依托科學(xué)史，培養(yǎng)高中學(xué)生科學(xué)思維

盧志薇

核心素養(yǎng)的發(fā)展培養(yǎng)是現(xiàn)階段教師所要研究的重要內(nèi)容，核心素養(yǎng)培養(yǎng)的價(jià)值并不僅僅體現(xiàn)在學(xué)生的發(fā)展上，在現(xiàn)階段高考的核心考點(diǎn)也開始與核心素養(yǎng)出現(xiàn)高度融合，這意味著學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展情況將會(huì)直接影響學(xué)生的升學(xué)。為此，高中生物學(xué)教師需聯(lián)系生物學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成，設(shè)計(jì)有效的教學(xué)培養(yǎng)方案?？茖W(xué)思維是生物核心素養(yǎng)中的一個(gè)維度體現(xiàn)，這一素養(yǎng)主要體現(xiàn)在學(xué)生科學(xué)思維方式的形成上。為了有效地推動(dòng)學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)，教師需聯(lián)系生物學(xué)科實(shí)際，選擇合適的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，科學(xué)史內(nèi)容的展現(xiàn)可以給學(xué)生展示多個(gè)科學(xué)研究史中存在的內(nèi)容，讓學(xué)生在其中對(duì)照著進(jìn)行分析研究，就能讓學(xué)生逐步進(jìn)行多種方法的探究與思考。接下來(lái)，筆者將結(jié)合自身教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)利用科學(xué)史培養(yǎng)高中學(xué)生科學(xué)思維核心素養(yǎng)的方法進(jìn)行簡(jiǎn)要展示。

一、科學(xué)思維的培養(yǎng)價(jià)值簡(jiǎn)析

科學(xué)思維也可以被稱之為理性思維，是指能運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。通過(guò)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的有效培養(yǎng)，學(xué)生能有效地經(jīng)歷上述四種思維研究過(guò)程，獲得思維能力的發(fā)展與思維方式的改變。這對(duì)學(xué)生今后的研究性學(xué)習(xí)開展或?qū)嶒?yàn)探究的進(jìn)行非常有利。

在現(xiàn)階段，隨著新高考改革的開展，新高考標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了核心素養(yǎng)的考查要求，教師培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)就有了更加直接的價(jià)值。即通過(guò)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，可以幫助學(xué)生更好地突破高考，進(jìn)而考取心儀的大學(xué)。

基于上述內(nèi)容，筆者認(rèn)為，科學(xué)思維作為生物學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成，其培養(yǎng)價(jià)值較高，且對(duì)學(xué)生的發(fā)展有著直接的影響。高中生物學(xué)教師則要想辦法構(gòu)建更加有效的生物學(xué)教學(xué)，推動(dòng)學(xué)生的發(fā)展。

二、利用科學(xué)史培養(yǎng)高中學(xué)生科學(xué)思維的方法

（一）做好課前分析，搜集科學(xué)史資源

科學(xué)史的有效展示可以幫助學(xué)生見證各個(gè)生物學(xué)家做出研究分析的過(guò)程，學(xué)生也可以在模仿性的研究、建模、推論過(guò)程中得到科學(xué)思維的發(fā)展。而為了更好地發(fā)揮科學(xué)史的效果，教師需在課前研究，就當(dāng)前教學(xué)中適宜展示的科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行搜集與開發(fā)，設(shè)計(jì)有效化的教學(xué)過(guò)程。為了達(dá)到這一點(diǎn)，教師在教學(xué)實(shí)際中需利用課下時(shí)間作出研究，搜集本課相關(guān)的科學(xué)史資源內(nèi)容。其中，教師可以就教材內(nèi)容進(jìn)行研讀，分析其中涉及的各個(gè)生物學(xué)家及其相關(guān)的事例和成就。當(dāng)然，在教材中很多生物學(xué)家的事例列舉得都較為簡(jiǎn)略，若作為了解類內(nèi)容尚可，但想利用其推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究就顯得略有不足。為此教師在通過(guò)教材找出基本的生物學(xué)家和其成就后，可以利用計(jì)算機(jī)多媒體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢索，搜集更加具體的事例記載。在完成資源搜集后，教師可以對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)整理，想辦法構(gòu)建教學(xué)展示的流程。

