建立在“不斷修正和完善的科學(xué)史”上的課堂探究

林艷華

摘 要 為克服實(shí)驗(yàn)室緊缺、生物實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)等問題，需要一種新的課堂科研方式。通過思想實(shí)驗(yàn)，可再現(xiàn)科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)生物學(xué)概念和原理的源流，學(xué)習(xí)科學(xué)家的思維方法，認(rèn)識(shí)科學(xué)的發(fā)展和完善的漸進(jìn)性。這種教學(xué)方式在傳授知識(shí)的同時(shí)，創(chuàng)設(shè)了生動(dòng)的教學(xué)情境，營(yíng)造了探究性學(xué)習(xí)氛圍，變結(jié)論式教學(xué)為過程式教學(xué)，有效地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

一、探究的目的—引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)

美國(guó)芝加哥大學(xué)教授施瓦布認(rèn)為：“探究教學(xué)的兩個(gè)組成部分——作為探究的科學(xué)和探究活動(dòng)，在中學(xué)科學(xué)教育目標(biāo)中應(yīng)當(dāng)給予優(yōu)先注意的是前者?！笨梢姡瑥?qiáng)調(diào)探究本身并不是目的，通過探究引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，才是最重要的目的。

高中生物學(xué)新教材內(nèi)容符合了施瓦布的觀點(diǎn)：更加重視在教學(xué)中滲透生物學(xué)史，促進(jìn)學(xué)生了解生物學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展的總體規(guī)律。但是，目前的探究性學(xué)習(xí)仍有較多問題：首先，探究學(xué)習(xí)需要豐富的課程資源和大量實(shí)驗(yàn)器材。調(diào)查表明，在不發(fā)達(dá)或欠發(fā)達(dá)地區(qū)，更為匱乏。其次，探究學(xué)習(xí)需要實(shí)驗(yàn)操作，比直接講授耗費(fèi)更多的時(shí)間和精力。而當(dāng)下高中教學(xué)的第一要?jiǎng)?wù)仍然是升學(xué)率，教師缺乏引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的熱情。

為此，我們提出，可以在課堂上通過思想實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在掌握課堂內(nèi)容的同時(shí)，再現(xiàn)生物學(xué)史上的重要實(shí)驗(yàn)過程，營(yíng)造實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)氛圍，以有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

二、有效利用科學(xué)史探究的具體課例—《植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)

生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程在生物科學(xué)史上極具代表性，我們以此為例，探討如何在課堂上再現(xiàn)生物學(xué)史上的重要實(shí)驗(yàn)的思路、過程及結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯思維和實(shí)驗(yàn)分析，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和技能。

1.上此課之前，學(xué)生對(duì)該課內(nèi)容知道了什么

通過第一、二冊(cè)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握科學(xué)探究的基本程序，懂得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的單一變量原則和對(duì)照原則，初步具備設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果，得出結(jié)論等能力。

2.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的安排中，主線思路是什么？

在盡量短的時(shí)間里達(dá)到最好的效果；用好教材中的科學(xué)史資料，將探究性學(xué)習(xí)的主線貫穿在整節(jié)課中。

（1）生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程：

明線：生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程。

暗線：科學(xué)的研究程序：假說-演繹法

觀察現(xiàn)象，提出問題：

教師展示兩幅向光彎曲的圖片，引導(dǎo)學(xué)生。

觀察：兩株植物在長(zhǎng)勢(shì)方向的區(qū)別？

推測(cè)：受什么外界誘惑的影響？

學(xué)生做出假設(shè)：

決定向光性的最重要的植物部位是尖端。

尖端下部彎向光源生長(zhǎng)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（你設(shè)計(jì)，我實(shí)施）：

