高中生物科學史教學中學生探究能力的培養(yǎng)

李菊芳

摘 要：在高中生物教學過程中，生物科學史教學的重要性十分突出，但在實際教學過程中也存在一定的難度，無法幫助學生正確挖掘出生物科學史的價值，最終將影響到學生生物核心素養(yǎng)的培育。新課程改革背景下，高中生物科學史教學的重要性進一步凸顯，且與學生的探究能力、質疑能力有了更為緊密的聯系，如何在生物科學史教學過程中培養(yǎng)學生的探究能力是必須認真考慮的問題。基于這一問題，本文從多個方面來分析論述高中生物科學史教學過程中有效培養(yǎng)學生探究能力的策略措施，期望能夠為從事高中生物教學的朋友們提供些許建設性意見。

關鍵詞：高中生物;科學史;探究能力

《普通高中生物課程標準》明確指出，生物科學史教學可以有效幫助學生理解生物科學的本質，并在學習過程中掌握生物科學研究和探究的方法，樹立起正確的生物科學探究精神。正是基于生物科學史這一重要性，高中生物教師在課堂教學過程中可以高度重視生物科學史的教學活動，并在長時間的課堂教學中積累了較多的成功經驗[1]。但在取得較好教學經驗的同時，當前階段高中生物科學史教學過程中也存在著一些較為尖銳的問題，比如教學目標單一化、科學史教學的案例未能充分使用，再比如未能將科學史教學與學生的生物核心素養(yǎng)培育有機結合起來，生物科學史的教育教學價值有待挖掘。這些問題的存在較大程度上影響了高中生物課堂教學的成效，也制約著學生探究能力的培養(yǎng)與發(fā)展。針對此，教師必須進一步立足于新課程改革向高中生物科學史教學所提出的要求，不斷創(chuàng)新教學理念與模式，解決好科學史教學過程中所存在的諸多問題，最大限度發(fā)揮出生物科學史的教育價值。本文從多個方面來談一談高中生物科學史教學中學生探究能力的培養(yǎng)策略，現作如下論述。

一、對高中生物科學史的認識與理解

所說的生物科學史是指生物科學的發(fā)展歷史，是一個發(fā)現和認識生物學知識的過程。生物科學不僅包括動物學、生態(tài)學、植物學、進化學、微生物學這些傳統(tǒng)學科，而且還包括一些新興學科，比如細胞生物學、遺傳學、生物化學、分子生物學。之所以要學習生物科學史，首先便是為了掌握生物學中那些“王侯將相”的歷史，比如達爾文、孟德爾、摩爾根、歐文頓、富蘭克林，在此基礎上培養(yǎng)更多的生物科學家。另外，生物科學史包括生物學、醫(yī)學、農業(yè)發(fā)展的輝煌歷史，當學生認真學習這些知識點后，在生活中和工作中遇到醫(yī)學和農業(yè)方面的爭議時，可以分辨是非，提出自己的個人見解[2]。除此之外，在生物科學史的學習過程中，學生可以逐漸積累生物科學研究的方法，樹立起生物科學探究的精神。因此可以說，在高中生物教學過程中，教師必須高度重視生物科學史的教學。

二、高中生物科學史的重點內容——以人教版教材為例

以高中生物新人教版教材為例來說，必修一、必修二和選擇性必修一中所涉及的生物科學史內容較多，教師需要認真對待。在必修一中，重要的生物科學史主要包括以下內容：一是列文虎克使用自制顯微鏡發(fā)現了活細胞;二是歐文頓使用500多種化學物質來開展膜通透性實驗，繼而提出膜是由脂質所構成;三是薩姆納提出并證明酶是蛋白質;四是切赫和奧特曼在長時間的研究中發(fā)現，有少數的RNA具備生物催化功能;五是桑格和尼克森提出了生物膜流動鑲嵌模型;六是恩格爾曼證明光合作用可以釋放氧氣，而葉綠體正是植物進行光合作用的重要場所。

再以選擇性必修一所涉及的生物科學史內容為例來說，貝爾納在研究中發(fā)現內環(huán)境的恒定依賴于神經系統(tǒng)的調節(jié)，美國生理學家坎農提出穩(wěn)態(tài)概念;促胰液素的發(fā)現中涉及囿于定論的沃泰默，另辟蹊徑的斯他林和貝利斯，巴甫洛夫的感慨等;生長素的發(fā)現過程中涉及達爾文、鮑森·詹森、拜爾、溫特等科學家的探究科學史。

