基于科學史探究的生物課堂教學策略

谷輝

科學是一個發展的過程，自然科學的核心是探究。隨著新課程改革的實施、推進，高中生物課堂教學發生了很大變化：老師經常會運用教材中的科學史材料進行探究，不再單一地追求知識目標的實現，更重視知識的形成過程，越來越關注情感態度與價值觀的教育。但是筆者在教學與聽課中發現一些不合理的現象：對科學史材料生搬硬套、教育功能挖掘不夠、定位不準，價值不能充分體現；教學形式單一、呈現材料過于頻繁，學生參與度不高；設計不合理，使學生的思維脫離了科學的探究過程……要想避免以上問題，基于科學史探究的教學應該使用恰當的教學策略，才能取得較好的教學效果，否則熱熱鬧鬧的課堂就是“為了探究而探究”，成了“偽探究”。

一、“情感態度與價值觀”策略

科學史上的一個小故事往往就是探究的興奮點，比如“人類紅綠色盲的發現”、“促胰液素的發現”、“王致和的臭豆腐”等。在教師創設的情境中，為學生的質疑和探究做好了“預熱”。有時在結束了教學的主要內容后，教材中的“科學史話”、“科學家的故事”等內容都是開闊視野、激發學習熱情、形成積極學習態度的閱讀好材料。在探究過程中，及時的交流、評價也是不可或缺的環節，如：“生物膜的流動鑲嵌模型”，追溯科學史，其辯證、對立沖突甚至是錯誤的觀點都是建立正確科學觀不可缺少的部分。激發學生探究興趣，形成主動、積極的探究態度，樹立正確的科學價值觀，是基于科學史探究不可忽視的策略。

二、實驗重演、活動實踐策略

生物學知識來源于實踐，特別是實驗。科學史上許多典型的實驗是生物學家智慧的結晶，包含豐富的科學思想和科學方法。在科學史上有許多簡單的、經典的實驗在教學中就可以重演，譬如筆者在教授“植物生長素的發現”時，就用小麥的胚芽重演了達爾文、詹森、拜爾等實驗。新課標人教版教材中還安排了不少與科學史探究相關的其他活動，“人類紅綠色盲”的調查、“孟德爾遺傳定律”的模擬實驗、“遺傳密碼的破譯”的類比分析、“DNA分子結構”中模型構建，等等。

這些實驗和活動，有時作為探究的線索貫穿始終，有時是探究的一部分、解決某一教學難點，親身重演實驗、參與活動使得探究具有參與性、真實性、挑戰性。

三、“資料分析—問題討論”策略

基于科學史的探究實際上是一種模擬的科學研究，更多的時候，教師能夠提供給學生的是科學史上的研究資料，利用這些資料進行思維探究是科學史與課堂教學有機結合的形式。

“資料分析—問題討論”策略能有效地解決教學重點和難點。比如“酶的作用和本質”一節的教學，教師應當按時間線索呈現“酶的發現史”上的研究資料：巴斯德和李比希關于酒精發酵的爭論、畢希納的“無細胞體系”實驗，薩姆納、切赫和奧特曼的研究成果。以“資料分析—問題討論”的形式進行探究，逐步揭示酶的化學本質和作用，讓學生在探究過程中建立起酶的概念。再如：“DNA半保留復制的實驗證據”中梅賽爾—斯特爾的實驗，因為難度較大，教師可以組織學生分析資料、展開討論并解決相關問題：該實驗能否定“全保留復制模型”嗎？可以排除“彌散復制模型”嗎？實驗結果支持哪種DNA復制模型？如果實驗繼續進行，讓大腸桿菌在14N培養基上再繁殖一代，提取DNA進行CsCl梯度離心，結果會怎樣？通過解決這些問題推測DNA的復制模型。

四、適時滲透和完整探究策略

前面提到的種種適時滲透策略，可以有效地展開教學和解決教學重難點，科學史探究有時可以引入完整的探究案例，如“孟德爾的遺傳定律”、“DNA是主要的遺傳物質”、“植物生長素的發現”等。

完整的科學史探究一般具有縝密的線性思維和嚴謹的探究環節。比如“植物生長素的發現”，探究的思維軌跡就是“問題—探究—新問題—再探究”。資料的組織和呈現就應該以此作為線索貫穿始終。教學中應該充分利用科學史重演的每一個“節點”，從現象到本質逐漸深入，否則探究中反映出的邏輯思維會出現“空白”和“跳躍”。從環節來看，探究從“與向光性有關的部位”開始到“感光部位”、“刺激的屬性”再到“刺激與胚芽鞘彎曲生長的關系”，幾乎每一步都具備完整的探究環節：提出問題、做出假設、設計實驗、進行實驗、分析結果、得出結論、表達和交流等。課堂教學受到時間和空間的限制，不可能也沒有必要面面俱到，這就需要教師精細地進行安排，不同的節點有所側重，培養科學研究方法和能力。

隨著新課程的深入推進，在生物課堂教學中把生命科學史與探究學習整合起來，不僅有助于學生理解生物學知識、理論的產生和發展，更重要的是促進了學習方式的改變。認知性學習目標、技能性學習目標、體驗性學習目標的完美統一正逐漸成為基于科學史探究教學的更高追求。