利用生物學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生探究性思維

劉喜屏

摘要通過闡述兩個(gè)教學(xué)案例，討論在生物學(xué)教學(xué)中，教師如何通過利用教材中的生物學(xué)發(fā)現(xiàn)史，來培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維。

關(guān)鍵詞生物學(xué)史探究性思維生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

生物新課程標(biāo)準(zhǔn)提出了4個(gè)方面的新理念：“提高生物科學(xué)素養(yǎng)、面向全體學(xué)生、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)、注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系”。其中科學(xué)探究是核心議題，也是新課程改革的主題。作為一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，在生物學(xué)教學(xué)中一提到探究，人們都覺得是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作、做實(shí)驗(yàn)的能力。其實(shí)，除培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作探究能力外，培養(yǎng)學(xué)生的思維探究也是很重要的。因?yàn)樗季S是人腦對(duì)客觀事物間接的和概括的認(rèn)識(shí)過程。人的思維活動(dòng)過程，表現(xiàn)為分析、綜合、比較、概括、判斷和推理，在學(xué)習(xí)生物知識(shí)和技能的過程中所表現(xiàn)出來的敏銳的觀察力、靈活的思路，豐富的想象、巧妙的推理等都離不開思維過程。所以探究性思維的培養(yǎng)應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)操作能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

另一方面，近年來生物高考的實(shí)驗(yàn)考查多樣化：如2007年廣東省高考生物試卷中突出的變化是沒有了獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，而是將對(duì)實(shí)驗(yàn)、探究能力的考查滲透到各題干、選項(xiàng)和解題思維過程中；在2008年廣東省高考試卷中則是以補(bǔ)充有關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出恰當(dāng)評(píng)價(jià)，并對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)預(yù)設(shè)。因此，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)、備考過程，除要加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力訓(xùn)練以外，教師也應(yīng)特別重視指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)程序，重視分析、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的探究性思維的培養(yǎng)。

那么，在教學(xué)過程中怎么樣培養(yǎng)學(xué)生的探究性思維呢?在教學(xué)中學(xué)生是思維活動(dòng)的主體，學(xué)生科學(xué)思維得到培養(yǎng)的關(guān)鍵是教師合理利用教材，讓學(xué)生思維積極地參與教學(xué)活動(dòng)中?，F(xiàn)行人教版高中生物新教材的亮點(diǎn)之一是對(duì)生物學(xué)史上有關(guān)事例和方法的介紹。因?yàn)樯飳W(xué)史是對(duì)生物科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展做出的科學(xué)總結(jié)，是生物科學(xué)家思維的結(jié)晶。生物學(xué)史例能將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和情意發(fā)展三方面教育結(jié)合起來，很好地體現(xiàn)生物學(xué)科的特點(diǎn)和素質(zhì)教育的要求。若在教學(xué)過程中，教師能以科學(xué)發(fā)現(xiàn)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)為載體，引導(dǎo)學(xué)生循著科學(xué)家的研究足跡，對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行思維的探究，不但能讓學(xué)生在思想上體驗(yàn)科學(xué)家的“觀察——提出問題——作出假說——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論”的探究科學(xué)思維及方法，在觀察和動(dòng)腦活動(dòng)中獲得科學(xué)的知識(shí)；學(xué)會(huì)探究實(shí)驗(yàn)的基本方法和原則；更能活躍學(xué)生思維，擴(kuò)大他們的思維空間。下面，以“DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”和“基因在染色體上”為例討論如何教學(xué)過程中利用教材中的生物學(xué)發(fā)現(xiàn)史，培養(yǎng)學(xué)生探究性思維。

1“DNA分子復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”——引導(dǎo)式研究教學(xué)

引導(dǎo)式研究教學(xué)是由教師根據(jù)事實(shí)逐步引導(dǎo)，通過學(xué)生思考分析甚至是討論，最終得出結(jié)論的過程。

1.1教材分析

“DNA復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)”雖然是選學(xué)內(nèi)容，但是對(duì)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的探究、科學(xué)的思考有很大的幫助，有助于提高學(xué)生分析問題，解決問題能力，所以把它作為探究的重點(diǎn)之一，但在知識(shí)層面上不作為重點(diǎn)。

1.3具體教學(xué)過程(圖1、表1)

