利用科學(xué)寫作促進(jìn)生物學(xué)概念轉(zhuǎn)變的嘗試與思考

張大海

摘要：科學(xué)寫作是科學(xué)教育的有效路徑，通過(guò)科學(xué)寫作，教師可以了解學(xué)生原有的科學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，提高認(rèn)知效率，促進(jìn)前概念向科學(xué)概念發(fā)展。本文基于科學(xué)寫作在生物學(xué)概念轉(zhuǎn)變中的作用，闡述并舉例說(shuō)明了如何在生物學(xué)教學(xué)中開(kāi)展科學(xué)寫作教學(xué)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)寫作；生物；概念轉(zhuǎn)變

中圖分類號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2015）07-033-2

一、科學(xué)寫作的概念和內(nèi)涵

科學(xué)寫作是指學(xué)習(xí)者通過(guò)解釋、組織、回顧、反思或連接科學(xué)知識(shí)的書(shū)寫與記錄等形式，經(jīng)過(guò)整合建構(gòu)的學(xué)習(xí)方式以理解和掌握科學(xué)知識(shí)的過(guò)程。在科學(xué)寫作的過(guò)程中，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)文字、圖形、數(shù)字等符號(hào)，將自己所習(xí)得的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和思想進(jìn)行個(gè)性化的闡釋并加以呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)與他人的溝通和交流。

科學(xué)寫作并不是簡(jiǎn)單的“提取——呈現(xiàn)”過(guò)程，因?yàn)閷懽髡咴趯懽鬟^(guò)程中會(huì)對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行解釋加工、組織統(tǒng)整以及反思評(píng)價(jià)等，這些認(rèn)知活動(dòng)會(huì)激活寫作者原有的知識(shí)和理念，聯(lián)結(jié)處于最近發(fā)展區(qū)的相關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的、個(gè)性化的獲取和重構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)建立個(gè)人的科學(xué)理解。因此，科學(xué)寫作是一個(gè)“意義化”的過(guò)程，如能在教學(xué)中充分發(fā)揮科學(xué)寫作的功能，將會(huì)極大地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

二、科學(xué)寫作與概念轉(zhuǎn)變教學(xué)

生物學(xué)概念是從眾多的生物學(xué)事實(shí)中歸納、推理所得出的一般性結(jié)論。作為生物學(xué)科學(xué)思維的基本元素和科學(xué)溝通的重要載體，生物學(xué)概念歷來(lái)是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。說(shuō)生物學(xué)概念是教學(xué)中的重點(diǎn)是因?yàn)樗闹匾裕f(shuō)生物學(xué)概念是教學(xué)中的難點(diǎn)則是因?yàn)閷W(xué)生在概念學(xué)習(xí)中會(huì)遭遇前概念的阻礙。

在教學(xué)實(shí)踐中不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生進(jìn)入課堂前經(jīng)常就已經(jīng)具有了對(duì)某些生物學(xué)事實(shí)和生命現(xiàn)象的觀點(diǎn)、解釋，這些觀點(diǎn)和解釋往往是片面的，甚至是錯(cuò)誤的，這種在接受正規(guī)的科學(xué)教育之前所形成的觀點(diǎn)和解釋就是前概念。這些前概念的存在會(huì)對(duì)科學(xué)概念的學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響，因此，引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)從前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變就成了生物學(xué)教學(xué)中的重要課題。

波斯納等人的研究表明，概念轉(zhuǎn)變需要兩個(gè)條件：一是學(xué)生要認(rèn)識(shí)到原有概念的不足，并產(chǎn)生認(rèn)知沖突；二是新概念要比原有概念更合理、更豐富，且更易于理解。科學(xué)寫作非常切合概念轉(zhuǎn)變的要求，是促進(jìn)學(xué)生的前概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的有力工具。這是因?yàn)樵趯懽鬟^(guò)程中，學(xué)生將會(huì)提取加工、反思評(píng)價(jià)自己的前概念，這有助于充分認(rèn)識(shí)自己的相關(guān)前概念的實(shí)際狀態(tài)，暴露出它的局限性和謬誤，從而引發(fā)認(rèn)知沖突；同時(shí)，學(xué)生在習(xí)得新概念后，再進(jìn)行科學(xué)寫作時(shí)，新概念會(huì)使得推理更具邏輯性，敘述也更順暢連貫，這一過(guò)程能使學(xué)生認(rèn)識(shí)到新概念的合理性和豐富性，從而促進(jìn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變。

