例析应用生物学史开展高中生物科学方法教育的课堂教学设计模式

张芳转

【摘 要】我国基础教育生物课程改革已认识到生物科学史在中学生物教学中的重要地位，并强调在高中生物课程中要注重开展科学方法教育。中学生物课堂教学过程中，往往是把生物学史和科学方法教育作为一种知识，附加在生物学知识教学内容上，这种教学方式是低效的。科学方法的教学可以与科学史的发展脉络有机的结合在一起。高中生物课堂教学过程中，教师要善于利用生物科学史，以探究性教学的方式，引导学生在体验科学研究历程的同时，体会到科学研究的方法和过程。本文以“生物膜组成成分”的科学史为例，展示了应用生物学史开展高中生物科学方法教育的教学设计。

【关键词】应用生物；科学方法；设计

《生物膜的流动镶嵌模型》课堂教学设计节选：

一、课题

生物膜的组成成分

二、学情分析

学生对细胞的分子组成及结构等知识已经有了基本认识，了结了物质跨膜运输的一些实例，为本节内容的学习奠定了基础。

高二学生的认知能力及思维结构已经比较完善，思维具有了明确的目的性、方向性和预见性，能够撇开具体事物，运用抽象概念，按照提出问题、做出假设、检验假设的途径去解决问题。

三、教学内容分析

《生物膜的流动镶嵌模型》一节是生物必修1第四章第二节的内容，与第一节“物质跨膜运输的实例”的内容有一定的联系，并对第三节“跨摸运输的方式”做了知识准备。在本章内容的学习起承上启下的作用。

本节内容主要包括“科学家对细胞膜结构的探索历程”和“细胞膜流动镶嵌模型的主要内容”两大块。其中“科学家对细胞膜成分”是很好的科学史教育素材，教材内容通过引导学生一步步分析科学家的实验和结论，让学生宛如亲历科学家探索的历程，让学生在切身体会科学探究的一般过程中受到科学方法的教育，理解科学的本质是一个不断发展的长期过程，在这个过程中自然而然地建构了流动镶嵌模型的基本内容，完成了第二个内容的学习。

四、教学目标

（一）过程与方法目标

体验假说演绎方法的应用，总结其一般特征。

体验科学研究的一般过程，写出科学研究的一般步骤。

（二）知识目标：简述生物膜的组成成分

（三）情感、态度价值观目标

使学生认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学：认识到科学发展的曲折性，树立辩证的科学观。

五、教学重难点分析

（一）教学重点

1.科学家对生物膜成分的探索历程

2.体验假说演绎方法的应用，总结其一般特征

（二）教学难点

1.体验假说演绎方法的应用，总结其一般特征

突破：让学生在体会科学研究历史过程的同时，体验假说演绎方法的应用，总结其一般特征，从而达到开展高中生物科学方法教育。

六、教学策略

（一）以生物学史的发展脉络为线索，组织探究性学习

科学家从对细胞膜成分的研究，到细胞膜中磷脂分子、蛋白质分子的分布的研究，再到细胞膜流动性的探索，是一个完整的探索历程，本教学设计以细胞膜成分的探索历程为线索进行教学设计，既能使学生在感受科学探究史的过程中领会假说演绎的科学研究方法，又能避免方法的多样性和科学方法中哲学原理的深奥性所带来的困惑。使之符合初中学生的智力认知水平。

（二）以“探究性学习”方式组织教学

本教学设计根据应用生物学史开展高中生物科学方法教育的教学策略，在教学设计中，要把握“科学史”与“科学方法”这两条主线，按照“①历史现象重现，创设情境，提出問题阶段；②历史观点启发，做出合理假设，渗透具体科学方法；③参考历史证据，验证假说，渗透具体科学方法；④解释历史观念，得出结论，体会科学探究的一般过程。”的步骤组织“探究性学习”的教学过程。

（三）组织小组合作学习

本教学设计根据教学过程需要，以不同的方式对学生进行分组，让学生分组进行讨论或活动，有利于调动学生探究的积极性，探究的参与者在一起相互启发思考问题，收集并分享信息，对比结果，还要一起合作完成小组活动。

七、教学过程

（一）历史现象重现，创设情境，提出问题

动画展示物质跨膜运输的实例，引导学生通过观察动画，回顾生物膜具有什么样的特性？思考“生物膜的这种特性与生物膜的结构是否有关？”形成对生物膜结构的探索欲望。

（二）历史观点启发，做出合理假设，渗透科学方法教育

教师启发提问：探索生物膜的结构，我们首先要清楚生物膜是由什么物质组成的？你们有什么办法弄清楚这个问题？引导学生思考生物膜物质分析的方法，提出自己的观点。

阅读教材科学史资料，体会欧文顿用500多种化学物质一一进行植物细胞的通透性实验，通过对大量实验的观察结果进行总结得出结论的研究过程，体会分析和综合的科学方法。结合欧文顿的实验及结果，根据相似相溶原理，试着分析生物膜的物质组成，做出假设并解释自己的假设。

（三）参考历史证据，验证假说，渗透具体科学方法

教师启发学生思考：假如你是科学家，观察到此现象，根据化学中学过的相似相溶原理，你会得出什么结论呢？（给时间让学生思考回答）

给出并解释欧文顿所做 “生物膜由脂质组成” 的假设，让学生对照自己假设思考其合理性进行取舍。按照学生所持假设不同将学生进行分组，讨论并制定能够验证自己所持假说的验证方案，派小组代表进行陈述。

（四）解释历史观念，得出结论，体会科学探究的一般过程

文字介绍科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。生物分析表明，“膜的主要成分是脂质和蛋白质”的科学史实验。

启发学生：回顾并体会欧文顿得出这一假设都做了什么研究，经历了怎样的过程。（给学生时间思考并讨论回答）

教师总结：在科学研究的过程中，往往是从已知的规律或理论出发，对某些特定的生物学现象、过程做合理假说，最后通过验证方案检验假说的正确性，这种方法就是假说演绎的方法。

八、教学反思

本节课在教学设计上主要突出科学史在开展科学方法教育方面的价值，新教材中增加了大量的科学史内容，本设计以生物膜结构的探索历程为线索，通过精心的策划，按照“应用生物学史开展高中生物科学方法教育的教学策略”，创设问题情境、引导学生分析体验生物膜结构探索的漫长历程，组织“探究性学习”让学生在体验生物膜结构的探索历程的同时，达到科学方法的教育目的，并理解掌握了生物膜流动镶嵌模型学说的基本内容。