例如，在進(jìn)行“細(xì)胞”相關(guān)章節(jié)的知識(shí)教學(xué)時(shí)，教師可以在對(duì)應(yīng)的知識(shí)教學(xué)開始前進(jìn)行科學(xué)史資源的搜集，將其作為教學(xué)展示融入的內(nèi)容。其中，筆者研究發(fā)現(xiàn)，在高中階段，與細(xì)胞學(xué)建立的相關(guān)的科學(xué)家主要有維薩里——比利時(shí)人，從人體解剖入手研究，發(fā)表了巨著《人體構(gòu)造》，揭示了人體在器官水平的結(jié)構(gòu);比夏——法國(guó)人，他指出器官由低一層次的結(jié)構(gòu)——組織構(gòu)成，并把組織分為21種;虎克——英國(guó)人，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。1665年，他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)由許多規(guī)則的小室組成，并把“小室”稱為cell——細(xì)胞;列文虎克——荷蘭著名磨鏡技師，他用自制的顯微鏡觀察，對(duì)紅細(xì)胞和動(dòng)物精子等活細(xì)胞進(jìn)行了精確的描述;德國(guó)植物學(xué)家施萊登和動(dòng)物學(xué)家施旺——19世紀(jì)30年代提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)，指出細(xì)胞是一切動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的基本單位。相應(yīng)地，在實(shí)際的教學(xué)中，教師可以聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)相應(yīng)的生物學(xué)家事跡進(jìn)行進(jìn)一步檢索，將其作為教學(xué)的內(nèi)容構(gòu)成。

（二）聯(lián)系學(xué)生發(fā)展，優(yōu)化教學(xué)開展方法

為了有效地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，教師需在展示科學(xué)史的同時(shí)讓學(xué)生聯(lián)系科學(xué)史中提到的科學(xué)家事跡進(jìn)行研究，讓其嘗試著模仿復(fù)制一些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。為確保學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中可以獲得較高的發(fā)展，教師需就給學(xué)生提供實(shí)際探究分析的機(jī)會(huì)。在過(guò)去的教學(xué)中，理論講授法是教師常用的教學(xué)方法，這一教學(xué)方法的使用雖然可以幫助學(xué)生快速記憶一些生物知識(shí)，但學(xué)生缺乏自由論述研究的機(jī)會(huì)。目前，為了推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，教師可以對(duì)教學(xué)方法作出調(diào)整，聯(lián)系學(xué)生的實(shí)際發(fā)展情況構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)小組，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。

例如，在進(jìn)行“光合作用與能量轉(zhuǎn)化”這一課的教學(xué)時(shí)，為了推動(dòng)學(xué)生更加積極主動(dòng)地進(jìn)行分析研究，教師可以結(jié)合實(shí)際，圍繞學(xué)生的綜合發(fā)展情況，對(duì)教學(xué)開展的方法進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)際中，為了有效地利用小組合作教學(xué)法開展教學(xué)，教師需先圍繞學(xué)生的能力發(fā)展情況作出分析，研究學(xué)生現(xiàn)階段存在的能力發(fā)展差異，再作出學(xué)生小組的劃分。在學(xué)生小組劃分完成后，教師在課上可以引領(lǐng)學(xué)生對(duì)相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓其感悟相關(guān)的科學(xué)史內(nèi)容，推動(dòng)其思維的發(fā)展。

（三）運(yùn)用媒體工具，構(gòu)建有效化展示

科學(xué)史內(nèi)容能否有效展現(xiàn)，對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展有著重大的影響。而為了確保科學(xué)史內(nèi)容展示的有效進(jìn)行，教師需對(duì)教學(xué)展示工具進(jìn)行開發(fā)研究，構(gòu)建有效展示的過(guò)程。多媒體是現(xiàn)階段已經(jīng)普及化的信息化教學(xué)工具，可以幫助教師進(jìn)行更加有效的教學(xué)展示過(guò)程，這對(duì)學(xué)生的發(fā)展也是非常有利的。為了推動(dòng)學(xué)生的發(fā)展，教師在教學(xué)實(shí)際中就可以利用多媒體教學(xué)工具展示科學(xué)史相關(guān)的圖片視頻內(nèi)容，幫助學(xué)生對(duì)科學(xué)家的事跡與生平進(jìn)行分析，感悟相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

