例談生物科學(xué)史在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用

文/東莞市可園中學(xué) 黃偉貞

生物科學(xué)發(fā)生、發(fā)展的歷史是一部宏偉的生物科學(xué)史?？茖W(xué)史主要記載科學(xué)家的生平和重要思想方法、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程，得失與成敗的原因及科學(xué)故事。學(xué)生通過學(xué)習(xí)生物科學(xué)史獲得生物科學(xué)知識(shí)，并對(duì)科學(xué)家的研究探索道路產(chǎn)生濃厚的興趣，在此過程中逐漸掌握科學(xué)研究的基本方法，深刻體會(huì)科學(xué)家的獻(xiàn)身精神。因此，積極探索生物科學(xué)史在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

一、 生物科學(xué)史教學(xué)案例——以“光合作用的發(fā)現(xiàn)”為例

1.幾千年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德對(duì)當(dāng)時(shí)那個(gè)時(shí)代的人們的思想有著重要影響，這就導(dǎo)致人們尊崇亞里士多德的觀點(diǎn)，如人們一直認(rèn)為植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的物質(zhì)全部來自土壤。請(qǐng)學(xué)生判斷這一偉大先賢的論斷是否準(zhǔn)確？并嘗試自己設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

2.在學(xué)生設(shè)計(jì)完實(shí)驗(yàn)后，教師展示海爾蒙特柳樹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和過程，讓學(xué)生進(jìn)行比較分析。這樣一來，學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的情景中，先質(zhì)疑再探究，先自主設(shè)計(jì)再對(duì)比分析，在一個(gè)又一個(gè)認(rèn)知沖突中感悟科學(xué)精神，也為進(jìn)一步探究做好了“預(yù)熱”。

3.海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)得出“植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)全部來自于水”的論點(diǎn)，是對(duì)亞里士多德觀點(diǎn)的繼承和發(fā)展。根據(jù)《小學(xué)科學(xué)課標(biāo)》的要求，小學(xué)生要掌握綠色植物能夠吸收二氧化碳并釋放氧氣和淀粉這一基本常識(shí)，故七年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備了植物能吸收二氧化碳并排出氧氣的相關(guān)光合作用常識(shí)，再向?qū)W生提問“海爾蒙特實(shí)驗(yàn)是否忽略了空氣”。這樣可以很好地培養(yǎng)學(xué)生懷疑的態(tài)度和思辨的能力。

4.教師介紹當(dāng)時(shí)時(shí)代背景下的普利斯特利的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)共分為兩個(gè)部分：①把一支點(diǎn)燃的蠟燭和一盆綠色植物共同放進(jìn)一個(gè)密閉的玻璃罩中；②把一支點(diǎn)燃的蠟燭放到一個(gè)密閉的玻璃罩中。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5.“普利斯特利的實(shí)驗(yàn)可以證明植物能夠更新空氣，那能否證明植物可以吸入二氧化碳放出氧氣呢？”教師進(jìn)一步提問來培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力，有利于發(fā)展他們的探究意識(shí)和探究能力，催生實(shí)踐智慧。

6.有關(guān)光合作用發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)不應(yīng)僅停留在歷史的回顧中，光合作用的最新進(jìn)展教師也可以有目的地選擇一些研究成果介紹給學(xué)生。例如，綠色植物的光合作用是一種高效率、無污染和零碳排放的能量獲取方式，科學(xué)家希望模仿它來解決能源問題。2008 年《科學(xué)》雜志發(fā)表了美國(guó)麻省理工學(xué)院化學(xué)家丹尼爾·諾塞拉最新研究成果，他希望模仿葉片的光合作用分解水，生產(chǎn)清潔的綠色能源——?dú)錃狻Ｄ壳?，這一科學(xué)技術(shù)取得了重大的進(jìn)展。教師向?qū)W生介紹光合作用的最新研究成果，將極大地激發(fā)學(xué)生生物學(xué)習(xí)的興趣和主觀能動(dòng)性。

二、結(jié)果與分析

筆者在所任教的初中學(xué)校進(jìn)行了為期1 年的生物科學(xué)史教學(xué)實(shí)驗(yàn)，2 個(gè)實(shí)驗(yàn)班采用科學(xué)史與教學(xué)內(nèi)容相融合，2 個(gè)對(duì)照班則采用常規(guī)的教學(xué)過程。在實(shí)驗(yàn)前后，利用問卷調(diào)查法，分別對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班進(jìn)行生物科學(xué)素養(yǎng)和生物學(xué)習(xí)成績(jī)分析，共發(fā)放問卷200 份，收回有效問卷196 份。最后利用SPSS13.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

1.對(duì)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的影響。開展生物科學(xué)史教學(xué)實(shí)驗(yàn)1 學(xué)年后，對(duì)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班學(xué)生進(jìn)行生物科學(xué)素養(yǎng)問卷調(diào)查，經(jīng)T 檢驗(yàn)可知，前測(cè)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班并沒有顯著差異，后測(cè)實(shí)驗(yàn)班的生物科學(xué)素養(yǎng)有明顯提高，兩者存在極顯著差異。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的根本目的就是讓學(xué)生將所學(xué)到的科學(xué)知識(shí)運(yùn)用到社會(huì)所需要的領(lǐng)域和對(duì)個(gè)人有幫助的地方。生物科學(xué)史的教學(xué)重視學(xué)生對(duì)知識(shí)發(fā)展過程的理解，因此更好地培養(yǎng)學(xué)生探究和實(shí)事求是的科學(xué)精神。

2.生物學(xué)習(xí)成績(jī)的影響。本次調(diào)查采用的生物學(xué)習(xí)成績(jī)，均為正規(guī)測(cè)試，前測(cè)的生物試卷由學(xué)校統(tǒng)一出題，后測(cè)的生物試卷由全市統(tǒng)一出題，并且都是在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，因此考試結(jié)果的數(shù)據(jù)可信度較高，有較好的說服力。前測(cè)是兩個(gè)班的生物成績(jī)沒有差異，經(jīng)過生物科學(xué)史教學(xué)實(shí)驗(yàn)1 年后，實(shí)驗(yàn)班比對(duì)照班的平均分高出5.40 分。經(jīng)T檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，兩個(gè)班的生物成績(jī)數(shù)據(jù)存在顯著差異，說明教學(xué)效果顯著，有助于提升學(xué)生的生物學(xué)習(xí)成績(jī)。