三、高中生物科學史教學中培養(yǎng)學生探究能力所存在的問題及解決對策

（一）生物科學史教學目標單一的解決對策

在高中生物科學史教學過程中，有較多的教師存在著生物科學史教學目標單一的問題，未能有效挖掘出生物科學史教學的價值。比如：在新人教版必修二《遺傳因子的發(fā)現》這一節(jié)教學中，有很多的教師只是選擇向學生介紹孟德爾的豌豆雜交實驗，單純講解了分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，但并沒有引導學生去分析和探究豌豆雜交實驗的內在邏輯和實驗的關鍵點，所以導致學生無法精準理解孟德爾豌豆雜交實驗的思想方法。再以新人教版必修一《走進細胞》這一章節(jié)教學為例來說，有很多的教師只是向學生簡單介紹和講解細胞學說的三個要點，幫助學生認識了細胞的多樣性與統(tǒng)一性，但并未向他們提出深層次的探究問題，也就無法發(fā)現和探究細胞學說的建立過程，對生物學科的本質理解不足。由此可以說，雖然教師在高中生物教學中融入了生物科學史的知識，但多是將教學目標定位于知識點的層面上，未引導學生參與到生物科學史的探究中，不能獲得方法與情感的體驗。這樣的課堂教學無法滿足學生的發(fā)展，尤其是無法有效培養(yǎng)學生的科學精神、科學素養(yǎng)和探究能力。除此之外，一些教師在生物科學史素材的應用上存在著誤區(qū)，疏于從思想與方法的角度去挖掘生物科學史的教育價值。

針對生物科學史教學目標單一的問題，教師要立足于學生探究能力的培養(yǎng)，在生物科學史教學中注重學生探究能力的培養(yǎng)，努力優(yōu)化教學目標。具體來說，教師在生物科學史的教學過程中，要引導學生去探究生物科學史的事實與形成過程，但是又不局限于這些教學任務，而是鼓勵學生對這些事實與知識做進一步的分析和解釋，不斷去探究，最終找到生物科學史中的思維品質與思想觀念[3]。相信在這樣的課堂教學過程中，學生既可以接觸到生物科學史的事實，也可以緊緊圍繞著這些事實去分析探究，從而對生物科學史的知識點有更為深刻的理解。如：在《遺傳因子的發(fā)現》這一節(jié)教學中，教師可以先引導學生去學習孟德爾的科學發(fā)現，對知識點有一個較好的理解，在此基礎上可以向學生提出探究問題，包括“孟德爾所使用的實驗材料有哪些？有什么樣的作用？”“孟德爾是如何使用數學統(tǒng)計方法的？”“孟德爾提出了什么樣的‘天才假設？”“你對孟德爾所提出的實驗結論有什么樣的理解？”除此之外，教師還可以向學生講一講孟德爾潛心探索過程中的一些小故事，讓學生由此在內心樹立起探究意識和扎實實踐的意識，能感悟假說演繹法在科學研究中的應用和重要性。在《走進細胞》這一章節(jié)教學中，教師要應用好教材，尤其是把握好教材所提供資料的小標題，帶領學生去探究小標題中所呈現出的知識點，并探究資料分析中的相關問題。在最后的教學中，教師要注重引導學生，讓學生理解在細胞學說的建立過程中一些相關因素之間的關系，包括科學實驗、科學技術、理論思維之間的關系，以求讓學生可以明確生物科學史中所蘊含的科學本質[4]。可以說，當生物科學史的教學目標足夠全面和明確，且教師可以引導學生去深層探究，相信對培養(yǎng)學生的探究精神與能力會有十分大的裨益。

（二）教學活動脫離實際的解決對策

在高中生物科學史教學過程中，一些教師只是從思想上充分認識到了生物科學史教學的重要性，但在教學策略和模式方面缺少研究，比如單純?yōu)榱伺囵B(yǎng)學生的探究精神與能力，會選擇在課堂上讓學生參與到一些較高難度的知識學習活動中，導致教學活動脫離實際。以新人教版必修二《DNA的復制》這一節(jié)教學為例來說，在學生學習“DNA半保留復制的證據”這一內容后，有的教師會組織學生去借助實驗來進一步探究。一些教師會向學生布置這樣的學習任務，即“老師現在給你們一些實驗材料，要求你們去探究和驗證自己所提出的假設，相關的實驗材料有15N的DNA的大腸桿菌若干、14N的DNA的大腸桿菌若干”。當教師向學生提出這一學習任務后，勢必會有較多的學生不知所措，原因便在于這一探究型的實驗內容較為復雜，學生無法順利完成。所以教師設置這樣的學習任務是不恰當的，也是不科學的。生物科學史中有些內容無法通過學生親歷實驗探究過程，但是可以通過對相關科學史料的整理重組，讓學生通過假說演繹法的設計思路去感知科學探究的一般思路和方法，如讓學生演繹推理如果是半保留復制，則預期的第一代和第二代結果分別是什么？如果是全保留復制，則預期的第一代和第二代結果分別是什么？再展示科學家的實驗結果，從而得出DNA半保留復制的結論。通過這樣的演繹推理過程的探究，同樣有助于培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究素養(yǎng)。

