美国科学教育标准中的生命科学教育.doc

美国科学教育标准中的生命科学教育为了适应时代发展的要求，美国出台了美国国家科学教育标准，该标准对生命科学教育从系统论观点上作了详尽的阐述。1 目标美国国家科学教育标准的明确目标是培养具有良好科学素养的公民。作为其有机组成部分的生命科学教育同样也要为这一目标服务。这里的有科学素养是指对各种事物具有提出、发现并回答问题的能力，理智地参与公众对话和辩论的能力，倾听和尊重不同见解的能力。对国家决策所赖以为基础的科学问题进行识别并提出有科学依据的见解的能力，根据信息源和产生信息的方法对信息可靠程度进行评估的能力。通过对科学素养具体内容的理解，我们将对美国生命科学教育目标有比较清晰的把握。根据上述目标及学习者的身心发展规律确定了以下的内容安排。2 内容安排 美国国家科学教育标准对各年龄段的学习者学习生命科学内容，作了明确规定。具体如下：21 幼儿园至4年级的学习内容为 生命体的特性、生命体的生命周期、生命体与环境。皮亚杰认为幼儿常采用拟人化的方法来解释生命体，小学低年级的孩子往往会以运动为特征来定义生命，随着孩子对生命体接触的深入他们会逐渐结合饮食、呼吸和生殖等概念来定义生命。在这一过程中，他们将逐渐抛弃原有的拟人化生命观，最终实现对生命科学初步的理解。幼儿园至4年级孩子的生命与家庭、学校等环境密切相关，他们往往会通过接触具体的生物及其生存环境来理解生命的概念。这时期孩子的心理特点决定着他们往往会提出诸如“植物怎样找到吃的东西？一共有多少种不同的动物？为什么有些动物会吃别的动物？最大的植物是什么？恐龙到哪里去了？”之类的问题。学习者对这阶段的经历和活动将为他们今后学习诸如进化、遗化、细胞、生物圈、生命体的相互依赖、生命体的行为、生命系统的物质和能量等知识奠定扎实的基础。22 58年级的学习内容为 生命系统的结构和功能、繁殖和遗传、调节和行为、种群与生态系统、生命体的多样性与适应性。就认知水平而言，这阶段的学习者要实现对生态系统及细胞知识层面理解。从技能方面来看，学习者的观察和调查要逐渐由定性转向定量，而且要不断将计算机、概念模型和数学模型加入到他们的学习中。另外，随着58年级学习者细微调节运动肌技能的获得，对他们熟练使用光学显微镜并准确描述他们所看到的现象提出了新的要求，这一技能的获得将为他们学习细胞和微生物初步知识提供有效的支持，同时也为他们高中阶段理解分子生物学奠定扎实的基础。研究表明这一时期学习者由于他们自身的发育将有助于他们更好地理解人类生物学知识。因此，教师要以人体器官协同工作为背景，向他们介绍结构与功能相适应的一般概念。比如以小肠的结构与其消化吸收功能相适应为例，让学习者具体理解生命系统中的结构与功能相适应的原理。关于遗传知识，此期学习者将由关注可观察的特征逐渐转向理解遗传物质携带遗传信息的观点上。另外，学习者对生态系统及其相关知识的理解足以使教师引入营养级和能量流动的概念，但值得注意的是有些学习者可能会被相关知识的图表和流程图弄得晕头转向。教师还会发现学习者对生态系统的一些普通概念（如种间关系和种内关系）的理解多半是基于日常经验，而不是从科学层面上对此加以解释。许多学习者还会把生物适应性特征的形成理解为这是生命个体有意识适应变化环境的结果。综上所述，这一时期教师应该培养学习者从感性理解生命科学逐渐转向理性地对待生命科学。23 912年级的学习内容为 细胞、生物的进化、生命体的相互依赖性、生命系统中的物质能量和组织、有机体的行为。通过幼儿园至8年级的学习，学习者已经培养出了对生命科学的基本理解力。在此基础上，学习者将吸收更多抽象的知识（例如脱氧核糖核酸的结构和功能）更为广泛的理论（例如生命的进化）等，来扩大他们对生命科学的理解。总而言之，这一阶段的学习者的理解范围应该既要包括微观（如分子）又要包括宏观（如生物圈）两方面的知识。一般说，该年龄的学习者已知道物种的概念，并且能把它作为生命体分类的基础，但是很少有学习者会理解物种遗传的基础。尽管学习者声称他们知道细胞，但是他们可能会说生命体是由细胞构成而不是由分子组成，因为学习者往往把分子只与物质科学联系起来。学习者往往会对进化的基本概念感到困难。例如，他们往往不理解自然选择，因为他们没有把种群中新变异的出现与这些变异对物种长期生存的潜在影响联系起来，学习者甚至会把新变异归因于生命体的需要、环境条件和用途。对此教师要通过教学改变学生对自然选择过程的误解。此外，分子生物学是21世纪一个主要的前沿科学。