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    生物学教学中的科学阅读策略
    发布时间:2016-12-22 浏览量:1160
    王 荐 
    (华东师范大学教育科学学院 ,上海200062 )
    摘要:生物学教学担负着培养学生科学阅读能力的任务。在生物学教学中可以运用相关科学阅读策略培养学生科学阅读能力,包括以科学概念为中心的科学阅读策略、以信息为中心的科学阅读策略、对反思性质文本的科学阅读策略、基于科学史的科学阅读策略。
    关键词:生物学  科学阅读  策略
      生物学教学的宗旨之一是“发展学生的科学素养”。诺里斯和菲利普斯认为科学素养包括“在所有阅读过程中所需的概念、技能、理解和广泛的价值观。”这与叶圣陶先生讲的“教是为了不教”异曲同工,在学生的终身学习能力中,阅读能力的培养是最重要的。在我国教育界,普遍认为发展学生阅读能力是语文课的任务,近年来如何在生物教学中培养学生科学阅读能力,许多一线教师做了有益尝试,并有许多论文发表,纵观这些论文,一般都局限于具体阅读课本的技巧,缺乏从策略的(中观)层面来探讨如何发展学生科学阅读的能力。其实科学阅读过程同一般阅读过程一样,也是一个完整的心理活动过程,包括语言符号的感知和认读,新概念的同化和顺应,阅读材料的理解和记忆等各种心理活动因素。同时,它还是一个不断假设、证明、想象、推理的积极能动的认知过程。
    一、 以科学概念为中心的科学阅读策略
    这种阅读的任务是帮助学生建构科学的概念,它既可以用于新课教学,也可应用于高考复习过程之中。
    1. 概念定义构图(Concept Definition Mapping)。这种策略是施瓦茨于1988年提出的,旨在帮助学生掌握课文中的科学概念。例如在新课学习“基因突变”一节前,可以出示下图1,要求学生通过阅读,完成填空。在此过程中,教师引导学生从课文及插图中寻找答案,完成概念建构。在学习完成后,学生一般能顺利画出以下概念定义构图。(见图2)
                   图1                                                              图2
      构建概念定义图也可以用于复习过程中,教师可以引导学生将分散在不同章节中的内容通过核心概念串联成珠,以完成知识体系的构建。例如染色体的知识是随着学生的深入在不断完善发展的。所以在复习过程中可要求学生跨章节阅读,通过比较、梳理,有关染色体的概念就会清晰起来。
    2. 学生VOC策略(student Vocabulary of Context Strategy)
    这种策略在学生不能正确认识科学概念时非常有效。这种策略主要由以下几个方面组成:
    A、 在文本中这个概念出现在哪个句子中?
    B、 根据概念出现的上下文背景,你能猜测概念的含义吗?
    C、 这个概念与同类概念如何区别?
    D、 这个概念的关键词是什么?
      例如“单倍体”这个概念,学生很难理解,尤其是课文给出的定义比较抽象(体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体),但应用VOC策略后,学生一般能顺利地将单倍体与二倍体、多倍体分离开来。他们通过阅读课文找出了关键词:由卵细胞或花粉(都是生殖细胞)直接发育而成。他们用自己的话写下了对单倍体的理解:只要是由生殖细胞不经过受精而直接发育成的个体都叫单倍体,而单倍体自然成因是由卵细胞直接发育成的新个体(例如雄峰),人工培育是由花药离体培养而得到,单倍体不一定只有一个染色体组,染色体组的数量取决于它原来的个体。
    二、 以信息为中心的科学阅读策略
      这种策略主要应用于以获取信息为主要目标的阅读活动之中。也是科学史应用于生物学教学之中常用的教学策略。通过阅读相关科学史,有助于学生认识科学的本质以及生物知识在不断“猜测――证伪――建构”这个循环过程中不断走向完善的历程,有利于学生亲近科学,接受科学文化的熏陶,受到科学方法和科学思想的启迪。
    1.KWL阅读策略
