发掘生物教材中的创新教育功能

发掘生物教材中的创新教育功能

在传统的观念中，中学生物学教材的功能只是单一的“知识源”，教材的教学法功能未能充分发挥。其结果，教学法的功能完全由教师个人去发挥，随意性大，预期效果难以保证。 20世纪80年代末期以前的高初中生物教材都是这样，以汇编“基础知炽”为己任，而且所谓知识都是“得到公认”的“正确无误”的科学结论与事实，20世纪90年代以后编的某些版本教材仍然还有采用这一模式的。教材中的实验、练习等其它内容，只是附带的，或者干脆没有。如1978年恢复高考以后遗传概率分析一直是要求学生掌握的重要内容，但几个版本高中教材连一道例题都没有，上课时有的教师补充例题，有的不补充，做了补充的，所选例题难度也不一样，教学效果就参差不齐。另外，教材在表述方式上也历来是结论式的，其中的结论被视为颠扑不破的“科学真理”，表现出不可动摇的仅威性。因此当科学进展，有些结论发生了变化，甚至被推翻淘汰时，由于教材结论未变，教师仍只能照本宣科，致使学生把谬误当成真理。所以在中学生物课程中实施创新教育，首先必须对传统教材进行改革，以科学真理的绝对性和相对性的辩证统一为原则，以培养创新能力，发展综合素质为目标，以发掘教材的教学法功能为途径，改革教材的内容和形式。
　　一、改革教材内容

　　传统的教材内容对学生发展所起的作用是单一的“打基础”的作用。对于创新教育来说这是远远不够的。从创新的角度考虑，以往中学生物教材在内容上至少存在两个方面的问题。第一，知识相对陈旧。因为传统观点的影响，教材更新周期长的影响等原因，新观点、新技术、新方法很难纳入中学教材。尤其是有争议的新观点更不可能编入教材，可是生命科学大量的创新经历表明，创新不仅需要“公认无误”的经典的基础知识，更需要最新的知识进展作为基础，那些“不确定性”较强的有争议的结论或观点往往给创新带来契机。第二，教学内容组成单一，仅仅包括本学科的“双基”。科技创新的实践告诉我们，仅有本学科的“双基”是绝对不够的，还需要大量跨学科的东西，需要大量实践的东西，比如需要科研、产业、市场的知识与实践等，再如需要许多通用的或学科专门的方法技术。此外创新所需要的怀疑、批判等创新精神，直觉、求异等创新思维能力，都不是单靠“双基”的传授就能培养的。所以创新需要更为广阔的教材内容作为基础，作为保障。由此可见，实施创新教育首先要改革教材内容。应该说人教社新版高中试验本教材在这方面做了很好的有益的尝试。从内容上考虑，适应创新教育的教材应该具备如下功能：

　　1．基础功能

　　即给学生提供创新所必须的基础知识和方法技术，特别是对创新起着直接推动作用的新知识、新技术。实现这一功能就要求教材能够及时跟上学科发展的步伐，及时更新陈旧的教学内容，补充必要的新知识。这么做，即便学生不直接参与创新，对其较好地理解和适应科技、经济、社会的有关创新也是大有稗益的。而要做到这一点，又必须解放思想，打破陈规旧习的束缚。比如，在美国能源部（Departineni of Energy）等单位的赞助下，美国课程研究机构BSCS从1992年至1998年先后设计了四个相互补充的“基因组（教学）模式（Genome Modu1eS）”，把科学家正在进行的“人类基因组计划（The human Genome project），一个宏伟的著名的科研项目的最新动态和相关内容及时纳入了中学生物学课堂，使学生跟上科学创新的步伐。如果按照我们过去的习惯，这种正在进行之中的、尚无最终结果的研究根本不允许编入中学教材，显然我们在教材内容的选择处理上过于保守。只有彻底摒弃这些保守的思想，教材才有可能真正帮助学生打好创新的基础。正如有的专家指出的，“课程的设置和各门学科的内容不是一成不变的，它要随着科学技术和文化的发展而不断变化、更新内容，使课程内容能够跟上科学技术文化的发展。”“并且要考虑到21世纪科学文化发展的趋势，才能跟上发展的步伐。”

