基于高中生物科學史培養學生科學探究素養的研究

王園 齊向英

摘要：培養學生的科學核心素養是高中生物學課程標準的理念。將基礎生物科學知識融入到生物科學教材，利用生物學科學史等的教學方法提升廣大學生的基礎生物科學知識素養。教師首先要充分認識并做到生物科學史的探究對高中學生來說的重要性，本文通過深入研究分析中國人民高教2016年版普通高中生物學科必修課程的基礎生物學與科學史相關內容，生物科學探究素養研究現狀以及得到的一些啟示。

關鍵詞：生物科學史 科學探究素養

20世紀60年代施瓦布正式提出"探究學習"，并對探究學習作了大量研究。他在"科學即探究"思想的基礎上提出"科學探究教學"。施瓦布提出了生物探究教學模式：呈現調查的領域和方法、明確問題、思考問題、提出假設、思考解決困難的途徑或者重新設計實驗或用不同的方法組織數據;得出結論。"科學探究教學"強調學生是主動、積極的探究者，教師是具有反思能力的指導者，教師要引導學生探究科學的多樣性[1]。

一、中學生物科學史應用現狀

1.1生物學與科學史學者可以將其作為學校課堂教學導入的重要材料，為廣大學生提供創設良好的課堂學習環境情景

高中生物這門專業學科在其中的所可能蘊含的都是具有眾多的的科學性和邏輯性較強的高中生物科學專業術語，若是單純死板地向部分高中學生直接深入灌輸具體這些生物專業術語背后的所可能蘊含的具有相關高中生物學科的基本原理，很可能會導致使部分高中學生由此進而產生"生物學習枯燥、乏味"等類似的科學邏輯推理錯誤和對生物類的學習專業術語錯誤觀念，并對其所在進入高中生物這門課以后學習的這種人生性和長遠性及其職業發展將來都會對其產生非常不利的消極心理學和消極影響。

這就必然要求學校高中生物化學教師在組織開展具體的對生物化學專業術語等專門知識點的探究教學時，想方設法充分激發高中學生對這一專業知識點的積極學習主動興趣與探究積極性，使得他們發自內心真正能夠形成一種積極主動投入探究的良好學習動機。所以，將與學生所學學科內容密切直接相關的學校生物社會科學史教材作為課堂教學導入的重要材料，可在一定很大程度上可以達到精心為廣大學生自身創設良好學習生活情境、增強學校生物學習活動趣味性的良好教學效果。很顯然，這一改革措施既希望有利于輕松有效實現學校生物科學課堂的主動導入，又希望能以開展學習生物情景活動為導入契機，最大限度更快地誘發學生對掌握相關領域生物科學知識和濃厚生物學習活動興趣及高漲生物學習興趣積極性的快速迸發與長久維持。

例如，在學習"牛胰島素"這一基本知識點時，教師可以向班級學生例舉新中國成立初期，我國一名生物物理科學家關于一種人工合成乳糖結晶大白牛乳糖胰島素的生物科學實驗技術成果相關史料：1982年我國一名生物科學技術工作者將一種人工合成的代謝產物乳糖注入一個實驗用小白鼠體內，以此對其治療效果與否進行科學測驗。實驗研究結果顯示：因為體內的一種胰島素突然分泌增多，白鼠突然發生了一種生理上的強烈驚厥興奮反應，這事實表明，我國著名生物醫藥科學家所最新研制出的一種人工合成酶的產物就是這種具有正常生命周期活力的一種人工合成產物胰島素。學生在初次看到這一切的史料時，就很好奇，開始進行小組討論與老師交流：關于牛奶的胰島素到底指的是一種什么樣的物質？牛奶的胰島素對多種小白鼠疾病有如此強而顯著的治療效果，對于其他人體來說是否也可以存在同樣的治療效果呢？牛磺酸胰島素究竟可以應用于哪些類型人體功能疾病的積極預防治療呢？如此，就通過上述各種生物教學史料的綜合運用巧妙為全體學生自身創設了一個毫無疑問的良好生物課堂學習活動情境，使得全體學生在該學習情景中對"牛胰島素"這一基本知識點的理解、學習實踐探究活動興趣與學習積極性能夠充分的被動激發與自我調動，自覺且主動地將自身的認識思維及學習注意力全部時間精力集中投入到下一次課堂上對知識點的詳細分析講解中，真正取得了一舉多得的良好生物課堂教學活動效果。

1.2生物科學史可以提高學生的科學探究能力

教師在教學時，不能停留在過去的教學模式中，應改變局限于傳授理論知識的教學模式，讓學生從中體驗到科學探究的過程。生命自然科學史教材蘊含了豐富的理論探究實踐過程論和實例，可為培養廣大學生的理論探究實踐能力提供良好的教學素材。借助生物科學史進行教學，能有效調動學生的科學探究興趣。通過滲透生物科學史的教學方式，能讓學生認識到隱匿其中的原理與規律，進而深刻領會生物學知識。例如在學生講授"孟德爾的豌豆雜交實驗（一）"時，教師是否可以科學史為基礎創設情境，讓學生假設自己生活在孟德爾那個時代，和他一起開辟了一塊土地，那么要想知道植物雜交后代的性狀與母本有何關系，該如何做呢？該選用哪種植物？又該研究植物的哪一對或哪些性狀？對植物進行培育的時候需要注意什么？進行什么不同的處理？基于以上問題讓學生設計實驗方案并做出假設，對雜交實驗的探究過程進行演繹與推理，驗證自己的假設是否正確，最后運用批判性思維去分析自已實驗設計思路是否正確、所使用的方法是否科學等，利用現今我們所擁有的技術條件，可以優化實驗方法或改進探究過程，以及從今日的科學發現來審視，孟德爾所得出的結論是否依然準確，有無局限性等等。角色代入會讓學生有更深刻的情感體驗，對科學探究過程進行演繹與推理可幫助學生活躍思維，形成自己的思維體系，最后的分析與評價有利于培養學生的批判性思維和創造性思維，提升學生的科學思維素養[2]。