本模擬探索實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和運(yùn)用，旨在激發(fā)學(xué)生探索和協(xié)作的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和探究性思維能力，了解科學(xué)研究一般過程和巧妙性。教師通過設(shè)疑導(dǎo)學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生自主探究DNA復(fù)制的方式，發(fā)現(xiàn)知識(shí)、解決問題、相互協(xié)作、自主學(xué)習(xí)的能力；通過點(diǎn)撥導(dǎo)議，啟發(fā)學(xué)生思考、分析科學(xué)家的試驗(yàn)，概括、總結(jié)出正確結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、概括、總結(jié)的基本學(xué)習(xí)方法；通過展示小組提出的假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中進(jìn)行交流的基本方法。

2“基因在染色體上”——體驗(yàn)式研究教學(xué)

體驗(yàn)式研究教學(xué)是模擬科學(xué)家的研究經(jīng)歷，結(jié)合相關(guān)素材，放手讓學(xué)生通過分析、推理、討論等活動(dòng)，最終得出結(jié)論的過程。

2.1用類比推理方法得出假說

2.1.1理解類比推理方法

教師舉一事例，讓學(xué)生理解類比推理，如這樣的一則小故事：加拿大外交官朗寧曾在競(jìng)選省議員時(shí)，由于他幼兒時(shí)期吃過中國(guó)奶媽的奶水一事，受到政敵的攻擊，說他身上一定有中國(guó)血統(tǒng)。朗寧反駁說：“你們是喝牛奶長(zhǎng)大的，你們身上一定有牛的血統(tǒng)了。”

2.1.2應(yīng)用類比推理推導(dǎo)

教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)學(xué)過的內(nèi)容找出基因和染色體行為上的相似點(diǎn)，推導(dǎo)基因與染色體的關(guān)系(表2)。

2.2基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

2.2.1介紹摩爾根的實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)

教師介紹果蠅，并讓學(xué)生觀察人教版新教材必修2第29頁圖2-9，要求學(xué)生思考雌雄果蠅體細(xì)胞中染色體組成有何異同。展示人教版新教材必修2第29頁圖2-8，介紹摩爾根的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象。

2.2.2提出問題，引導(dǎo)學(xué)生討論與推測(cè)

如果按照薩頓的理論：基因在染色體上，那么，控制白眼的基因是在常染色體上還是在性染色體上呢?如果在性染色體上，那又有哪些可能呢?

學(xué)生討論并提出假設(shè)：

假設(shè)一：控制白眼的基因是在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因。

假設(shè)二：控制白眼的基因在X、Y染色體上。

假設(shè)三：控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。

2.2.3引導(dǎo)學(xué)生作出假說，回憶假說演繹法，并應(yīng)用進(jìn)行探究

假說：控制白眼的基因在___________染色體上

寫出果蠅可能的基因型：紅眼雌蠅________、白眼雌蠅________、紅眼雄蠅________、紅眼雄蠅________

對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋→根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：(測(cè)交驗(yàn)證)→得出結(jié)論：證明了基因在________上。

在本模擬探索實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是以科學(xué)家由“觀察——提出問題——作出假說——演繹推理——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論”的探索為主線，引導(dǎo)學(xué)生站在科學(xué)家的位置去進(jìn)行思維探究，分析歸納得出結(jié)論。這種引導(dǎo)學(xué)生思考、推理得出結(jié)論，從而獲得科學(xué)知識(shí)的過程是主動(dòng)積極、產(chǎn)生式的建構(gòu)過程，有利于使學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為個(gè)體內(nèi)在的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和提取。

在這些科學(xué)發(fā)展史的探究式教學(xué)過程中，學(xué)生不僅能感悟到科學(xué)不是絕對(duì)的真理，而是不斷發(fā)展變化事實(shí)，還能獲取科學(xué)知識(shí)及提高實(shí)驗(yàn)探究技能如觀察、調(diào)查、搜集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)中怎樣設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)、如何恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)材料、控制變量等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的科學(xué)探究能力。教材中還有“酶的本質(zhì)”、“光合作用的探究歷程”、“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”、“細(xì)胞學(xué)說建立的過程”、“遺傳定律的發(fā)現(xiàn)史”、“DNA是主要遺傳物質(zhì)”、“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程”等科學(xué)發(fā)展史，如果教師能挖掘好這些史例所蘊(yùn)含的探究性思維資源，精心設(shè)計(jì)教學(xué)程序，讓學(xué)生思維積極參與和體驗(yàn)，課堂教學(xué)無疑能體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，提高全體學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。