淺議借助生物科學史培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)

張洪發(fā)

[摘? ?要]生物科學史教學是現(xiàn)代教育創(chuàng)新的方向，也符合培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的要求。生物科學史教學不但能提升課堂趣味性，而且能幫助學生形成科學思維，對其成長發(fā)展與學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)有促進作用。教師借助生物科學史來開展生物教學，可提高教學效率和質(zhì)量，達到培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的目的。

[關(guān)鍵詞]生物學;科學史;學科核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）15-0061-02

生物科學史是指生物學的發(fā)展歷程，包含生物學科相關(guān)的探究方法、技術(shù)、理論等，同時也蘊含科學家探索和研究生物的思路、態(tài)度，這對培養(yǎng)初中生生物學科核心素養(yǎng)具有重要的教育價值。教師通過引導學生重視生物科學史的學習，使學生了解生物概念的形成，既讓其獲取生物學科的基礎(chǔ)知識，又讓其掌握科學家探索過程中的解決方法與思路，有利于提高生物學習能力和學習水平。因此，在實際教學中，初中生物教師應(yīng)充分利用生物科學史的教育價值，使學生能夠樹立生物觀念、形成科學思維、提高探究能力、承擔社會責任，最終達到培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)的教學目標。

一、借助生物科學史，樹立生命觀念

生物觀念是人們對生物現(xiàn)象進行觀察、解釋、實證的抽象意識和思想，其包含物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進化與適應(yīng)觀等。生命觀念也是學生學習、研究生物學的基礎(chǔ)，只有樹立正確、科學的生命觀念，才能高效掌握生物學概念和規(guī)律，進而幫助學生構(gòu)建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)體系，提高自身生物學的學習能力。因此，教師在實際教學時應(yīng)在教材中有針對性地選擇生物科學史，讓學生了解生命的來源、形成以及規(guī)律，有效樹立其生命觀念，為其往后學習生物知識奠定堅實的基礎(chǔ)。

例如，在教學《植物細胞的結(jié)構(gòu)與功能》這一課時，教師應(yīng)聯(lián)系《人和動物細胞的結(jié)構(gòu)與功能》相關(guān)知識進行對比和引入，并用多媒體播放科學家施萊登用顯微鏡觀察植物細胞、施旺采用顯微鏡觀察動物細胞的相關(guān)視頻。這與學生第一次使用顯微鏡觀察生物細胞的經(jīng)歷相似，可使其產(chǎn)生共鳴，讓其了解科學家探索生物知識的曲折、艱辛過程，這樣學生能更容易理解生物知識生成的過程，樹立生命觀念。此外，教師以此揭示植物或動物細胞形態(tài)、大小的差異和相同性，并引導學生進行觀察和對比，讓學生發(fā)現(xiàn)生物的構(gòu)成具有一定規(guī)律，進而掌握“細胞是構(gòu)成生物體的基本單位”這一概念。另外，在學習《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》相關(guān)內(nèi)容時，教師也可以借助其中涉及的生物科學史——沃森、克里克探索DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，采用多媒體技術(shù)呈現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相關(guān)圖片，并擴展該科學史，使學生充分了解沃森、克里克在研究DNA晶體X射線衍射照片時所提出的觀點，以及他們在威爾金斯與富蘭克林的研究基礎(chǔ)上進行的補充，最終建立的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，讓學生從中了解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

二、借助生物科學史，形成科學思維

生物科學史是展現(xiàn)科學家在探究過程中批判、求真、求新、反思的發(fā)展史，而科學思維是科學家基于事實與論據(jù)，秉持求真務(wù)實、嚴謹?shù)膽B(tài)度，采用科學的方法解決問題、認識事物的思維能力。科學思維包括批判性思維、演繹與推理、歸納與概括以及模型與建模等，其是學生智力發(fā)展的目標，也是學生自主學習生物知識的必需素養(yǎng)、方法，對培養(yǎng)其生物學科核心素養(yǎng)具有重要作用。因此，在生物教學中，教師應(yīng)將科學家摸索與總結(jié)的科學方法與思維滲透于教學活動中，通過引導學生了解生物科學史，使其從中學習更多科學研究方法，幫助其形成科學思維。在研究生物學現(xiàn)象與規(guī)律的過程中，提出問題、做出假設(shè)、實驗驗證、結(jié)果分析等步驟，都滲透著科學思維，故教師引導學生分析生物科學史中的研究歷程各環(huán)節(jié)，可幫助學生形成科學思維。

例如，在教學《人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)》這一課時，首先，教師應(yīng)借助生物科學史——巴甫洛夫的經(jīng)典實驗讓學生了解條件反射的形成過程，該實驗采用對照法設(shè)計了四種情況：第一是給小狗食物;第二是只播放鈴聲，不給食物;第三是播放鈴聲與給食物;第四是多次播放鈴聲與給食物后，只播放鈴聲。以此實驗觀察在哪種情況下，小狗唾液分泌最多。其次，教師向?qū)W生提問：哪種情況下小狗分泌唾液屬于后天形成？哪種情況下小狗分泌唾液屬于先天形成？多次播放鈴聲和給食物的作用是什么？讓學生分小組探討、分析，最后發(fā)現(xiàn)只有多次結(jié)合非條件刺激與條件刺激，并建立起聯(lián)系后，才能形成條件反射。如此一來，教師通過對生物科學史進行研究和分析，讓學生在對比中了解形成條件反射的過程，不僅能鍛煉其思辨能力，還能讓其形成科學思維。

