高中生物科學(xué)史教學(xué)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)

李菊芳

摘 要：在高中生物教學(xué)過程中，生物科學(xué)史教學(xué)的重要性十分突出，但在實際教學(xué)過程中也存在一定的難度，無法幫助學(xué)生正確挖掘出生物科學(xué)史的價值，最終將影響到學(xué)生生物核心素養(yǎng)的培育。新課程改革背景下，高中生物科學(xué)史教學(xué)的重要性進一步凸顯，且與學(xué)生的探究能力、質(zhì)疑能力有了更為緊密的聯(lián)系，如何在生物科學(xué)史教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力是必須認真考慮的問題?；谶@一問題，本文從多個方面來分析論述高中生物科學(xué)史教學(xué)過程中有效培養(yǎng)學(xué)生探究能力的策略措施，期望能夠為從事高中生物教學(xué)的朋友們提供些許建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：高中生物;科學(xué)史;探究能力

《普通高中生物課程標準》明確指出，生物科學(xué)史教學(xué)可以有效幫助學(xué)生理解生物科學(xué)的本質(zhì)，并在學(xué)習(xí)過程中掌握生物科學(xué)研究和探究的方法，樹立起正確的生物科學(xué)探究精神。正是基于生物科學(xué)史這一重要性，高中生物教師在課堂教學(xué)過程中可以高度重視生物科學(xué)史的教學(xué)活動，并在長時間的課堂教學(xué)中積累了較多的成功經(jīng)驗[1]。但在取得較好教學(xué)經(jīng)驗的同時，當前階段高中生物科學(xué)史教學(xué)過程中也存在著一些較為尖銳的問題，比如教學(xué)目標單一化、科學(xué)史教學(xué)的案例未能充分使用，再比如未能將科學(xué)史教學(xué)與學(xué)生的生物核心素養(yǎng)培育有機結(jié)合起來，生物科學(xué)史的教育教學(xué)價值有待挖掘。這些問題的存在較大程度上影響了高中生物課堂教學(xué)的成效，也制約著學(xué)生探究能力的培養(yǎng)與發(fā)展。針對此，教師必須進一步立足于新課程改革向高中生物科學(xué)史教學(xué)所提出的要求，不斷創(chuàng)新教學(xué)理念與模式，解決好科學(xué)史教學(xué)過程中所存在的諸多問題，最大限度發(fā)揮出生物科學(xué)史的教育價值。本文從多個方面來談一談高中生物科學(xué)史教學(xué)中學(xué)生探究能力的培養(yǎng)策略，現(xiàn)作如下論述。

一、對高中生物科學(xué)史的認識與理解

所說的生物科學(xué)史是指生物科學(xué)的發(fā)展歷史，是一個發(fā)現(xiàn)和認識生物學(xué)知識的過程。生物科學(xué)不僅包括動物學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、進化學(xué)、微生物學(xué)這些傳統(tǒng)學(xué)科，而且還包括一些新興學(xué)科，比如細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)。之所以要學(xué)習(xí)生物科學(xué)史，首先便是為了掌握生物學(xué)中那些“王侯將相”的歷史，比如達爾文、孟德爾、摩爾根、歐文頓、富蘭克林，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)更多的生物科學(xué)家。另外，生物科學(xué)史包括生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)發(fā)展的輝煌歷史，當學(xué)生認真學(xué)習(xí)這些知識點后，在生活中和工作中遇到醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面的爭議時，可以分辨是非，提出自己的個人見解[2]。除此之外，在生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以逐漸積累生物科學(xué)研究的方法，樹立起生物科學(xué)探究的精神。因此可以說，在高中生物教學(xué)過程中，教師必須高度重視生物科學(xué)史的教學(xué)。

二、高中生物科學(xué)史的重點內(nèi)容——以人教版教材為例

以高中生物新人教版教材為例來說，必修一、必修二和選擇性必修一中所涉及的生物科學(xué)史內(nèi)容較多，教師需要認真對待。在必修一中，重要的生物科學(xué)史主要包括以下內(nèi)容：一是列文虎克使用自制顯微鏡發(fā)現(xiàn)了活細胞;二是歐文頓使用500多種化學(xué)物質(zhì)來開展膜通透性實驗，繼而提出膜是由脂質(zhì)所構(gòu)成;三是薩姆納提出并證明酶是蛋白質(zhì);四是切赫和奧特曼在長時間的研究中發(fā)現(xiàn)，有少數(shù)的RNA具備生物催化功能;五是桑格和尼克森提出了生物膜流動鑲嵌模型;六是恩格爾曼證明光合作用可以釋放氧氣，而葉綠體正是植物進行光合作用的重要場所。

再以選擇性必修一所涉及的生物科學(xué)史內(nèi)容為例來說，貝爾納在研究中發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)境的恒定依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，美國生理學(xué)家坎農(nóng)提出穩(wěn)態(tài)概念;促胰液素的發(fā)現(xiàn)中涉及囿于定論的沃泰默，另辟蹊徑的斯他林和貝利斯，巴甫洛夫的感慨等;生長素的發(fā)現(xiàn)過程中涉及達爾文、鮑森·詹森、拜爾、溫特等科學(xué)家的探究科學(xué)史。

三、高中生物科學(xué)史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生探究能力所存在的問題及解決對策

