在高中生物學教學中培養學生的科學精神

張金 左開俊

【摘 要】高中階段是培養學生科學精神的關鍵時期，而高中生物學教學恰是培養學生科學精神的重要手段。教師創新生物教學方式方法，可以培養學生敢于懷疑和勇于批判、敢于實踐和勇于創造、平權意識和協同合作、樂于追問和敢于探索的科學精神。

【關鍵詞】生物學科；科學精神；課堂教學

【中圖分類號】G633.91 ?【文獻標志碼】A ?【文章編號】1005-6009（2024）03-0015-04

【作者簡介】1.張金，江蘇省蘇州中學（江蘇蘇州，215007）副校長，正高級教師，江蘇省生物特級教師；2.左開俊，江蘇省吳江中學（江蘇蘇州，215200）教師，正高級教師。

科學精神是科學實現社會文化職能的一種重要形式，是自然科學發展中形成的優良傳統、認知方式、行為規范和價值取向等。科學精神最集中體現為科學家精神，從人的發展角度審視科學精神，旨在引領人的思想和行為的正確發展，引導科學態度和方法的真正發生，其主要表現為批判和懷疑精神、實踐和創造精神、追問和探索精神、平權和團隊精神、奉獻和人文精神等。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出：“高中生物學課程是科學領域的重要學科課程之一，是義務教育階段相關課程的延續和拓展，其精要是展示生物學的基本內容，反映自然科學的本質。它既要讓學生獲得基礎的生物學知識，又要讓學生領悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法。”生物學科學精神的培養有助于學生對自然科學的全方面認識，對科學知識和社會關聯的全方位理解，對科學本質與人類服務關系的正確認知。鑒于此，從生物學科的視角審視科學精神不難發現：高中階段是培養學生科學精神的關鍵時期，而高中生物學教學恰是輔助學生形成科學精神的重要手段。基于以上認識，筆者嘗試以人教版必修1“降低化學反應活化能的酶”一課為例，從教學的維度談培養學生科學精神的具體教學措施。

一、鼓勵學生討論，培養批判和懷疑精神

批判性思維從屬于核心素養中的科學思維，其涵蓋思維過程中的洞察、分析和評估，包括為了得到肯定的判斷所進行的可能為有形的或者無形的思維反應過程，并使科學的根據和日常的常識相一致。［1］6批判和懷疑精神是科學精神的重要內容，科學的懷疑精神是合理的懷疑，愛因斯坦認為“很多知識都是在質疑聲中被發現的”。高中生物教學要注重培養學生的批判和懷疑精神，讓學生“不輕信、不盲從、不迷信”。教師在教學中應不斷鼓勵學生質疑追問，將自己內心的真實想法完全表達出來。

在“降低化學反應活化能的酶”教學中，教師可以引導學生思考和討論以下問題：第一，將特定的酶調節到最適pH或最適溫度時，酶的催化效率一定是最高嗎？第二，酶的數量越多，反應速度一定最快嗎？教師引導學生大膽質疑，通過對不同量、不同品種的胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶進行探究實踐，最終得出“不同的酶在最適pH值或最適溫度時，酶的催化效率不一定最高”的科學結論，鼓勵學生對可疑問題提出不同的看法。

批判性思維應該是一種引導學生科學、合理地思考和探究的學習方法，其能幫助學生進一步強化對知識的認知和對學習的效能感。教師用批判性思維指導教學，可引導學生借助已有的知識，進行觀察、試驗、探索，并進行有效識別，最后作出合理的判斷。學生將獲得的新知進一步融入自身的知識體系，形成新的觀念，發揮新的創造力，不斷提高自我學習過程，達到深度學習的效果。［1］7

二、指導學生實驗，培養實踐和創造精神

實踐是檢驗真理的唯一標準，借助實踐才能使理論知識得以驗證、鞏固和升華。實驗教學的良性開展，其基礎就是要讓學習的主體（學生）勤于實踐，讓他們通過腦手結合，體驗學習、探索和創新的樂趣。［2］積極實驗、探索真理也是科學精神的重要方面。可重復性實驗是科學研究最基本的標準，生物學教學過程中教師要引導學生經歷觀測、實驗等實踐環節，幫助學生深入理解理論知識、明白生物學原理。生物科學知識大都是在眾多的生物實驗基礎上發現的，實驗可以培養學生求真、務實、嚴謹的科學精神。

