潘寶平，車未艾，關(guān)妍妍

當(dāng)前，我國(guó)基礎(chǔ)教育處于改革的關(guān)鍵時(shí)期，正在推行的《中學(xué)生物新課程標(biāo)準(zhǔn)》中要求學(xué)生不僅掌握生物學(xué)的科學(xué)知識(shí)，更需要了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程并培養(yǎng)其科學(xué)創(chuàng)新精神。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者設(shè)計(jì)出了許多卓有成效的課堂教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的歷程，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神。但是，由于目前國(guó)內(nèi)中學(xué)普遍受到設(shè)備條件、師資水平、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)及學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)等諸多條件的限制，使得真正的科學(xué)研究不可能在中學(xué)開展。如何培養(yǎng)出新一代科學(xué)創(chuàng)新人才，已成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)教育和高等教育共同面臨的重要問題。[1]

一、科學(xué)教育的核心內(nèi)容

(一)形成科學(xué)共同體理念

科學(xué)教育的一個(gè)核心內(nèi)容是建立科學(xué)共同體(science community)的理念。建構(gòu)主義有關(guān)科學(xué)研究原形發(fā)展理論認(rèn)為：“要區(qū)分模仿科學(xué)家的科學(xué)活動(dòng)與真正的科學(xué)研究的差別，要使學(xué)生擺脫課堂中模擬‘實(shí)驗(yàn)室中的科學(xué)家’的錯(cuò)覺。因?yàn)榭茖W(xué)研究活動(dòng)并不是單個(gè)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中完成的認(rèn)知發(fā)現(xiàn)，而是在一個(gè)科學(xué)共同體中推進(jìn)的科學(xué)知識(shí)的不斷完善過程。”[2](P100～108)建構(gòu)主義還指出：“科學(xué)發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是一種高層次的大眾建構(gòu)過程，即每個(gè)研究者的成果都應(yīng)該在這個(gè)共同體中公開，并且每個(gè)人又都受益于其他研究者的成果。并且不斷在他人研究成果的基礎(chǔ)上重新審視舊問題和提出新問題。”在這個(gè)共同體中每個(gè)研究者都要遵守公認(rèn)的行為規(guī)范并維護(hù)共同的道德準(zhǔn)則，其中，該公共知識(shí)空間可以是文獻(xiàn)、教材、圖書資料和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)信息等，而作為成員的每個(gè)學(xué)習(xí)者都應(yīng)該將自己的想法或見解通過討論、論壇等方式貢獻(xiàn)到公共知識(shí)空間中。目前，在國(guó)內(nèi)中學(xué)生物課的教學(xué)中，教師一般較為關(guān)注每個(gè)學(xué)生的參與度和探究過程，希望學(xué)生像生物學(xué)家那樣研究生物，像物理學(xué)家那樣研究物理等，即強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的個(gè)人興趣需要、技能發(fā)展和學(xué)習(xí)效果，而相對(duì)忽視了科學(xué)活動(dòng)中的社交結(jié)構(gòu)，尤其不重視公共知識(shí)空間資料的來源、資料的使用要求及每個(gè)人的行為規(guī)范等問題，長(zhǎng)此以往則會(huì)偏離科學(xué)知識(shí)大眾建構(gòu)條件而形成不完整的科學(xué)教育。

(二)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)

21世紀(jì)是生命科學(xué)高速發(fā)展的時(shí)期，更應(yīng)該是高層次生物學(xué)人才輩出的時(shí)代。眾所周知，科學(xué)發(fā)展的原動(dòng)力是不斷創(chuàng)新，而創(chuàng)新則來源于求異思維，需要科學(xué)家在已有的知識(shí)空間中提出新的問題或見解，進(jìn)一步探索解決新問題的答案。國(guó)內(nèi)學(xué)科教育專家曾經(jīng)指出：“科學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在自我更正的過程中積累。”[3]著名學(xué)者李政道在中國(guó)科大演講時(shí)曾說：“最重要的是提出問題，否則，將來就做不了一流工作?！币虼耍缙谂囵B(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考并主動(dòng)提出問題的意識(shí)是構(gòu)建求異思維的基礎(chǔ)，也是中學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教育的重要任務(wù)之一。而能夠提出合乎邏輯的問題不僅需要學(xué)生較完整地理解公共科學(xué)知識(shí)，更需要其具備重新審視傳統(tǒng)理論的意識(shí)和膽識(shí)。目前國(guó)內(nèi)一些中學(xué)課堂中，有相當(dāng)一部分教師樂于設(shè)計(jì)一套“程序”，讓學(xué)生“鉆”進(jìn)去。教師要提哪些問題都已定好，很少給學(xué)生留出一塊自由的天空。課堂氣氛雖然熱熱鬧鬧，但學(xué)生通常只能回答教師提出的問題，沒有自己的思維活動(dòng)空間?？此苹钴S，其實(shí)是由幕后操縱者來控制，學(xué)生無法表達(dá)自身的想法。[4]這種教學(xué)顯然不能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力。