探究一：①驗(yàn)材料（胚芽鞘）；②單一變量、對(duì)照原則；③可作圖說明；④分組設(shè)計(jì)，1人記錄并發(fā)言）

1928年溫特的實(shí)驗(yàn)：用尖端處理過的瓊脂塊能引起去掉尖端胚芽鞘的彎曲。

結(jié)論：導(dǎo)致胚芽鞘彎曲的的確是一種化學(xué)物質(zhì)的向下傳遞。

學(xué)生反思：到此實(shí)驗(yàn)是否嚴(yán)密？該怎樣解決？

學(xué)生設(shè)計(jì)出對(duì)照實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的證明胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)的確是一種化學(xué)物質(zhì)引起的。

1931年，從人尿中分離出吲哚乙酸（IAA）。

1946年，高等植物中分離出生長(zhǎng)素并確認(rèn)化學(xué)本質(zhì)就是IAA。

回歸知識(shí)：根據(jù)以上推導(dǎo)以表框的形式讓學(xué)生做如下關(guān)于生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。

產(chǎn)生生長(zhǎng)素的部位：尖端感受光刺激的部位：尖端彎曲生長(zhǎng)的部位：尖端下部光刺激的作用：生長(zhǎng)素分布不均勻彎曲生長(zhǎng)的原因：不均勻的生長(zhǎng)素含量不同作用大小不同，含量多的生長(zhǎng)得快（向光抑制物的作用）

得出結(jié)論

探究二：自己思考快速提煉向光生長(zhǎng)的原理。

教師設(shè)空，學(xué)生自己看書填寫，課件呈現(xiàn)生長(zhǎng)彎曲練習(xí)反饋，并總結(jié)：長(zhǎng)不長(zhǎng)看有無生長(zhǎng)素，彎不彎看生長(zhǎng)素分布是否均勻。

（2）生長(zhǎng)素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布：

采用現(xiàn)場(chǎng)PK：規(guī)定時(shí)間閱讀教材，一組提問另一組快速回答（可以補(bǔ)充），但停頓或者答錯(cuò)扣分，運(yùn)用學(xué)生為主體的教學(xué)理念，讓學(xué)生把課堂當(dāng)賽場(chǎng)，可帶動(dòng)課堂價(jià)值追求的“質(zhì)變”，最大發(fā)揮學(xué)習(xí)潛力，提高課堂有效性。

3.考慮該課內(nèi)容主要知識(shí)結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)

依據(jù)理念：有效的課堂板書應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)型，以便于學(xué)生在頭腦中形成知識(shí)的聯(lián)絡(luò)，便于在課后歸納總結(jié)。

4.反思這節(jié)課的學(xué)習(xí)成果？

本案例的精華在于對(duì)生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)科學(xué)史的處理。從時(shí)間維度（達(dá)爾文→詹森→拜爾→溫特）展示了知識(shí)的形成與發(fā)展過程；又暗含有對(duì)生物學(xué)事件的理解與思考：從形態(tài)水平（彎曲）→細(xì)胞水平（背光側(cè)細(xì)胞長(zhǎng) ）→生化水平（生長(zhǎng)素）→分子生物學(xué)（生長(zhǎng)素和抑制物如何進(jìn)行調(diào)控的？）→正在進(jìn)行研究…。階梯板書圖示的知識(shí)結(jié)構(gòu)，逐步呈現(xiàn)了科學(xué)家探索歷程，體現(xiàn)了新教材理念，啟發(fā)了科學(xué)思維，培養(yǎng)了學(xué)生成為創(chuàng)新人才的潛能。

蘇格拉底所說“我不以知識(shí)授予別人，而是使知識(shí)自己產(chǎn)生的產(chǎn)婆?！闭n堂上的探究性學(xué)習(xí)的核心在于思想實(shí)驗(yàn)，并不需要學(xué)生真正去實(shí)驗(yàn)室操作，只需要學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)家設(shè)計(jì)比較，并由教師引導(dǎo)討論，然后再以各種事例啟發(fā)，引導(dǎo)他們逐步接近正確的結(jié)論。這種探究的思想實(shí)驗(yàn)非常適合生物科學(xué)史教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任長(zhǎng)松，《探究式學(xué)習(xí)--學(xué)生只是的自主建構(gòu)》，科學(xué)教育出版社.