新課程背景下利用生命科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生探究性思維

汪甜 頡志剛

二十世紀(jì)九十年代以來，隨著探究性學(xué)習(xí)理念的引入，該理念就受到我國(guó)教育界的接受和高度重視，教育部主持制定的《面向二十一世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃》和新頒布的各門學(xué)科的《課程標(biāo)準(zhǔn)》，都強(qiáng)調(diào)要改變學(xué)習(xí)方法，重視探究性學(xué)習(xí)。新課程實(shí)施以來，開拓思維，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力與自主學(xué)習(xí)能力，樹立科學(xué)研究方法的理念成為中學(xué)教學(xué)的一大主題。

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)，除了培養(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)。

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。杜威的“做中學(xué)”理論，讓學(xué)生在體驗(yàn)中獲得知識(shí)，在體驗(yàn)中培養(yǎng)思維與能力，就是對(duì)探究式教學(xué)很好的詮釋。

在發(fā)掘探究學(xué)習(xí)資源的過程中，通過對(duì)各個(gè)版本的高中生物教材的分析比較，不難看出生命科學(xué)史在其中具有重要的地位，不僅內(nèi)容比重有顯著的增加，而且形式更加多樣，以課程基本內(nèi)容、科學(xué)小資料、科學(xué)家的故事、科學(xué)·社會(huì)·技術(shù)、課外讀、課堂小試驗(yàn)、課程引言等形式出現(xiàn)，還有一部分穿插在教材中。生命科學(xué)史更是貫穿著生物新課標(biāo)試驗(yàn)教材的始終，甚至成為某些板塊的線索。如：遺傳與進(jìn)化板塊，生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程……

那么它在教學(xué)中的價(jià)值呢？從探究教學(xué)的角度來看，學(xué)習(xí)和了解科學(xué)史具有特定的意義：首先，學(xué)習(xí)和了解科學(xué)史，可幫助我們更好地認(rèn)識(shí)科學(xué)，樹立真正的科學(xué)態(tài)度。其次，科學(xué)史的學(xué)習(xí)，有助于我們從歷史的高度把握科學(xué)方法的精髓，更有效的進(jìn)行探究教學(xué)和學(xué)習(xí)。再次，學(xué)習(xí)科學(xué)史，可以增加我們的科學(xué)知識(shí)，開闊我們的科學(xué)視野，從而更有效地把握探究的規(guī)律，開展和實(shí)施探究教學(xué)策略等等。

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。

一、讓學(xué)生扮演科學(xué)家角色

科學(xué)史能幫助學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法，培養(yǎng)學(xué)生思維能力。教師如何利用科學(xué)史讓學(xué)生深刻感受和體會(huì)科學(xué)巨匠獨(dú)到的科學(xué)思想和科學(xué)方法呢？我采用了讓學(xué)生扮演科學(xué)家角色這種方法。也就是讓學(xué)生身臨其境，在了解當(dāng)時(shí)研究背景情況下，請(qǐng)學(xué)生來設(shè)想、推斷科學(xué)家是如何展開研究的。

例如向?qū)W生介紹科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先介紹達(dá)爾文的胚芽鞘向光性實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，然后師生共同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論推斷，獲得一個(gè)須進(jìn)一步探究的結(jié)論。接下來可不按常規(guī)思路繼續(xù)介紹溫特的實(shí)驗(yàn)是如何研究的，而是讓學(xué)生循著科學(xué)家的思維歷程去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。給學(xué)生設(shè)立情景，介紹知識(shí)背景，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這時(shí)學(xué)生的思維積極調(diào)動(dòng)起來，而不是被動(dòng)的接受。設(shè)計(jì)完實(shí)驗(yàn)后，取幾份學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示，讓學(xué)生進(jìn)行評(píng)論設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，教師適當(dāng)?shù)挠枰砸龑?dǎo)，在此過程中教師的任務(wù)是幫助學(xué)生、巡回指導(dǎo)、補(bǔ)充不足回答學(xué)生提出的問題，使學(xué)生的主體作用得到了最大的發(fā)揮。學(xué)生可以比較深刻地體會(huì)到科學(xué)家的研究方法。在這個(gè)基礎(chǔ)上，教師還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)用具，實(shí)驗(yàn)條件等進(jìn)行修改，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到開拓學(xué)生思維，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。

