挖掘生物科學(xué)史,培養(yǎng)學(xué)生探究能力

周守標(biāo) 余韻

摘要： 科學(xué)史本身蘊(yùn)涵著豐富的課程資源。現(xiàn)行生物教材中有關(guān)科學(xué)史的內(nèi)容，大多以實(shí)驗(yàn)介紹的形式呈現(xiàn)，在實(shí)際教學(xué)中，可以把科學(xué)家們的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成探究性的課題，讓這些知識(shí)成為學(xué)生再發(fā)現(xiàn)和再創(chuàng)造的過(guò)程。學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過(guò)程，了解科學(xué)家是怎樣發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不僅了解歷史，更重要的是領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞： 光合作用科學(xué)史探究性學(xué)習(xí)提出問(wèn)題分析問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

生物科學(xué)是由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識(shí)體系，是在人們不斷探究的過(guò)程中逐步發(fā)展起來(lái)的，所以科學(xué)史本身蘊(yùn)涵著豐富的課程資源。將生物科學(xué)史融入生物課程，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，能沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)及其研究方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有重要意義。

《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。在探究性學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)探究是一個(gè)重要手段，生物教材中有關(guān)光合作用的科學(xué)史內(nèi)容，是以實(shí)驗(yàn)介紹的形式呈現(xiàn)的。在實(shí)際教學(xué)中，可以把科學(xué)家們的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成探究性的課題，學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過(guò)程，領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)探究能力。

現(xiàn)結(jié)合光合作用的科學(xué)史和探究性學(xué)習(xí)的基本過(guò)程，我將想法總結(jié)如下。

一、提出問(wèn)題

科學(xué)的任何發(fā)展和進(jìn)步，為我們解決問(wèn)題的同時(shí)，都會(huì)引發(fā)新的問(wèn)題。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師可以適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提出問(wèn)題。如比利時(shí)科學(xué)家海爾蒙特柳樹(shù)稱重的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了植物的生長(zhǎng)不是僅依賴土壤，那么，影響植物生長(zhǎng)的還有什么？英國(guó)科學(xué)家普利斯特利證明植物可以更新空氣，為什么有人重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，卻得到了相反的結(jié)論？在科學(xué)證實(shí)植物的光合作用需要光以后，我們不禁要問(wèn)：光能哪里去了？在清楚了光合作用的原料有水和二氧化碳，產(chǎn)物中有氧氣后，我們是否想弄清楚產(chǎn)物氧氣中的氧到底來(lái)自二氧化碳還是水？等等。我們可以在科學(xué)發(fā)展中發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題。在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，才有探究的動(dòng)力。

二、作出假設(shè)

提出問(wèn)題以后，同學(xué)們基本上都能根據(jù)自己對(duì)光合作用的了解作出正確的回答。這時(shí)要提醒學(xué)生，在科學(xué)發(fā)展史上，發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題的當(dāng)時(shí)，人們并不知道正確的答案，他們可能會(huì)誤入歧途，也可能會(huì)有正確的回答，但即使他們回答正確，在當(dāng)時(shí)能判斷正確與否嗎？充其量只是推測(cè)、假說(shuō)而已，它的正確性還需要實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)答案很重要。

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生從多方面完善實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案。首先，實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊欢ㄒ鞔_，然后要清楚實(shí)驗(yàn)自變量和因變量的關(guān)系，能找到在當(dāng)時(shí)條件下可行的觀察或測(cè)量變量的方法，能列出實(shí)驗(yàn)的重要步驟，選擇合適的材料用具等。

1.材料用具的選擇

實(shí)驗(yàn)的成功與否，能否恰當(dāng)?shù)剡x擇實(shí)驗(yàn)材料用具很關(guān)鍵。如恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)，在眾多可進(jìn)行光合作用的植物中，他為什么偏偏選擇了水綿這種低等植物？為什么又選用了好氧細(xì)菌？它有什么作用？在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生分析原因的同時(shí)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)材料用具恰當(dāng)選擇的重要性。

2.方法步驟的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)的方法步驟需要精心設(shè)計(jì)，可行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案有利于得出正確結(jié)論，促進(jìn)科學(xué)的不斷發(fā)展。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程能反映出學(xué)生分析能力和解決問(wèn)題能力，同時(shí)在討論制訂方案及學(xué)習(xí)分析科學(xué)家們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，學(xué)生的探究能力會(huì)得到進(jìn)一步提高。

如在恩格爾曼證明光合作用的場(chǎng)所是葉綠體的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以討論恩格爾曼為什么把臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的黑暗環(huán)境中？為什么選擇極細(xì)的光束照射水綿？如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)？在薩克斯證明光合作用的產(chǎn)物中有淀粉的實(shí)驗(yàn)中，為什么要把綠葉先在暗處放置幾小時(shí)？這個(gè)實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有遵循實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則？實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別進(jìn)行了怎樣的處理？在探究光合作用釋放的氧氣是來(lái)自二氧化碳還是水的探究課題中，如何區(qū)分二氧化碳中的氧和水中的氧？如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)？如何收集植物釋放的氧氣并檢驗(yàn)？等等。

學(xué)生在學(xué)習(xí)和討論中領(lǐng)悟科學(xué)家們的思維過(guò)程，再發(fā)現(xiàn)再創(chuàng)作，領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)探究能力。

四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

當(dāng)然，科學(xué)史中涉及的實(shí)驗(yàn)，大多無(wú)法重復(fù)，但這并不意味著全部無(wú)法重復(fù)。比如普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，薩克斯的實(shí)驗(yàn)就具有可操作性，雖然實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已知，但說(shuō)實(shí)驗(yàn)和做實(shí)驗(yàn)是兩回事。在實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施過(guò)程中，不僅能鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，而且將促進(jìn)良好的科學(xué)品質(zhì)的形成，認(rèn)真操作，仔細(xì)觀察，實(shí)事求是地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。所以教師應(yīng)當(dāng)積極鼓勵(lì)和幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)可以交給生物興趣小組同學(xué)在課外完成。

上面列舉了生物科學(xué)史對(duì)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)可能產(chǎn)生的影響。不僅光合作用的發(fā)現(xiàn)史如此，教材中有關(guān)科學(xué)史的素材還有很多。當(dāng)然，科學(xué)史的教育價(jià)值遠(yuǎn)不止這些。科學(xué)史本身是豐富的教育教學(xué)資源，在教學(xué)中，教師要善于帶領(lǐng)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去挖掘，正確、恰當(dāng)?shù)靥幚砜茖W(xué)史，使靜態(tài)教條式的歷史活起來(lái)。學(xué)生從科學(xué)史中不僅了解歷史，更重要的是領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)探究能力。

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