例如，在進(jìn)行“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”這一課的教學(xué)時(shí)，為了幫助學(xué)生對(duì)孟德爾遺傳定律有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，教師可以利用課余時(shí)間搜集更加豐富的孟德爾遺傳定律的材料。這些材料可以包含孟德爾的個(gè)人信息，其發(fā)現(xiàn)遺傳因子的條件和事件等。在教學(xué)的實(shí)際過(guò)程中，教師可以將相關(guān)科學(xué)史材料的展現(xiàn)融入教學(xué)，給學(xué)生構(gòu)建豐富且有效的教學(xué)展示，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行理解研究。又如，在進(jìn)行“有絲分裂”這一課的教學(xué)時(shí)，為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知，教師可以搜集波蘭科學(xué)家麥克和瑞士植物學(xué)家內(nèi)格里的成就，讓學(xué)生了解“第一個(gè)看到細(xì)胞核分裂的人”和“第一個(gè)看到染色體的人”，以此增加其感悟。像這樣，學(xué)生通過(guò)相關(guān)圖片文字資料的分析，其能力和知識(shí)認(rèn)知就可以得到有效提升與發(fā)展。

（四）引導(dǎo)學(xué)生討論，發(fā)展學(xué)生思維

學(xué)生討論的進(jìn)行對(duì)學(xué)生思維的發(fā)展非常關(guān)鍵，為了確保學(xué)生可以進(jìn)行有效的討論過(guò)程，教師在教學(xué)實(shí)際中需做出教學(xué)設(shè)計(jì)上的研究，就學(xué)生討論的激發(fā)進(jìn)行分析。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)是一種常用的教學(xué)方法，其核心內(nèi)容是利用問(wèn)題的提出引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論學(xué)習(xí)。為確保問(wèn)題導(dǎo)學(xué)可以有效地發(fā)揮其設(shè)計(jì)效果，教師在教學(xué)實(shí)際中需就問(wèn)題的設(shè)計(jì)和提出做出分別研究。在問(wèn)題的設(shè)計(jì)方面，教師需聯(lián)系科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行拓展研究，找出合適的主題與科學(xué)史事件，圍繞實(shí)際情況設(shè)計(jì)問(wèn)題。在提問(wèn)時(shí)機(jī)的選擇上，教師則可以將其放到教學(xué)開始前作為導(dǎo)入問(wèn)題，也可以將其放在課堂的引申環(huán)節(jié)引領(lǐng)學(xué)生思考。

例如，在進(jìn)行“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一課的教學(xué)中，教師可以聯(lián)系本課的實(shí)際內(nèi)容設(shè)計(jì)一些問(wèn)題，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考。通過(guò)分析可以明確，本課的內(nèi)容包含幾個(gè)經(jīng)典的病毒實(shí)驗(yàn)，即1928年，英國(guó)科學(xué)家的R型菌和S型菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn);1944年，美國(guó)科學(xué)家艾佛里和他的同事所做的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn);1952年赫爾希和蔡斯，以同位素標(biāo)記法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)。在明確相關(guān)的內(nèi)容后，教師在教學(xué)中可以將這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)給學(xué)生，并引導(dǎo)性的設(shè)計(jì)提問(wèn)，引領(lǐng)學(xué)生思考為什么這些實(shí)驗(yàn)可以證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，為什么DNA不是全部的遺傳物質(zhì)。通過(guò)這些問(wèn)題的思考探究，學(xué)生就可以逐漸加深理解。