(三)回歸科學(xué)研究原型

生物學(xué)是實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，其自身科學(xué)體系中的原理及定律均來自實(shí)驗(yàn)探索。因此，作為當(dāng)前培養(yǎng)基礎(chǔ)人才的中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少，它不但能夠讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究的過程，更重要的是使學(xué)生真正回歸到自然本身去認(rèn)識(shí)自然。然而，近年來隨著現(xiàn)代教育技術(shù)在我國(guó)的快速發(fā)展，多媒體手段大大豐富了課堂教學(xué)的情境，使得教師很簡(jiǎn)捷地將科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷史的場(chǎng)景和典型的科學(xué)研究路徑展現(xiàn)在課堂上。這種直觀模擬通過空間和時(shí)間的穿越拉近了相關(guān)知識(shí)與學(xué)習(xí)者的距離，使復(fù)雜而漫長(zhǎng)的科學(xué)歷程清晰地回放在學(xué)習(xí)者的眼前，尤其對(duì)某些中學(xué)在實(shí)驗(yàn)條件下不能完成的實(shí)驗(yàn)，具有事半功倍的效果。但由此帶來的問題也逐步呈現(xiàn)，許多教師為了簡(jiǎn)化課前準(zhǔn)備或加快教學(xué)進(jìn)度，以媒體展示來替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象比比皆是，甚至一些必修實(shí)驗(yàn)及課上的演示小實(shí)驗(yàn)也用課件完成，完全違背了生物學(xué)教學(xué)的基本屬性。許多學(xué)者認(rèn)為過度使用這些教學(xué)模擬不能真正展示出科學(xué)家艱辛的科研勞動(dòng)，還會(huì)使學(xué)生形成錯(cuò)誤的概念，把科學(xué)發(fā)展的艱難歷程曲解為奇思妙想或偶然發(fā)現(xiàn)，不利于學(xué)生了解現(xiàn)實(shí)科學(xué)研究的艱苦和挫折。國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)大學(xué)的教授甚至認(rèn)為，作為理科杰出性人才的培養(yǎng)，有必要從中學(xué)階段就開始進(jìn)行真正地科研訓(xùn)練，讓他們親身接觸各種實(shí)驗(yàn)以體驗(yàn)科學(xué)研究的過程。在中學(xué)得到基本培訓(xùn)后考入大學(xué)，隨后走進(jìn)教授的科研實(shí)驗(yàn)室，在導(dǎo)師的熏陶下學(xué)會(huì)真正地科研創(chuàng)新工作，為其今后成為學(xué)科拔尖人才提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、生物科學(xué)教育的實(shí)施策略

筆者通過比較國(guó)內(nèi)外中學(xué)理科教學(xué)的過程，提出幾點(diǎn)建設(shè)性的意見，旨在為一線生物教師提供科學(xué)創(chuàng)新訓(xùn)練的補(bǔ)償性措施。

(一)訓(xùn)練創(chuàng)新潛質(zhì)

教師在中學(xué)生物教學(xué)中，在保證課程知識(shí)內(nèi)容學(xué)習(xí)的前提下，要把培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)提出問題的意識(shí)擺在一個(gè)重要的位置。在課堂中至少要把握以下環(huán)節(jié)：首先，要善于創(chuàng)設(shè)民主寬松的課堂氛圍，設(shè)置學(xué)生主動(dòng)提出問題的情境，允許學(xué)生提出和保留個(gè)人見解。其次，要有足夠的課堂討論空間，教師的總結(jié)性語言也要留有一定開放性，不需要過度地進(jìn)行結(jié)論性評(píng)價(jià)，因?yàn)榭茖W(xué)發(fā)展也是在不斷自我否定的。再次，教師要學(xué)會(huì)利用各種科學(xué)史料引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生求異思維，不僅局限于課本的統(tǒng)一答案。只有讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)會(huì)思考問題、形成主動(dòng)自覺的問題意識(shí)，才是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新品質(zhì)的重要前提。