三、借助生物科學史，提高探究能力

科學探究能力是每個科學家必備的技能，生物科學知識點是科學家在探究過程中產(chǎn)生的，故生物科學知識點可作為提高學生探究能力的主要素材。在教學中，教師應(yīng)選擇合適的科學史素材，創(chuàng)設(shè)歷史情境，讓學生身臨其境，感受科學家的探究歷程，同時針對生物學現(xiàn)象進行觀察、思考、實驗設(shè)計、結(jié)果交流，以促進學生探究能力的提升。此外，教師也可以借助生物科學史開展科學研究實踐活動（如家庭實踐活動、戶外實踐活動等），組織學生參與生物學科實踐研究，從而提升學生生物學科核心素養(yǎng)。

以教學《光合作用的發(fā)現(xiàn)》為例，教材中介紹了普利斯特萊的經(jīng)典鐘罩系列實驗、范·海爾蒙特的柳樹生長實驗以及希爾光合作用光照條件實驗，教師可根據(jù)這些生物科學史布置課堂學習任務(wù)。教師可針對經(jīng)典鐘罩系列實驗設(shè)計問題：對比實驗一和實驗二、實驗三和實驗四，它們有什么異同之處？在普利斯特萊所做過的實驗中，哪一個條件是相同的？讓學生小組合作設(shè)計對照實驗，闡述陽光對光合作用的影響。通過上述問題的引導，讓學生了解和分析科學家的實驗過程，并學習光合作用的研究方法，進而以科學家的實驗為范例設(shè)計對照實驗。這樣一來，學生不但對光合作用有了一定理解，而且能在親身體驗中接受科學方法、思維的訓練，從而有效提高自身的科學探究能力。再如，在教學《生命的誕生》這一課時，教師以教材對生命起源的“自生論”相關(guān)介紹作為生物科學史，并用弗朗西斯科·雷迪的實驗否定“腐肉生蛆”這一理論，讓學生更深入地認識生物科學的研究方法。另外，教材中還介紹了巴斯德實驗否認微生物自生的概念，讓學生在學習該科學史時，充分領(lǐng)悟科學家經(jīng)過多次研究和修正，發(fā)明“鵝曲頸瓶”裝置，并證明了“細菌不是自然產(chǎn)生的，而是由原來已存在的細菌產(chǎn)生的”這一理論。因此，教師借助生物科學史展現(xiàn)科學家在生物學探究中所使用的方法與思維，有利于學生在認識、理解這些科學探究方法時，逐漸提升科學探究能力。

四、借助生物科學史，承擔社會職責

生物學社會職責是指基于對生物學的認知，參與個人與社會事務(wù)的談?wù)?，并做出理想判斷與解釋，提高解決生物學問題的能力。在生物學史上，科學家承擔著生物科學社會責任，應(yīng)用科學思維與方法，并秉持科學世界觀與科學精神不斷探索生物現(xiàn)象。因此，教師應(yīng)挖掘生物科學史的人文資源，讓學生領(lǐng)悟科學家鍥而不舍、勇于改正錯誤的科學探索精神，使學生在生物研究中學會相互分享、相互合作，樹立服務(wù)社會、回報社會的義務(wù)感和職責感，從而促進學科核心素養(yǎng)的提升。這樣一來，當學生步入社會后就會意識到科學技術(shù)的規(guī)范在社會生活方面的應(yīng)用意義，確?？茖W技術(shù)造福人類社會。在實際生物科學史教學中，教師應(yīng)讓學生關(guān)注社會議題，并參與議題探討，做出理性的判斷與解釋，辨別偽科學和封建迷信，同時逐漸增強生態(tài)意識，積極保護生活環(huán)境與大自然環(huán)境，并向身邊的家人與朋友宣傳健康知識。此外，教師也可結(jié)合生活實際或本地資源開展科學實踐，引導學生嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物有關(guān)的問題，從而提升其社會職責素養(yǎng)。

以《我們周圍的生物學》為例，在講解這堂課內(nèi)容之前，教師可讓學生討論生物學與人類生活的關(guān)系。有的學生提到地球上部分動植物是人類的食物來源，這時教師可就生活中的食物開展生物科學史教學，引導學生閱讀和學習《袁隆平雜交水稻》，并布置驅(qū)動任務(wù)，讓學生閱讀后，回答問題：袁隆平是如何研究出雜交水稻的？袁隆平的新型雜交水稻對人類生活具有什么意義？我們應(yīng)該學習袁隆平在生物科學探索中的什么精神？）在學習生物科學史中，教師通過布置驅(qū)動任務(wù)，引發(fā)討論，使學生在閱讀和學習時對生物學發(fā)展與人類社會生活的關(guān)聯(lián)加深了解，讓學生意識到生物學對生產(chǎn)、生活、社會的影響，進而產(chǎn)生責任感。另外，教師應(yīng)將生物科學史作為課外閱讀素材，拓寬學生眼界，如學習《疾病與免疫》時，教師可引導學生了解“胰島素的發(fā)現(xiàn)”“胃潰瘍的元兇”“巴氏消毒法”“青霉素的發(fā)現(xiàn)”等生物科學史，這些內(nèi)容不僅能填補教學中空缺的生物學知識，還能讓學生意識到健康生活、善待生命的重要性，并學會應(yīng)用生物學知識和方法辨認偽科學，關(guān)注社會生物科學議題，做出理性的判斷，主動宣傳生物學知識，從而承擔起社會職責。

總之，生物科學史不但承載著知識理論，而且展現(xiàn)了科學家的探索歷程，蘊含豐富的人文資源，并體現(xiàn)科學家善于合作、勇于創(chuàng)新的科學精神。這對培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)具有一定的引導作用。因此，教師需在教材中選擇合適的生物科學史材料，引領(lǐng)學生學習科學家的探究方法，使其形成科學思維，提高探究能力，同時增強生命觀念，并學會承擔社會職責，最終實現(xiàn)學科核心素養(yǎng)的提升。

（責任編輯? ? 黃諾依）