（五）融合實(shí)際事例，幫助學(xué)生進(jìn)行感悟

實(shí)際的案例總能更加打動(dòng)學(xué)生，為了幫助學(xué)生深入地了解科學(xué)史內(nèi)容，發(fā)展其科學(xué)思維，教師在教學(xué)中設(shè)計(jì)教學(xué)展示時(shí)，可以融入一些現(xiàn)代的科學(xué)家實(shí)例進(jìn)行展現(xiàn)，讓學(xué)生分析現(xiàn)代科學(xué)家中那些偉大的存在，感受其奉獻(xiàn)精神?，F(xiàn)代科學(xué)家由于時(shí)代較為接近，學(xué)生通過(guò)一些網(wǎng)絡(luò)媒體途徑也可以接收到他們的相關(guān)信息，這一類事例內(nèi)容展示可以更好地打動(dòng)學(xué)生，讓學(xué)生產(chǎn)生感悟，并聯(lián)想到自身該怎么做。

例如，在教學(xué)實(shí)際中，教師可以為學(xué)生展示我國(guó)科學(xué)家屠呦呦的事跡，讓學(xué)生通過(guò)其生平的分析和杰出的貢獻(xiàn)加以感悟。其中，為了幫助學(xué)生更好地了解屠呦呦研究的重要性，教師可以為學(xué)生展示“瘧疾”相關(guān)的圖片材料，讓學(xué)生明確這一疾病的危害。通過(guò)這一展示過(guò)程，學(xué)生就可以認(rèn)識(shí)到其貢獻(xiàn)。又如，教師還可以為學(xué)生展示鐘南山的事跡，引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)其貢獻(xiàn)，幫助學(xué)生了解生物學(xué)在疾病防治上的作用和價(jià)值。再如，教師可以從“克隆”這一概念入手，為學(xué)生展示我國(guó)生物學(xué)家童第周的事跡，讓其感受“中國(guó)克隆之父”這一稱號(hào)的重量。在完成上述內(nèi)容的展示后，教師可以讓學(xué)生從科學(xué)家的實(shí)際聯(lián)想自己，分析自己又該如何做，才能為我國(guó)未來(lái)生物科學(xué)事業(yè)的發(fā)展增磚添瓦。

（六）創(chuàng)建學(xué)生活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生分析探究

科學(xué)思維的培養(yǎng)不應(yīng)僅僅停留在理論的展示和引導(dǎo)上，教師還需聯(lián)系實(shí)際設(shè)計(jì)一些學(xué)生實(shí)踐探究的活動(dòng)，讓其自主地進(jìn)行一些科學(xué)家事跡的追尋和研究。為此，教師在教學(xué)實(shí)際中可以在教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)作出分析，思考有效學(xué)生活動(dòng)的構(gòu)建方法。在實(shí)際的活動(dòng)構(gòu)建中，教師除了要考慮學(xué)生的發(fā)展之外，還需聯(lián)系活動(dòng)的難度進(jìn)行思考，給學(xué)生設(shè)計(jì)幾個(gè)可行的探究目標(biāo)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

例如，在進(jìn)行“基因突變和基因重組”相關(guān)知識(shí)的教學(xué)時(shí)，教師可以構(gòu)建學(xué)生探究活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索的方式搜集相關(guān)的材料和資源，讓其更加充分認(rèn)識(shí)事物的兩面性，感知基因突變的特點(diǎn)。在學(xué)生研究的過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)其搜集我國(guó)雜交水稻之父袁隆平的材料，讓學(xué)生分析其貢獻(xiàn)。像這樣，通過(guò)學(xué)生活動(dòng)的開展，學(xué)生就可以獲得分析研究的機(jī)會(huì)，其自身的能力也能得到提升。