例如，在人教版高中《生物》(2)第3章《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》的教學(xué)中，教師在引入艾弗里(O.Avery,1944)等的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)時(shí)，特別需要指出當(dāng)時(shí)艾弗里提出的肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子實(shí)驗(yàn)，未能引起科學(xué)界的足夠重視，因?yàn)樵S多人懷疑轉(zhuǎn)化因子中起作用的是蛋白質(zhì)，認(rèn)為只是艾弗里當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)未能檢測(cè)出來，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生潛在質(zhì)疑；隨后分析赫爾希與蔡斯(A.D.Hershey & M.Chase,1952)的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察噬菌體的增殖過程，逐步揭示DNA應(yīng)該是主要的遺傳物質(zhì)，但教師在歸納問題時(shí)還要提出普魯西納(S.B.Prusiner,1982)提出的朊病毒(Prion)概念，因?yàn)樵摪l(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)在生物界又引起了軒然大波，有許多人懷疑該病原物中應(yīng)該還有遺傳物質(zhì)——核酸，只是普魯西納未能檢測(cè)出來。這種異向質(zhì)疑能夠使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)發(fā)展過程中的否定之否定規(guī)律[5](P161)，形成科學(xué)探索無止境的創(chuàng)新意識(shí)。

(二)了解科學(xué)規(guī)則

目前國(guó)內(nèi)學(xué)校的學(xué)生一般在大學(xué)高年級(jí)甚至研究生學(xué)習(xí)階段才接觸到科學(xué)共同體的理念。如在科研選題、論文答辯、文章發(fā)表、基金申請(qǐng)、專利申報(bào)等時(shí)都要參考其他研究者的文獻(xiàn)成果，并且都要接受同行專家的評(píng)議。這時(shí)學(xué)生方真正體會(huì)到科學(xué)領(lǐng)域要有自己的思想，同時(shí)必須接受同行的監(jiān)督。有關(guān)科學(xué)共同體教育在國(guó)外中學(xué)(甚至小學(xué))教學(xué)中已經(jīng)出現(xiàn)，如國(guó)外中學(xué)每個(gè)學(xué)期需要學(xué)生有獨(dú)立完成的專題報(bào)告、階段小論文、研討會(huì)發(fā)言等。其中各個(gè)環(huán)節(jié)均要求學(xué)生自行查閱參考資料，標(biāo)注引用文獻(xiàn)，闡述自己和別人的觀點(diǎn)，提出個(gè)人的不同見解等，這些環(huán)節(jié)也是國(guó)內(nèi)中學(xué)科學(xué)教育需要彌補(bǔ)的部分。因此，教師在組織中學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)過程中，不僅要關(guān)注每個(gè)學(xué)習(xí)者的探究活動(dòng)，而且要有意識(shí)地逐步建構(gòu)學(xué)生的科學(xué)知識(shí)共同體理念，搭建學(xué)生學(xué)習(xí)的交流空間，利用民主的課堂氛圍讓學(xué)生有機(jī)會(huì)公開自己的見解，并能夠相互點(diǎn)評(píng)、置疑、改進(jìn)、豐富和匯總，最好能延伸出新的科學(xué)問題，使學(xué)生在公共知識(shí)空間增長(zhǎng)的同時(shí)得到自身知識(shí)增長(zhǎng)。

另外，誠(chéng)信是衡量一個(gè)社會(huì)文明與進(jìn)步程度的重要標(biāo)志[6](P1)，中學(xué)生正處在道德判斷和行為規(guī)范形成的關(guān)鍵時(shí)期，因此，對(duì)中學(xué)生的科學(xué)道德意識(shí)的引導(dǎo)也是生物課堂教學(xué)需要貫徹的內(nèi)容之一。

(三)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

生物學(xué)作為實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，在現(xiàn)行的中學(xué)生物教學(xué)中，除課程指定的必要實(shí)驗(yàn)外，有條件的學(xué)?？梢栽鲈O(shè)一些反映現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，如DNA的酶切與電泳觀察、隨機(jī)引物的PCR擴(kuò)增、紫外分光光度計(jì)檢驗(yàn)核酸等，這類實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生理解高中課本中抽象的微觀知識(shí)。另外，一些隨堂演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中也經(jīng)常起到事半功倍的作用。如初中生物《動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)》一節(jié)中進(jìn)行雞翅解剖，能夠揭示動(dòng)物肌肉間的拮抗作用及其與骨的連接方式；《綠色植物與生物圈水循環(huán)》一節(jié)用有色溶液培養(yǎng)菠菜、芹菜等植物，能夠直接顯示植物吸水、運(yùn)輸和蒸騰過程等，這些直觀的實(shí)驗(yàn)演示是課堂語言不能替代的。

總之，中學(xué)生物教師要正確把握學(xué)科知識(shí)與能力教育和科學(xué)思想教育的相互關(guān)系，在生物課程的教學(xué)中將二者相互穿插并有機(jī)地結(jié)合在一起，在完成課程教學(xué)目標(biāo)時(shí)要兼顧學(xué)生科學(xué)思維訓(xùn)練，教學(xué)中切勿疏漏科學(xué)規(guī)則教育，盡最大可能地開設(shè)實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)出新世紀(jì)的生命科學(xué)創(chuàng)新型人才。

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