三、利用科學(xué)寫作促進(jìn)生物學(xué)概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)設(shè)計(jì)案例

1.教材及學(xué)情分析。

在該節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，學(xué)生通過(guò)第二章“基因和染色體的關(guān)系”的學(xué)習(xí)，已經(jīng)理解并掌握了“基因在染色體上”這一結(jié)論，并且知道染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)。同時(shí)，結(jié)合初中階段的學(xué)習(xí)及日常的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生頭腦中已經(jīng)形成對(duì)遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)的初步認(rèn)識(shí)，但這種認(rèn)識(shí)往往停留在感性認(rèn)識(shí)的水平，甚至?xí)幸恍╁e(cuò)誤的概念。本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于讓學(xué)生理解肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和操作，以及實(shí)驗(yàn)證據(jù)與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，在此基礎(chǔ)上形成DNA是主要的遺傳物質(zhì)的這個(gè)穩(wěn)固且富于建設(shè)性的科學(xué)概念。

2.教學(xué)流程設(shè)計(jì)。

為此，筆者決定采取啟發(fā)式科學(xué)寫作教學(xué)策略開(kāi)展教學(xué)，設(shè)計(jì)了如下的教學(xué)流程。

根據(jù)此流程，相關(guān)的科學(xué)寫作被分成三個(gè)部分：

教學(xué)前的科學(xué)寫作：這一階段的科學(xué)寫作主要目的在于探查學(xué)生的前概念水平，從中發(fā)現(xiàn)典型的錯(cuò)誤概念或模糊認(rèn)識(shí)，以便在教學(xué)過(guò)程中用學(xué)生作品作為交流研討的對(duì)象，引發(fā)學(xué)生的思考。

教學(xué)中的科學(xué)寫作：這一階段的科學(xué)寫作在課堂教學(xué)時(shí)實(shí)施，學(xué)生根據(jù)教師所提供的啟發(fā)式科學(xué)寫作工作單列出的寫作提綱，以教材或其他文本為學(xué)習(xí)資源，采取“小步快跑”的方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的建構(gòu)性理解，并在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。

教學(xué)后的科學(xué)寫作：這一階段則的主要目的是引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行回顧，反思自己的概念轉(zhuǎn)變過(guò)程，將新概念與前概念進(jìn)行統(tǒng)整，并檢驗(yàn)新概念在解釋現(xiàn)象和問(wèn)題解決中的有效性，從而實(shí)現(xiàn)概念強(qiáng)化。同時(shí)，教師也可通過(guò)閱讀學(xué)生的科學(xué)寫作作品來(lái)檢測(cè)自己的教學(xué)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.科學(xué)寫作工作單設(shè)計(jì)。

為保證寫作教學(xué)的順利進(jìn)行，筆者還設(shè)計(jì)制作了相關(guān)的科學(xué)寫作工作單，工作單以問(wèn)題作為組織寫作的工具和線索，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)觀察和記錄科學(xué)現(xiàn)象，嘗試?yán)矛F(xiàn)象得出結(jié)論或?qū)碚撨M(jìn)行質(zhì)疑和思辨。工作單可以看作是學(xué)生完成相關(guān)科學(xué)寫作的支架，教師通過(guò)工作單的制作來(lái)保證學(xué)生的科學(xué)寫作學(xué)習(xí)圍繞相關(guān)主題進(jìn)行，教師則可對(duì)學(xué)生的寫作內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)和點(diǎn)撥。本節(jié)內(nèi)容的科學(xué)寫作工作單如下：

學(xué)習(xí)主題：DNA是主要的遺傳物質(zhì)

寫作內(nèi)容教師評(píng)價(jià)

教學(xué)前寫作通過(guò)前一章的學(xué)習(xí)，你已經(jīng)知道染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體，而染色體是主要由蛋白質(zhì)和DNA組成，根據(jù)你的理解，蛋白質(zhì)和DNA兩者中哪一種才是遺傳物質(zhì)？你為什么這么認(rèn)為？有沒(méi)有令人信服的證據(jù)？

學(xué)生寫作：略

教學(xué)中寫作1.格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的步驟是如何設(shè)計(jì)的？實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？得出了什么結(jié)論？

2.艾弗里對(duì)格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)做了哪些改進(jìn)？實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何？得出了什么結(jié)論？

3.請(qǐng)對(duì)兩位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

4.為何“轉(zhuǎn)化因子”就是遺傳物質(zhì)？

5.為何在艾弗里的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明DNA是遺傳物質(zhì)之后，還有人對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論表示懷疑？