因此，学习者要注重对生物化学基础知识的学习。综上所述，这一时期教师必须选择适合的内容来最大限度提高学习者对生命科学的理解力。3 教学方法的调整 在生命科学教学中，教师要把注意力放在学生对科学知识、科学观念和科学研究方法的了解和运用上，引导学习者开展积极主动和延伸性的科学探究。具体方法如下：31 讨论 围绕某一问题学习者分头准备，然后集中讨论，得出结论。基本操作程序为：明确问题学习者酝酿讨论答辩启发释疑总结提高。比如学习者在学习环境保护、生命进化等知识时，让学习者在教师的引导下先提出明确的主题“先发展经济后保护环境”还是“先保护环境后发展经济”“生物是经过漫长的地质年代进化而来”还是“生物由神创造而来”，然后进行有效分组，在分组的基础上让学习者分头寻找论据，在学习者准备妥当的基础上进行辩论。在不断争辩的过程中学习者会不断产生新的问题，又在教师的指引下不断解决问题。在此基础上不断提高自身对生命科学的理解力。这不但能实现在学习过程中不断地评价学习者的学习状况，而且能让学习者在此过程中学会相互合作共同承担学习责任。在学习过程中培养起环境保护意识和生物进化的意识。32 实验探索 学习者运用学过的生命科学知识，针对某一研究的问题，提出假设，设计实验方案，验证假设，从而获得知识、发展能力的一种教学模式。基本操作程序为：提出问题作出假设设计方案实验检验推广应用。例如：“观察SO2对植物的影响”实验，通过下列问题，如当SO2在大气中超过一定浓度后，是否对植物造成伤害？SO2的浓度越高，植物受害是否越严重？越幼嫩的组织是否对SO2敏感性越高？等问题让学习者对实验原理、实验器材、实验步骤和现象记录及数据处理方法等进行探究。这一过程有助于学习者科学实验能力的培养。值得一提的是美国国家科学教育标准强调学习者对误差的探究和实验数据处理方法的探究。它要求教师引导学习者从实验原理和实验方法角度探究产生系统误差的原因，从实验操作和获取数据等各个环节产生偶然误差的原因，在此基础上进一步探究减少误差的方法。在实验数据的处理方法上要求学习者理解：对于实验中记录下数据有哪些处理方法？各种方法的优缺点是什么？选用哪种处理方法较合适？等。33 实践 在教师组织下，学习者走出课堂，通过实地考察、动手操作，把所学知识运用于实践，在实践中探索从而获取新知识，发展创新能力的一种活动模式。基本操作程序为：确定实践内容实地考察查阅资料完成作品交流展览。比如在学习生态系统知识的时候，可以让学习者在实地考察的基础上理解生态的基本概念和各种生物间的相互关系。在此基础上让学习者撰写考察报告和设计生态模型，然后通过相互交流进行学习。3. 4 信息检索、总结 在教师的引导下，学习者根据课题、利用信息源（如图书馆、互联网等）、查找和收集相关信息、分小组讨论和总结、培养自我学习的一种活动模式。基本操作程序为：提出检索和要求查找相关信息源收集整理信息发表交流。比如让学习者调查近两年来生物工程的发展状况。通过这一活动要培养学习者如何进行人员的合理分配？如何进行合作？如何有效获取资料？如何进行资料的整理？如何将自己的检索结果与他人进行交流等诸方面能力。当然在这一过程中教师还应该让学习者理解这一活动的意义，通过这一活动让学习者要用发展的眼光看待问题，理解科学探究的渐进性和艰巨性。在这一活动中还可以让学习者运用统计软件对生物工程的进展作必要的分析，以直观的形式展示自己的搜索结果。4 学业成果评价方法 在生命科学教育中对学习者的学业评价注重多元评价，在量化评价的同时结合质性评价。具体的评价方案如下。41 把评价工作和学习者的学业成果与科学教育目标联系在一起，学习者的学习成果包括考试成绩；每天的笔记：撰写的报告、图表、数据、物理模型和数学模型；收集的自然标本。从上述各方面推断学习者对生命科学的理解力。42 诱导学习者对一些开放性问题进行解释并对解释作出合理的分析，根据学习者对问题看法的深度来评价学习者的学业成果。 比如：根据学习者回答下列内容对其学业成果进行评价。 把一些潮湿的土壤放入一个洁净的广口玻璃瓶中，再把一棵健康的绿色植物种植在土壤中并将瓶盖拧紧，然后把广口瓶放在窗口以接受阳光的照射，瓶内的温度保持在1617 。那么你认为植物能够活多久呢？请运用有关知识作一个预测，并且证明这一预测的合理性。如果对预测没有把握，那么就应该在证明合理性的过程加以说明，而且要告诉我们你需要哪些信息才能更好地进行预测。你应该知道，此题正确答案并不唯一。对于该问题，各年龄段的学生者都可以回答，