      这种阅读策略围绕以下三个问题展开:What I Know,Want to learn,Learned。让学生带着问题来阅读,能培养学生从众多信息中获取有效内容的能力,提高阅读的指向性和有效性,这种能力在网络阅读时代显得尤为重要。例如,在学习遗传密码知识后,我们将课文上的阅读材料(遗传密码的破译选学材料)作为学习内容,要求采用KWL模式进行学习。学生首先通过一则通过莫尔斯密码来翻译一段电报的游戏,初步理解了密码的含义,然后围绕三个问题展开自我阅读:什么是遗传密码?遗传密码是如何破译的?遗传密码有哪些特点?这三个问题始终引领着学生在阅读时沿着当年科学家的工作思路而展开,他们在这里学习到克里克以T4噬菌体为材料通过类比分析加科学实验的方法证明了遗传密码应由三个碱基组成,它能编码1个氨基酸;尼伦伯格和马太独辟蹊径,采用蛋白质体外合成技术首先通过多聚尿嘧啶核苷酸导致多聚苯丙氨酸的合成,从而破译了首个密码子UUU,它对应于苯丙氨酸。在随后的研究竞赛中,科拉纳用寡核苷酸UG聚合成多核苷酸UGUG……,结果发现合成了半胱氨酸和缬氨酸,从而确定了UGU和GUG两种密码子……通过阅读,学生深深折服于科学家的智慧和高超的科研艺术,同时深刻领悟到尼伦伯格和马太的实验同样遵循从简单到复杂的实验设计思想。
    2.WEE模式
      WEE模式是(Wondering,Exploring,Explaining)三个英文字母的首字母。按照该模式教学策略要求,在阅读前教师应引导学生完成“我想知道的”栏目内容的填写。然后提供机会,让学生动手探究,在科学探究基础上,阅读课文及教师提供的课外材料,完成对疑问的解惑过程,达到知识完善的目的。例如在“影响酶活性的条件”一节中,某同学最后完成的情况如下文。
                        “影响酶活性的条件”科学阅读报告
    一、 我想知道的?
    1、影响酶活性的条件有哪些?
         2、温度、PH如何影响酶的活性?
    二、 探究
    设计对照实验,用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。
    三、 解释
    1、 影响酶活性的条件有温度、PH等。
    2、 酶在最适PH、最适温度条件下活性最强。
    3、 在最适温度以下,酶的活性随温度升高而升高,但温度过低时,酶的活性受到抑制。超过最适温度,酶的活性随温度升高而降低,在高温时,酶会因结构破坏而失活。
    4、 在最适PH以下,酶的活性随PH升高而升高,超过最适PH,酶的活性随PH升高而降低,即在偏酸、偏碱的情况下,酶的活性下降。在过酸、过碱的情况下,酶会因空间结构遭到破坏而永久失活。
    三、对反思性质文本的科学阅读策略
      反思性质科学文本常指在科学发展中存在争论的内容,例如进化论、生物伦理等,对这些内容的学习,讨论网(Discussion Web)是一种行之有效的教学策略。教师应引导学生在阅读中把对立双方的理由一一罗列出来,启发学生独立思考,在阅读思考的基础上提出自己的观点。例如在阅读“转基因生物与食品安全”一节后,学生写出了以下讨论网内容,并表达了自己的观点。
    正方:转基因生物与食品是安全的。
    理由:所谓“实质性等同”概念是对转基因农作物安全性评价的起点;国际、国家都制定了严格、严谨的安全性评价,确保了转基因食品的安全;目前只在极少数转基因作物中出现了能致人过敏的蛋白,没有证据证明转基因食品中其他成分的改变对人体有不利影响;转基因食品(例如大豆)在美国、欧盟、日本、俄罗斯和中国都已经被吃超过10年,经过了人群长时间的检验。中国农业部已经发文要求大力推进转基因产业,说明转基因食品没有问题。
    反方:转基因生物与食品是不安全的。
    理由:反对实质性等同;担心出现滞后效应;担心侵犯了消费者的知情权;担心出现新的过敏源,也许会影响部分人群的健康;担心营养成分改变;把动物蛋白基因转入农作物是不是侵犯了宗教信仰者或素食者的权益;转基因食品的危害可能会在长久以后才出现。
    结论:不必担心转基因食物的安全性,转基因食物潜在的安全隐患,在技术上是可以克服的。
       在学习进化论时,笔者偶然得到教会反对进化论的宣传册子,里面列举了大量例子来证明上帝创世纪的真实性,自圆其说,颇能迷惑人,笔者就针锋相对从进论论著中选择了对这些实例的科学解释,同时印发给学生,引导他们两相对照认真阅读,结果学生兴趣大增,运用讨论网技术,一一揭示了神创论的荒谬,坚定了进化论的思想。