1.3生物科學史為學生學習探究提供范例

科學的教育核心價值是科學探究，新教學課程中要倡導探究性課堂學習，但探究性課堂學習不是全部的課堂教學活動。教學首先要培養學生獲取一定的基礎知識，其次教學應不斷培養學生通過獲取獲得知識的多種方法，具備獨立解決實際問題的知識能力。充分利用現代信息網絡技術與自然生物學和科學史料相結合可以提高學科課堂教學工作效率。學生通過課堂學習了解生物學科學史。知曉現代科學的技術本質和現代科學技術研究的基本方法，明白現代科學家如何發現實際問題并提出解決實際問題的基本方法。如在學習研究植物生長素的科學發現進化歷程時，利用現代信息網絡技術作為展示場景模擬科學家如何探索植物生長素的過程，引導學生大膽進行猜想，再用代數排除法一步步進行推論一直到學生得到正確的結論[3]。

1.4生物科學史培養學生多學科知識的綜合應用能力

現代科學工程技術許多創新成果的取得，都認為是多層次學科技術交叉綜合運用的必然結果。例如，通過實驗學習孟德爾的植物豌豆莢雜交分子實驗，領悟分子假說理論演繹等方法的各種科學理論思路和各種數學方法的實際應用：以DNA生物分子基本結構的數學模型系統構建過程為數學依托，體會分子物理學、生物化學與數學和生物分子結構生物學等不同學科的各種交叉運用。使學生明確自己認識并做到了生物學與其他相關學科的知識交叉相互滲透，利于學科知識相互綜合，形成一個知識共享網絡。同時這也有利于充分培養學生掌握科學的工作思維模式方法，鍥而不舍的進取精神，以及學生善于借鑒前人的研究成果和與他人團結合作的精神品質。

二、啟示

創設科學史情境。教師在進行科學史教學過程中，應引導學生“回到過去”。所有的科學探究都有其時代背景，我們不能以現代的目光去理解過去的事情。科學史的發展具有時代局限性，我們應理解當時科學家所處于怎樣的環境背景。在科學史教學中應幫助學生從史料中獲得普遍性的東西，如科學研究過程、理性思維方法等。科學史教學是為了幫助同學們更好的理解科學和科學探究，能進行科學探究實踐。

內容選擇上少而精。教師應對科學史料有選擇性的在課堂中呈現，不同科學史料教學應有不同的側重點，并非每個科學發現過程的歷史都要在課堂中呈現。例如在《植物生長激素的發現》一節的生物科學史，我們教學時應側重于達爾文、鮑森·詹森和拜爾以及溫特的實驗，通過設置問題串層層引導學生理解生長素的含義和生長素發現的過程，并通過科學史的學習歸納出實驗設計的一般原則。課堂教學中的問題可以延續，也許就是科學材料史不僅要少而精，并且還要有內在的科學線索可以貫穿其中，所以要提出的問題一定要層層突出深入，以利于還原自然科學知識不斷形成的全過程，促進廣大學生對基礎知識的正確掌握和對自然科學的深入理解。

在整個傳統的生物教學模式當中雖然也會有很多的教學問題，但是因材施教這一類的教學策略對于教育者來說無疑是非常重要的，在整個傳統生物教學的學習過程當中，每個年級學生對于有關生物的具體學習知識基礎也都是不一樣的，所以教師在傳統教學的學習過程當中往往還會遇到很多的教學問題，想要有效解決這一個個問題的話教師往往可以將他的生物科學史課程貫穿在整個傳統教學的過程當中，讓每個學生可以根據自己的實際學習情況需要來自行決定自己想要學習的具體課程進度。教師在進行這些相關知識內容上的講授之后，學生就可以在課后針對自己的實際問題而繼續進行其他知識方面的學習，而對于學習實踐能力比較差的學生則可以在課后根據之前教師在本次課堂上所講的相關內容進行再一次的深入理解或者探討，并且進行自我學習總結，在課堂上教師講述的相關內容之后進行一些理解消化和自我鞏固。這對于促進學生的自主創新意識思維能力的不斷培養發展有著非常積極的指導作用和教育意義。

參考文獻

[1]韋冬余. 施瓦布科學探究教學思想研究[D].華東師范大學，2013.

[2]高月月，郝琦蕾.基于生物科學史素材培養學生科學思維的研究[J].基礎教育研究，2020（09）：71-72.

[3]林海娟.高中生物教學中生物科學史教育價值的研究[J].科技風，2020（10）：72.

作者簡介：

王園（1995-），女，陜西安康人，研究生在讀，研究方向：學科教學（生物）

齊向英（1980-），男，陜西寶雞人，副教授，研究方向：教師培訓和教學標準化。