針對生物科學史教學活動脫離實際的問題，教師要高度重視，協調處理好學生探究能力培養(yǎng)與教學活動設置之間的關系。在生物科學史的教學中，教師要注重生物科學史素材的應用，一方面要理解到位，向學生講解重要的知識點，另一方面不能越位，不能向學生設置一些較高難度的學習任務和探究問題。具體來說，某一個具體化的生物科學史的歷史事件，既有可能是課程教學的內容要素，也有可能是教學素材，不需要作為重點內容來對待[5]。所以在實際教學時，教師要精準去把握，結合實際情況去優(yōu)化教學目標和手段。比如：當生物科學史的歷史事件是課程教學的內容要素時，教師便需要帶領學生去認真學習，讓學生可以概述其中的歷史事件，并在此過程中去分析探究，對知識點形成更為深刻的理解，領悟科學方法和科學精神[6]。再比如：當生物科學史的歷史事件是教學素材時，教師便沒有太大的必要帶領學生去做深層次的分析探究，而是可以將其作為“腳手架”，幫助學生對結論性知識點有更深刻的理解。在新人教版的教材中，作為課程內容要素的科學史如植物生長素的發(fā)現過程，人類對遺傳物質的探索過程等。而單純作為教學素材的科學史是較多的，如有穩(wěn)態(tài)概念的提出與發(fā)展、促胰液素的發(fā)現過程等。

（三）材料使用不當的解決對策

在高中生物科學史教學過程中培養(yǎng)學生的探究能力時，教材中的科學史材料是尤為重要的，直接關乎學生探究能力的培養(yǎng)成效。從當前高中生物科學史教學來看，教師會將教材中所提供的生物科學史材料與課外拓展資料結合起來，繼而在課堂上以PPT的方式展示給學生，指導學生去研究和探討。但這樣的教學方式存在著一些問題，比如會導致學生在課堂上忙于材料的閱讀，受到諸多信息的“轟炸”，卻沒有足夠的時間去思考和探究，這自然影響了學生探究能力的培養(yǎng)。更為不利的一點是，會導致師生均陷入教學的瑣碎泥潭中，生物科學史的教學顯得費時和費力。

針對材料使用不當這一問題，教師要認真對待，科學史資料豐富多彩，教師如果不加選擇，一味羅列史實，會削弱其教學價值，所以可以對科學史實進行重組改進加工，使蘊含的科學本質更為明顯，科學探究過程與特點更為突出。具體來說，教師在課堂上向學生展示的科學史材料，均應該是精挑細選的，并且是學生易于理解的、有主線貫穿[7]。相信在課堂上使用這一類的科學史材料，學生可以在有限的時間內閱讀材料和探究，對材料有更深的理解。由此可以說，在課堂上使用科學史材料時，教師必須要去進行精加工，適當地補充史料，但必須是在教材的基礎上所進行的擴展。在借助生物科學史材料來培養(yǎng)學生的探究能力時，教師要向學生提出一些環(huán)環(huán)相扣、層層深入的問題，精準去還原生物科學史知識的形成過程，讓探究問題可以引領學生去深層次學習[8]。在此過程中，學生的探究能力與科學精神均可以得到有效的培養(yǎng)。除此之外，在培養(yǎng)學生的探究能力時，教師還需要注意一點，即學生的批判思維培育。在引導學生去學習生物科學史材料和知識時，教師不能讓學生一味去學習，而是更應該激活他們的探究思維和批判思維，敢于去質疑相關的生物科學史材料，但同時又可以去進行針對性的探究，借助更多的內容來佐證自己的觀點。

結束語

探究能力的培養(yǎng)是高中生物課堂教學的重要任務，也是高中生物核心素養(yǎng)的重要組成，教師要高度重視。在生物科學史教學過程中培養(yǎng)學生的探究能力時，教師要不斷優(yōu)化教學理念與模式，打造開放型和探究型的教學課堂，吸引學生全身心參與到探究學習中來，在此過程中理解生物科學史的知識，并樹立起科學探究意識。同時教師平時應多閱讀科學史相關資料，準確把握科學史發(fā)展的脈絡，深入領略生物科學史中蘊含的人文精神和科學方法等，以便自如地對教材所涉及的科學史內容加以運用和拓展。只有教師心中的科學史變得生動豐富，才能把學生帶入神奇的科學史世界，這是教師成功利用科學史開展探究教學的前提。

參考文獻

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