    神创论观点:上帝用亚当身上肋骨创造了夏娃;上帝在短期内创造了世间万物;各种生物之间无亲缘关系。
    进化论观点:男女身上骨骼都为206块;不同物种化石在地层中出现时间有先后;胚胎学,比较解剖学(同源器官)有力证明生物由共同原始祖先进化而来,所以在胚胎发育初期相似,由于环境不同,在进化过程中同源器官逐渐出现了形态和功能上的不同。
    结论:地球上各种生物是由共同祖先经过漫长的时间逐渐演变而来的,各种生物之间有着或远或近的亲缘关系。
       为了将阅读成果进一步巩固扩大,教师引导学生写一封给罗马教皇的信,运用所学知识驳斥神创论的荒谬,宣传进化论的正确。学生兴致极高,我们再组织学生以小组为单位,相互交流所写信件,使科学阅读活动收到最大的效果。在此基础上,再向学生推荐《达尔文是对的吗》等课外读物,进一步激发学生科学阅读的兴趣。
    四、基于科学史的科学阅读策略
      1997年,英国学者孟克和奥斯本提出将科学史和科学哲学融入科学课程的教学策略,这种教学策略是基于学生大量阅读科学史材料从而激发学生的兴趣,又能促使学生利用科学史资源做进一步的探究式学习,从而使学生切身感受到什么是科学发现,科学知识是如何发生的。但在中国由于国情的不同,教学时间的限制,不能利用课堂时间进行大量的科学阅读,笔者就将自己有关科学史的藏书放在教室一隅,设立了图书角,倡导学生课外阅读,做读书笔记,收到了极好的效果。在这里学生可以读到:《诺贝尔奖百年鉴丛书》(一套二十多本),《生命科学史》(洛伊斯·玛格纳),《生物学的历史》(孙毅霖),《生命奇葩》(王於良等),《科学发现者丛书》,《科学探索者丛书》(一套二十多本),《科学的旅程》(雷·斯潘根贝格),《科学美学思想》(徐纪敏),《科学方法丛书》,《生物学方法论》(李建会),《科学思想史》(林德宏),《科学史》(丹皮尔),《自然科学史》(梅森),《科学大师启蒙文库》,《新知文库》,《生物学核心概念的发展》(王永胜),《双螺旋》(沃森),《基因论》(摩尔根),《巴斯德传》(帕特里斯·德布雷),《生物学思想发展的历史》(迈尔)等共计80多本图书。
      一位同学在读了《生命的问题》一书后写道:贝塔朗菲创立的机体论一扫生物学中机械论的狭隘和活力论的虚无,用系统论的观点揭示了生命的本质在于开放性,自我调整性,节律、自动活动性,它的机体论为科学的统一或科学的整体化提供了新的方法论。另一位同学在读了薛定谔的名作《生命是什么?》后对生命哲学产生了浓厚的兴趣,立志将来研究科学哲学。正是由于我们倡导阅读课外科学读物,学生在学习生物学知识时往往能从科学的本质来总结归纳,闪耀出科学理性思辨的光芒。例如在讨论艾弗里用DNA体外转化肺炎双球菌成功后,为什么还要用(DNA+DNA酶)来做对照实验。学生能从逻辑学的角度分析:用DNA转化成功,说明DNA是转化的充分条件,而非必要条件;用DNA+DNA酶转化未成功,进一步说明DNA是转化的必要条件,两相印衬,才能说明DNA既是转化充分条件也是必要条件,这样才能雄辩地证明遗传物质是DNA,而非其它物质。又如在学生眼里,无论是样方法,标志重捕法,还是红细胞法不再是种群调查的具体方法的知识碎片,在阅读过程中对这些方法背后蕴含的科学方法的思索,帮助他们加深了对“抽样统计”这一统计思想的理解。
      美国学者尤尔在1987年全美科学教育协会60届年会上指出:“阅读能力直接影响科学学习,在科学教学中,阅读也扮演着重要的角色,科学阅读能力的提升直接作用于科学成就的取得。”国际阅读学会曾在一份报告中指出:阅读能力的高低,直接影响到一个国家和民族的未来。因此生物学教师应将培养学生阅读能力作为己任,积极开拓学生阅读领域,从课本向课外读物延伸,从课内向课外拓展,从文本向网络扩展,通过卓有成效的多样化的教学策略,提升学生科学阅读能力,最终实现科学素养目标的全面达成。
      参考文献:
      [1]蔡铁权,陈丽华.2010.科学教育要重视科学阅读.全球教育展望,39(1):73~78
         
         本文发表于《教育理论与实践》2016年2期
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