點。它通過對科學家發(fā)現、探索、解決新事物，新問題的歷史的再現，要求學生模擬和循著科學家研究的思路和方法進行活動，其本質是對科學研究的模仿或模擬，是要在這個過程中培養(yǎng)學生收集處理信息的能力，獲取新知識的能力，分析和解決問題的能力以及團結協(xié)作的能力，實現了新課程對培養(yǎng)人的目標。同時，這種教學模式也有它的局限性。這一模式的一個基本前提是，所學的課題必須是科學史上某一科學家曾經研究的自然現象。所以，在應用此種理論進行教學設計時，要根據具體內容的不同進行不同的選擇。在適合用HPS教學模式的課堂教學中，教師也應根據實際情況對教學過程進行靈活取舍和適當的調整，以期更符合當時的課堂教學和學生的認知水平，切忌生搬硬套!