在“降低化學反應活化能的酶”教學課前，教師可以指導學生查閱資料，了解酶的發現史，并結合閱讀教材，明白科學家發現酶的歷程。在課堂教學中，引導學生沿著科學家的足跡開展實驗探究，讓學生感受主動發現的樂趣和成就。在實驗過程中，教師要充分利用實驗帶來的直觀效應，激發學生的學習興趣。課中，教師安排學生進行分組實驗時，要讓學生掌握正確的觀察方法，進而引導學生形成嚴謹的科學態度。比如：在探索生物酶的作用時，教師要指導學生掌握操作技巧，了解實驗原理和方法，培養學生嚴謹的生物實驗精神。學生通過實驗操作明白：生物科學的發現雖然是偶然性和必然性的結合，但是嚴謹認真的科學精神是基本條件。

在學生的實踐過程中，有些可能非常成功，有些也可能遭遇失敗。面對這些情況，教師要基于實情，指導學生認真歸納和總結，找到成功或失敗的根源，鼓勵學生多動手、多實踐，爭取在多輪操作與反思中創新。在高中生物學教學實踐中，教師只有指導學生將學到的科學知識應用于生活實踐，學生才能將科學知識轉化成內在素養，從而體現知識的價值。

三、引導學生自主學習，培養追問和探索精神

將課堂還給學生，讓學生成為學習的主體，逐漸成為教育界的共識。現代教學觀念下，教師的教學不僅限于知識和技能的傳遞，還要教會學生怎樣學習，激發學生內在的學習動機。以問為導向的教學方式關注“問”對學生深層次學習及思維發展的價值，明確教學引問的情境性、目的性、創造性、靈活性等特征，掌握必要的引問策略能夠更好地促進學生的學。［3］高中生物學課程中有許多內容都跟生活密切聯系，教師可以借助追問的形式，引導學生通過科學探索，揭示問題的真相，幫助學生利用習得的知識，提升解決真實生活問題的能力。

在“降低化學反應活化能的酶”教學中，教師可以追問：第一，冬天用加酶洗衣液洗衣時，要注意哪些問題？第二，如果所洗衣物面料為真絲材質，我們應該如何選擇洗衣液？第三，酸奶應該保存在什么環境條件中？第四，用加酶洗衣液洗衣時，我們應該如何保護好手部皮膚？等等。借助追問的形式，引導學生結合生活經驗，找到問題的答案。同時，還可以依據問題的解決之道，要求學生說說還有哪些值得探討的問題。在這些討論的基礎上，讓學生真正體會這些知識的基本原理，知道學會了生物學知識可以協調人與自然的關系，將這些知識應用于實際可以為人類造福，進而理解學習生物知識的作用和意義。

追問是科學探索的前因，培養學生追問的習慣，有利于學生自我探究意識的形成。有意義的追問是科學探究活動的推動力，對培養學生的科學創新精神起著至關重要的作用。在生物學教學中，教師要借助追問，讓學生在探索新知的體驗與體悟中感知科學的本真。這種做法能大大激發學生的學習動機，驅使其主動完成對新知識的建構，達到啟智增效的目的。

四、組織小組合作學習，培養平權和團隊精神

協同合作是人才的基本素養之一，其倡導合作共贏和共同進步。平權意為“權利平等”和“沒有大小之分”，其樣態重在公平公正與和諧互助。因此，在高中生物學教學中，教師應有意識地加強學生小組合作學習。比如，指導學生設計和實施野外考察、觀測、調查等實踐活動，指導他們共同收集資料，就某一個問題進行集體討論、辯論，共同解決該問題，幫助學生建立平權觀念和協同合作的意識。