　　2．素材功能
　　
　　即能够给学生的创新活动提供必要的素材。实现这一功能就要求教材能依照不同年级学生、不同层次创新活动的目标、特点和规律，选编相关的内容。1996年出版的美国《国家理科教育标准》明确提出“学习科学是要学生做什么，而不是把什么做好了提供给他们。”既然要学生做什么，那就不仅要布置做的任务，还要提供做的素材。

　　例如人教社新版高中教材（试验本）编入了植物的向光性与感应性实验设计的内容，首次将设计教学引入中学课堂。以向光性实验设计为例，提供的素材，包括有关向光性的一些实例和概念、实验材料和用具，如幼苗和锡纸、不透光的纸盒。应该说教材的这一改革对创新能力的培养开了个好头。但遗憾的是在创新素材方面，个别地方有越俎代庖之嫌，个别地方又显得不足。例如，不透光的盒子完全可以让学生自行设计，以提供创新的余地，又可检验其实验条件设计的严谨性，而在方法步骤的提示上又太简单，部分学生可能无从下手。笔者看到美国文献介绍高中的同一设计，盒子就要求学生自行选择或制作，但要求不透光，故有人选择装胶卷的塑料盒，因为它们已被证明是不透光的，这一选择过程锻炼了学生严谨的科学思维能力。所以提供创新素材是教材改革中值得研究的问题。

　　3.样榜功能　　

　　即能够给学生的创新活动提供典型的样榜或范例。学生进行创新活动是培养其创新能力的重要途径，由于缺乏经验和必要的技能，必须给他们提供样榜，使其从仿效创新开始，逐步发展到独立的原创创新。为此，教材应能比较清晰地勾画出一个个创新活动的基本过程，特别是创新要素如何重组，新构想、新观点、新方案如何闪现等。诸如DNA双螺旋发现的过程、克隆羊诞生的过程等就可以经过恰当简化处理，编入中学教材。过去的教材也有科学史的例子，但多数侧重于宣传科学家不怕困难、刻苦钻研等精神，创新过程体现较少或体现的力度不够。人教社九年义务教育初中教材和新版高中教材（实验本）都编入了一些体现创新过程的实例，值得提倡。当然还应有更多的不同的方式。例如，能否提供范例后再安排相应的仿创活动，以真正发挥范例的作用。

　　4．引导功能
　　
　　即能够引导学生对特定课题进行探索，实现创新。学生创新当然是要他们自己独立提出先前从未有过的想法、观念、方案、模型、实物等，但学生的创新能力毕竟是从零开始，从低到高逐步发展的，决不可能指望他们在某一天内突然具备高超的创新技能。要想促进学生创新能力尽快发展，就需要加以引导。中学教材也应该具有这一功能。比如上述植物向光性实验的设计，美国高中通过一定提示，要求学生不能仅用一侧小孔做出的结果得出结论，而要用前后左右四个孔做四组或先后四次实验，才能综合得出实验结论，最后还要再在盒子顶端开孔，把四个侧孔全封闭加以验证。由此锻炼学生从一组实验现象才能得出实验结论，通过验证加理性思维才能从实验结论得到一般结论的科学思维。创新能力也从朦胧的原始意识发展到能实用的阶段，无论是对学生今后升学，还是对学生走向社会都是非常有用的。