二、介紹方法，啟迪思維

科學(xué)家用同位素示蹤技術(shù)和等密度梯度離心的方法證明DNA半保留復(fù)制方式。這一科學(xué)史如果恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用在DNA復(fù)制教學(xué)中，則能啟迪學(xué)生思維，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。新教材把這一科學(xué)史安排在“活動(dòng)”欄目。我是這樣利用這一科學(xué)史的：在講授完DNA的復(fù)制以后，我向?qū)W生發(fā)出疑問：通過什么樣的方法和技術(shù)可以證明DNA是通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制的了學(xué)生展開討論，部分學(xué)生能夠說出用同位素示蹤技術(shù)。在此討論的基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生去閱讀科學(xué)家是如何證明DNA半保留復(fù)制方式的。為了進(jìn)一步啟迪學(xué)生思維，我向?qū)W生提出了一個(gè)具有思考空間的問題：第3代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心后在離心管中會(huì)形成幾條帶，分別位于離心管的什么部位？

科學(xué)史這樣形式的引入可以啟迪學(xué)生的思維，提高學(xué)生的思維品質(zhì)。

三、利用科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

許多科學(xué)史生動(dòng)有趣，引人入勝。如果用它們來創(chuàng)設(shè)情境，引入新課題，則能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，吸引學(xué)生的注意，為學(xué)生鋪墊良好的心理基礎(chǔ)。

如用達(dá)爾文父子發(fā)現(xiàn)植物向光性生長(zhǎng)從而發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素的故事，引出激素調(diào)節(jié)內(nèi)容；用巴甫洛夫做的狗實(shí)驗(yàn)，引出條件反射；用摩爾根的果蠅伴性遺傳實(shí)驗(yàn)，引出伴性遺傳遺傳的特點(diǎn)……這些科學(xué)史本身就充滿了疑問，這些疑問就把能學(xué)生帶入那充滿曲折的探索之旅中去。

四、盡可能將科學(xué)史的多維教育價(jià)值展現(xiàn)給學(xué)生

運(yùn)用科學(xué)史教學(xué)不只是展小科學(xué)發(fā)生過程，幫助學(xué)生深刻理解知識(shí)，還應(yīng)把科學(xué)巨匠獨(dú)到的科學(xué)思想和科學(xué)方法滲透到知識(shí)傳授中，培養(yǎng)學(xué)生思維的變通性和靈活性，同時(shí)還能創(chuàng)造氛圍讓學(xué)生感受到科學(xué)家的科學(xué)人文精神。

在學(xué)習(xí)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，教材提到“在構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，沃森和克里克事實(shí)上已經(jīng)提供了DNA分子的復(fù)制模式”。若僅僅利用這些信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程所體現(xiàn)的教育價(jià)值進(jìn)行了進(jìn)一步挖掘，包括沃森和克里克密切合作發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的協(xié)作精神，兩位科學(xué)家的合作體現(xiàn)了物理學(xué)和生物學(xué)的完美結(jié)合，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的視野和眼光要放寬和放遠(yuǎn)。體會(huì)沃森和克里克思維的變通性、流暢性和創(chuàng)新性。模型構(gòu)建過程中沃森和克里克所體現(xiàn)的堅(jiān)強(qiáng)的意志和能力。

若在教學(xué)過程中，教師能以生命科學(xué)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，培養(yǎng)學(xué)生探究性思維。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。

在這些生命科學(xué)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 “光合作用的早期研究簡(jiǎn)史”、 “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”等生命科學(xué)史，如果在教學(xué)過程中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)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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（作者單位：汪甜，浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，講師，主要從事學(xué)科課程與教學(xué)論方面的研究；頡志剛，浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事生物學(xué)科教學(xué)及相關(guān)教學(xué)研究。）