在“降低化學反應活化能的酶”的教學中，教師可以引導學生開展小組合作探究，在教學活動前對小組合作學習進行教學設計，組織小組合作討論：實驗過程為什么要這樣設計？這種設計包含了什么樣的科學思想？影響酶活性的因素還可能有哪些？如何設計實驗來進行驗證或探究？在學生思考和討論的基礎上，教師組織學生真實開展實踐和探究，得出相關結論。學生小組合作學習是引導學生在組內和組間進行合作學習交流，倡導小組成員形成互助、互愛、互勉的團隊意識，共同完成學習目標，最終以整個小組的表現作為評判標準的一種教學策略。

課堂教學中，教師實行小組合作學習教學策略能有效培養學生的合作意識和合作精神。在合作學習的過程中，學生能獨立思考，激發學習熱情；能傾聽他人意見、接受不同思想的存在、分享自己的學習成果并在小組里主動承擔責任；習得人際交往技能、獨立思考技能、團隊合作技能。這些都為他們更好地適應未來社會發展奠定基礎。

五、分享科學家故事，培養奉獻和人文精神

教育家烏申斯基強調，發展學生的智力與才能，以及使他們掌握生活必需的知識是缺一不可的。我國學校的智育任務是使學生系統地掌握自然、社會、思維等方面的現代人文及科學學科的基礎知識，提升智力和操作技能，奠定辯證唯物主義世界觀基礎，發展觀察、記憶、思維、想象、創造能力，養成腦力勞動習慣，培養人文素養與科學思維方法。

在“降低化學反應活化能的酶”教學中，教師可以先從人文知識入手，勾起學生對探究酶本質的興趣，然后從科學精神的角度宣講酶的發現與發展歷程。1857年，法國生物學家巴斯德通過顯微鏡觀察，提出釀酒中的發酵是由酵母菌細胞的存在所致，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。德國化學家李比希卻認為，引起發酵的是酵母菌細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母菌細胞死亡并裂解后才能發揮作用。結束這一爭論的是德國化學家畢希納。畢希納把酵母菌細胞放在石英砂中用力研磨，加水攪拌，再進行加壓過濾，得到不含酵母菌細胞的提取液。他在這些汁液中加入葡萄糖，一段時間后糖液冒出氣泡，居然變成了酒。這一結果與糖液中含有活酵母菌細胞是一樣的，畢希納將酵母菌細胞中引起發酵的物質稱為酵酶，首次提出了酶的概念。1897年，德國化學家比希納開始對不含細胞的酵母提取液進行發酵研究，最終證明發酵過程并不需要完整的活細胞存在。這一發現打開了通向現代酶學與現代生物化學的大門，發現者也因“發現無細胞發酵及相應的生化研究”而獲得了1907年的諾貝爾化學獎。對于酶的探究史，教師可以通過對科學家奉獻精神、人文精神的渲染，引領學生樹立奉獻精神，發展人文素養。

高中階段是學生人格和價值觀形成的關鍵時期，教師在傳授知識時，要將本學科科學家的科研成果、科學歷程等作為教學背景，以科學精神潛移默化地影響和引領學生的生命成長。在教學中，教師借助科學家的奉獻精神、人文精神，啟發和引領學生的科學意識，恰是當代教學藝術與價值的本真彰顯。

總之，教師要通過對學生科學精神的培育，使科學精神真正成為中華民族共有精神家園的核心構成以及每一位社會成員的重要精神素養。［4］科學精神的養成有助于學生建立正確的學習觀、人生觀和價值觀，教師要善于從高中生物學教學資源中，探尋有利于培養學生科學精神的內容，并通過科學有效的教學手段和多元教學活動，發展學生的學科核心素養。

【參考文獻】

［1］左開俊.批判性思維視域下的生物學實驗教學——以“蠑螈受精卵橫縊實驗”為例［J］.實驗教學與儀器，2019，36（4）：6-7.

［2］左開俊，魏文祥.社會責任視閾下的實驗教學研究［J］.教育與裝備研究，2019，35（3）：32-34.

［3］陳東珂，李如密.課堂教學引問藝術：內涵、特征、價值及對教師的要求［J］.江蘇教育研究，2022（1）：8-12.

［4］宋屹東.新時代科學精神引論［D］.北京：中共中央黨校，2019.