在高中生物教學中運用生命科學史培養學生的科學思維

蔡文

人教版高中生物學必修教材中蘊含著豐富的生命科學史材料。生命科學史系統地闡述了與生命起源、生命發展歷程等相關課題的發現過程。它在描繪生命發展與演變的歷程中，展示了科學家巧妙的研究方法和嚴謹的科學精神與態度。生命科學史的深度學習不僅可以幫助學生增進對科學本質的理解，培養科學思維，還有助于教師實現教學目標。因此，本文結合人教版高中生物學必修教材和新課標，提出基于生命科學史培養學生科學思維的教學策略及建議。

一、生命科學史教學的意義

生命科學史是生物學知識體系的重要組成部分。人教版高中生物學必修教材中的生命科學史內容，可以讓學生在了解生命起源和生命本質規律的過程中重走科學探究之路，培養學生的科學思維。同時，《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在課程理念、課程內容和實施建議等方面對科學史中的科學思維作出了明確要求：學生要注重對生物科學史和科學本質的學習。因此，教師應積極利用生命科學史開展教學，培養學生生物學核心素養。

二、人教版高中生物學必修教材中生命科學史的內容分析

人教版高中生物學必修教材將生命科學史資料編排在科學家訪談、生物科技進展、生物科學史話、問題探討、生物科技進展等欄目，生動再現了生命科學研究的曲折歷程，展示了現代生命科學的發展變化，讓學生感受到科學方法論精神，是培養科學思維能力和品質的重要教學資源。通過分析《生物學（必修1）：分子與細胞》和《生物學（必修2）：遺傳與進化》兩本教材中的生命科學史內容可以發現，前者側重于歸納與概括法，涉及的生命科學史有細胞學說的建立過程、酶本質的探索等；后者側重于演繹與推理法，涉及的生命科學史有孟德爾的豌豆雜交實驗、DNA雙螺旋結構模型的建構等。

在課堂教學中，生命科學史素材不應僅限于教材，還應將不斷發展的科學實事與教材內容有機結合。教師可以閱讀相關科學文獻和生物學專業著作及論文，以擴充教學資源。同時，教師要精心篩選能夠培養學生科學思維的素材用于教學實踐，以提升學生的批判性思維、模型與建模思維、演繹與推理思維、歸納與概括思維等。

三、基于生命科學史培養學生科學思維的教學策略

1.培養批判性思維

批判性思維要求學生在處理問題時保持理性和獨立思考，并善于發現問題和解決問題。“細胞膜的結構和功能”這一教學內容所蘊含的生命科學史內容可以協助教師培養學生的批判性思維。教材編排了有關“對細胞膜成分的探索”的思考和討論活動，還介紹了細胞膜結構的探究歷程。教師可以圍繞“論證、質疑和辯駁”進行教學，讓學生提出假設、提出反駁、再質疑、再反駁，在不斷質疑和辯駁的過程中培養學生的批判性思維。

2.培養模型與建模思維

培養模型與建模思維需要教師在教學過程中注重引導和啟發，激發學生的學習興趣。教師可以帶領學生研究光合作用的歷程，引導學生通過史料分析來理解光合作用的概念；之后讓學生在建構概念模型的過程中進行分析和推理，歸納出光合作用的本質變化，理解光反應和暗反應之間的聯系，進而形成生物學上的大概念——細胞的生存需要能量和營養物質。

3.培養演繹與推理思維

演繹推理思維是一種基于邏輯和推理的思考方式。學生需要運用已知的公理、定理或前提，推導出新的結論或知識，從而形成演繹推理思維。在教學“DNA的半保留復制的實驗證據”這一知識點時，教師需要引導學生通過論證、推理和證明，得出DNA半保留復制的過程和特點。通過實驗，學生在“假說—演繹”過程中逐步構建了“DNA是通過半保留方式進行復制的”這一生物學概念，學習到如何運用邏輯推理和證據來建立假說，并通過實驗來證實或證偽它們。在此過程中，學生深刻感受到科學探究的魅力，并培養了自身演繹與推理的科學思維。

4.培養歸納與概括思維

歸納與概括思維是一種由特殊性知識過渡到一般性知識的思維方式，通常指基于具體事實總結出一般理論的信息處理過程。人教版高中生物必修教材中涉及了大量的事實，要求學生進行思考和討論，并形成重要的概念。例如在教學“細胞核控制著細胞的遺傳和代謝”這一知識點時，教材提供了一系列資料。教師可以讓學生通過觀察和學習這些資料，理解和掌握生物學的核心概念和規律，并基于事實和證據進行概括。

培養學生科學思維能力的教學策略還有很多，例如探究式教學、情境式教學和合作式教學等。其中，探究式教學注重讓學生親身經歷科學過程，理解科學的本質，讓學生先根據事實提出問題，然后再相互交流尋求解決問題的方法；情境式教學是通過制造或創設生動具體的場景來激發學生思維和情感體驗；等等。教師在教學中可以根據實際教學使用最適合的教學策略，達到事半功倍的目的。

教學實踐表明，在新一輪的課程改革背景下，在高中生物學中基于生命科學史開展教學可以有效培養學生科學思維的嚴謹性和邏輯性，提升學生的演繹與推理思維。教師在教學過程中要善于鼓勵學生質疑，拓展學生思考的寬度，深化其思維的深度，從而促進學生生物學學科核心素養的形成。

【本文系湖南省教育信息技術研究一般課題“‘互聯網+條件下高中生命科學史混合式學習模式研究”相關成果（立項編號：HNETR21073）】