　　二、改革教材内容的表述方式

　　我国传统的生物学教材之所以是结论式的教材，另一重要原因是教材的表述方式。首先，重要知识概念均以不容置辩的定义形式出现，遣词严谨，似乎滴水不漏，其结果教师只能死扣字眼地教，学生只能原封不动地接受，别无选择。这种貌似严谨的表述方式带有很大的副作用，严重阻碍了学生创新精神和能力的发展。例如人教社1997年新版高中生物（实验本）在谈到细胞核核孔时写道“大分子物质可以自由通过核孔而进入细胞质内”，这种绝对结论式的表述，有可能误导学生认为大分子物质都可以自由通过核孔，必然影响他们今后对核孔选择性运输功能的理解。显然这样的表述对学生创新能力的培养十分不利。笔者曾从一所农业大学聘请一位博士生导师给中学教师迸修班讲学，学员竟以他对一个概念前后三次表述所用词语不同为由，认为他“教学水平太差”，可见传统教学模式危害之深。其次，以往中学生物学教材都习惯于知识概念的罗列，很少考虑知识发现或发明的过程，更谈不上对学生自身认识过程的引导、启发和促进，这是教材表述方式的第二个缺陷。这样除去深度广度上的区别外，大、中、小学的生物学教材、自然教材几乎一个模式，忽略了中、小学生发展的迫切切需要，当然也无从谈起创新。笔者曾看到国外一本生物学教材以活动定位的方式表述“脉傅”的概念，从搭脉、测量脉博等一系列活动的指导开始，引导学生认识理解脉搏概念及其产上的机理，进而掌握之。学生在学习过程中，无形中发展了探索、创新的能力。国内有些教材也借鉴了类似的做法，但在“看一看，想一想”等活动之后，紧接着又是明确严谨的结论式表述，似乎舍此不能让学生掌握知识概念。其结果是很多教师根本不要学生看和想，很多学生也根本不愿去看去想，依然以直接背诵结论定义取代之。由此可见要实行创新教育，教材的表述方式非改革不可。笔者认为下列表述方式值得参考借鉴。

　　1．不同观点对比表述

　　学生的创新离不开批判性思维，求异思维，但是学生不可能天生具备这些能力。同样要从仿效开始。教材如何才能提供仿效的样板和“批判”、“求异”的途径呢？较好的办法之一是适当引进不同观点间的争论，让学生体会科学家是如何提出不同观点，如何进行科学争论的，科学真理是如何从争论中诞生的。这是对传统中学教材编写观的挑战。传统观念认为中学教材只能收入得到一致公认的结论，避免搅乱学生的思想。其实这恰恰是把科学教育当成科学知识传递过程的错误观点的典型反映。历史上高中生物学教材曾经有过尝试，虽然不够彻底，但毕竟是一次良好的尝试。1964年版高中教材曾同时介绍了有关遗传机理的相互对立的两种理论：孟德尔—摩尔根理论和米丘林理论。事实表明这一做法并未引起学生思维混乱。再如以后的教材同时例举了有关生物进化的拉马克理论和达尔文理论（虽然在处理上尚待改进）。我们完全可以在这一经验基础上进一步探索和改革，创出教材的全新局面。问题是要注意选择一些并非全对全错的对立观点，注意体现观点与证据之间的联系，不要急于在文字表述中肯定一方，否定另一方。

　　2．不强求统一结论的问题式表述

　　教材在内容和表述方式上改革的另一种形式，是可以借鉴发现法的学习材料，少量知识在处理时，只留下问题，不得出统一结论，让学生自己去思考。有兴趣者还可自己去设法验证，尤其是高中教材或初中高年级的教材完全可以这样做。现有部分教材己有尝试，但都放在“课外读”、“课后实验”之类的栏目中，力度还很不够，生物科学的飞速发展以大量的事实表明，许多公认的结论具有时间性和阶段性，过了一定时间，便可能得到新的证据，使原有结论发生重大改变，甚至被推翻。如细胞分裂中染色体运动的动力问题，高中新版教材仍很绝对地说是“纺锤丝牵引着染色体（子染色体）运动”，细胞生物学界对此结论己有许多证据提出反对意见，教材如此绝对地下结论不利于学生今后接受新观点，也不利于创新精神的建立。我们主张这样的问题可用留下问题的方式来表述，因为在中学阶段染色体运动动力问题不是理解重点内容的关键。留下问题的方法，最大的优点是可以教育学生认识证据条件与结论的关系，学会运用证据和条件推导结论，从而具备创新的基本功。丁肇中曾说，科学的发展是多数服从少数，科学要有进展是极少数人把所有人的观念推翻，才能前进。留下问题，不强求统一结论可以培养学生在科学辩论中不迷信多数，坚持科学证据的自信心，有利于学生创新能力的提高。

　　3．活动定位式表述

　　如前面“脉搏”一课的表述方式，就是典型的活动定位表述式。课本指导活动，以活动求得对知识的理解，而不明确给出结论，对学生来说就是一种创新活动。它可以一步一步地引导学生独立地或分组地通过探索去“发现”隐含的结论，加深对知识和科学过程的理解，掌握一定的基础知识和方法技术。这样的表述“迫使”学生通过自己的活动学到知识，创新技能便会得到锻炼。

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