（七）研究歷史實(shí)驗(yàn)，感悟生物學(xué)內(nèi)容

生物學(xué)的科學(xué)史與實(shí)驗(yàn)是密不可分的，其中敘述了很多科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，正是這些實(shí)驗(yàn)的開展，推論出了很多重要的生物知識(shí)。通過(guò)對(duì)這些歷史實(shí)驗(yàn)的研究與模仿，學(xué)生就可以體會(huì)科學(xué)家鉆研研究的過(guò)程，這對(duì)學(xué)生的知識(shí)理解是很有幫助的。為了幫助學(xué)生體驗(yàn)這些實(shí)驗(yàn)，教師在教學(xué)實(shí)際中需利用準(zhǔn)備環(huán)節(jié)搜集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)并作出研究分析，探究將其展現(xiàn)給學(xué)生的有效方法。其中部分難度較大或操作煩瑣的實(shí)驗(yàn)，教師可以借助媒體展示的方式對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行解析，讓學(xué)生有所認(rèn)識(shí)即可。對(duì)那些操作難度較低或可以簡(jiǎn)化模擬的實(shí)驗(yàn)，教師則可以鼓勵(lì)學(xué)生嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

例如，在教學(xué)實(shí)際中，教師可以讓學(xué)生研究1952年赫爾希和蔡斯所進(jìn)行的T2噬菌體實(shí)驗(yàn)。由于該實(shí)驗(yàn)具有較高的要求，中學(xué)實(shí)驗(yàn)室并不具備完成條件。所以教師可以給學(xué)生提供相關(guān)的具體材料，讓學(xué)生進(jìn)行分析。在學(xué)生研究的過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)性地作出展現(xiàn)，為學(xué)生解釋噬菌體和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理，幫助學(xué)生進(jìn)行解析與理解。通過(guò)這一過(guò)程，學(xué)生就可以認(rèn)識(shí)歷史實(shí)驗(yàn)的開展背景與成就，也能更好地理解生物學(xué)研究的特點(diǎn)。

（八）設(shè)計(jì)有效評(píng)價(jià)，展現(xiàn)學(xué)生發(fā)展

教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)的重要構(gòu)成部分，在學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)過(guò)程中，教師同樣需要借助教學(xué)評(píng)價(jià)的有效設(shè)計(jì)將學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展情況展現(xiàn)出來(lái)。為了達(dá)到這一目的，教師在教學(xué)實(shí)際中需圍繞學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展做出教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的拓展。在原本的生物教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)評(píng)價(jià)多是圍繞學(xué)生的知識(shí)掌握和課堂表現(xiàn)而展開，在當(dāng)前，為了量化學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展，教師需從教學(xué)實(shí)際出發(fā)作出架構(gòu)，選擇合適的依據(jù)定性學(xué)生的發(fā)展水平，進(jìn)而設(shè)計(jì)有效化的教學(xué)評(píng)價(jià)。

例如，在一段時(shí)間的教學(xué)完成后，為了評(píng)測(cè)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展情況，教師可以設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的教學(xué)評(píng)測(cè)設(shè)置。其中，教師可以通過(guò)實(shí)際調(diào)研和實(shí)驗(yàn)開展的方法進(jìn)行。首先，針對(duì)實(shí)際調(diào)研，教師可以采取問(wèn)卷調(diào)查的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)測(cè)，分析科學(xué)思維培養(yǎng)教學(xué)開展前后學(xué)生科學(xué)思維的變化情況。其次，在實(shí)驗(yàn)開展方面，教師則可以通過(guò)有效教學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)建讓學(xué)生展現(xiàn)自己，最后，教師再?gòu)膶W(xué)生在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的各項(xiàng)素質(zhì)評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展情況。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)已經(jīng)成為教師開展教學(xué)的重要內(nèi)容。為了推動(dòng)學(xué)生科學(xué)思維核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，教師在教學(xué)實(shí)際中可以借助科學(xué)史內(nèi)容的展現(xiàn)幫助學(xué)生感悟歷史實(shí)驗(yàn)，分析科學(xué)家的事跡。在實(shí)際的教學(xué)中，教師需圍繞教學(xué)設(shè)計(jì)作出分析，想方設(shè)法將科學(xué)史的有效展現(xiàn)融入其中。

注：本文為福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度教育教學(xué)改革專項(xiàng)課題“基于科學(xué)史開展科學(xué)思維訓(xùn)練教學(xué)的案例研究”（課題號(hào)：Fjjgzx20-071）研究成果。

（宋行軍）