6.簡(jiǎn)述噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。

7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果中放射性物質(zhì)的分布說(shuō)明了什么？用圖解的方式解釋噬菌體的繁殖過(guò)程。

8.噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)和艾弗里的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想有何共性？得出的共同結(jié)論是什么？你認(rèn)為這一結(jié)論有說(shuō)服力嗎？

9.“DNA是生物的遺傳物質(zhì)”這一結(jié)論普遍適用于生物界嗎？為什么？

學(xué)生寫作：略

教學(xué)后寫作1.通過(guò)學(xué)習(xí)，你對(duì)生物體的遺傳物質(zhì)的看法有哪此改變？

2.在必修一的學(xué)習(xí)中，你已經(jīng)知道細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳，通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，你對(duì)這一觀點(diǎn)有何新的認(rèn)識(shí)，請(qǐng)?jiān)诜肿铀缴辖忉屵@一觀點(diǎn)。

學(xué)生寫作：略

4.教學(xué)效能分析。

在教學(xué)前寫作環(huán)節(jié)，大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為DNA是生物的遺傳物質(zhì)，但基本都不能給出合理的證明，但是問(wèn)題提示了研究遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)的思路，引發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中的寫作環(huán)節(jié)，利用了工作單中的環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題作為支架，學(xué)生逐步深入地展開(kāi)思維活動(dòng)，通過(guò)激疑、分析、歸納和綜合，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力，并在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了由前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)變；而在教學(xué)后的寫作環(huán)節(jié)，則將學(xué)生已經(jīng)習(xí)得的科學(xué)概念應(yīng)用到新的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)前后知識(shí)的銜接和融通，讓學(xué)生感受科學(xué)概念比前概念具有更大的合理性和更廣的適用范圍，使科學(xué)概念得以強(qiáng)化。整個(gè)的教學(xué)過(guò)程，各環(huán)節(jié)既清晰又互動(dòng)，學(xué)生的前概念在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)其心理活動(dòng)及其外在的寫作行為轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)概念，充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，取得了很好的教學(xué)效果。

四、利用科學(xué)寫作促進(jìn)概念轉(zhuǎn)變應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

1.充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與科學(xué)寫作的積極性。

生物學(xué)科學(xué)寫作是一種對(duì)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)機(jī)依賴性很強(qiáng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，只有充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性，才能最大程度地發(fā)揮科學(xué)寫作的價(jià)值，因此，實(shí)施生物學(xué)科學(xué)寫作教學(xué)，首要的條件是讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到寫作活動(dòng)中，教師應(yīng)讓學(xué)生理解科學(xué)寫作的過(guò)程就是一個(gè)深層學(xué)習(xí)的過(guò)程，可以有效地促進(jìn)學(xué)業(yè)水平和成績(jī)的提高。

2.合理設(shè)計(jì)科學(xué)寫作的主題和任務(wù)。

要想通過(guò)科學(xué)寫作有效地實(shí)現(xiàn)生物學(xué)概念轉(zhuǎn)變，寫作的任務(wù)和內(nèi)容必須經(jīng)過(guò)審慎的設(shè)計(jì)，不能讓科學(xué)寫作變成簡(jiǎn)單的課本內(nèi)容的摘錄或抄寫，而是要讓學(xué)生在寫作過(guò)程中，充分思考與主題相關(guān)的已有概念，重新進(jìn)行組織、統(tǒng)整和比較，使其可以將新習(xí)得的知識(shí)通過(guò)同化和順應(yīng)整合到原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中。

3.注重發(fā)揮寫作過(guò)程中教師的引導(dǎo)作用。

在科學(xué)寫作訓(xùn)練過(guò)程中，教師應(yīng)扮演好作業(yè)設(shè)計(jì)者、目的說(shuō)明者、寫作引導(dǎo)者以及作品評(píng)價(jià)者等多重角色。學(xué)生不是天生的寫作者，特別是在進(jìn)行科學(xué)寫作教學(xué)的開(kāi)始階段，學(xué)生往往傾向于使用教材上現(xiàn)成的內(nèi)容進(jìn)行寫作，這時(shí)，教師應(yīng)選擇從一些形式簡(jiǎn)單、要求較低的寫作入手，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用自己的話來(lái)表達(dá)對(duì)知識(shí)的理解，而在學(xué)生掌握了一定的寫作技巧之后，可以選擇要求較高的寫作形式。