（一）生物科學(xué)史教學(xué)目標單一的解決對策

在高中生物科學(xué)史教學(xué)過程中，有較多的教師存在著生物科學(xué)史教學(xué)目標單一的問題，未能有效挖掘出生物科學(xué)史教學(xué)的價值。比如：在新人教版必修二《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》這一節(jié)教學(xué)中，有很多的教師只是選擇向?qū)W生介紹孟德爾的豌豆雜交實驗，單純講解了分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，但并沒有引導(dǎo)學(xué)生去分析和探究豌豆雜交實驗的內(nèi)在邏輯和實驗的關(guān)鍵點，所以導(dǎo)致學(xué)生無法精準理解孟德爾豌豆雜交實驗的思想方法。再以新人教版必修一《走進細胞》這一章節(jié)教學(xué)為例來說，有很多的教師只是向?qū)W生簡單介紹和講解細胞學(xué)說的三個要點，幫助學(xué)生認識了細胞的多樣性與統(tǒng)一性，但并未向他們提出深層次的探究問題，也就無法發(fā)現(xiàn)和探究細胞學(xué)說的建立過程，對生物學(xué)科的本質(zhì)理解不足。由此可以說，雖然教師在高中生物教學(xué)中融入了生物科學(xué)史的知識，但多是將教學(xué)目標定位于知識點的層面上，未引導(dǎo)學(xué)生參與到生物科學(xué)史的探究中，不能獲得方法與情感的體驗。這樣的課堂教學(xué)無法滿足學(xué)生的發(fā)展，尤其是無法有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)和探究能力。除此之外，一些教師在生物科學(xué)史素材的應(yīng)用上存在著誤區(qū)，疏于從思想與方法的角度去挖掘生物科學(xué)史的教育價值。

針對生物科學(xué)史教學(xué)目標單一的問題，教師要立足于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，在生物科學(xué)史教學(xué)中注重學(xué)生探究能力的培養(yǎng)，努力優(yōu)化教學(xué)目標。具體來說，教師在生物科學(xué)史的教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生去探究生物科學(xué)史的事實與形成過程，但是又不局限于這些教學(xué)任務(wù)，而是鼓勵學(xué)生對這些事實與知識做進一步的分析和解釋，不斷去探究，最終找到生物科學(xué)史中的思維品質(zhì)與思想觀念[3]。相信在這樣的課堂教學(xué)過程中，學(xué)生既可以接觸到生物科學(xué)史的事實，也可以緊緊圍繞著這些事實去分析探究，從而對生物科學(xué)史的知識點有更為深刻的理解。如：在《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》這一節(jié)教學(xué)中，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)孟德爾的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，對知識點有一個較好的理解，在此基礎(chǔ)上可以向?qū)W生提出探究問題，包括“孟德爾所使用的實驗材料有哪些？有什么樣的作用？”“孟德爾是如何使用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法的？”“孟德爾提出了什么樣的‘天才假設(shè)？”“你對孟德爾所提出的實驗結(jié)論有什么樣的理解？”除此之外，教師還可以向?qū)W生講一講孟德爾潛心探索過程中的一些小故事，讓學(xué)生由此在內(nèi)心樹立起探究意識和扎實實踐的意識，能感悟假說演繹法在科學(xué)研究中的應(yīng)用和重要性。在《走進細胞》這一章節(jié)教學(xué)中，教師要應(yīng)用好教材，尤其是把握好教材所提供資料的小標題，帶領(lǐng)學(xué)生去探究小標題中所呈現(xiàn)出的知識點，并探究資料分析中的相關(guān)問題。在最后的教學(xué)中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生理解在細胞學(xué)說的建立過程中一些相關(guān)因素之間的關(guān)系，包括科學(xué)實驗、科學(xué)技術(shù)、理論思維之間的關(guān)系，以求讓學(xué)生可以明確生物科學(xué)史中所蘊含的科學(xué)本質(zhì)[4]。可以說，當生物科學(xué)史的教學(xué)目標足夠全面和明確，且教師可以引導(dǎo)學(xué)生去深層探究，相信對培養(yǎng)學(xué)生的探究精神與能力會有十分大的裨益。

（二）教學(xué)活動脫離實際的解決對策

在高中生物科學(xué)史教學(xué)過程中，一些教師只是從思想上充分認識到了生物科學(xué)史教學(xué)的重要性，但在教學(xué)策略和模式方面缺少研究，比如單純?yōu)榱伺囵B(yǎng)學(xué)生的探究精神與能力，會選擇在課堂上讓學(xué)生參與到一些較高難度的知識學(xué)習(xí)活動中，導(dǎo)致教學(xué)活動脫離實際。以新人教版必修二《DNA的復(fù)制》這一節(jié)教學(xué)為例來說，在學(xué)生學(xué)習(xí)“DNA半保留復(fù)制的證據(jù)”這一內(nèi)容后，有的教師會組織學(xué)生去借助實驗來進一步探究。一些教師會向?qū)W生布置這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)，即“老師現(xiàn)在給你們一些實驗材料，要求你們?nèi)ヌ骄亢万炞C自己所提出的假設(shè)，相關(guān)的實驗材料有15N的DNA的大腸桿菌若干、14N的DNA的大腸桿菌若干”。當教師向?qū)W生提出這一學(xué)習(xí)任務(wù)后，勢必會有較多的學(xué)生不知所措，原因便在于這一探究型的實驗內(nèi)容較為復(fù)雜，學(xué)生無法順利完成。所以教師設(shè)置這樣的學(xué)習(xí)任務(wù)是不恰當?shù)?，也是不科學(xué)的。生物科學(xué)史中有些內(nèi)容無法通過學(xué)生親歷實驗探究過程，但是可以通過對相關(guān)科學(xué)史料的整理重組，讓學(xué)生通過假說演繹法的設(shè)計思路去感知科學(xué)探究的一般思路和方法，如讓學(xué)生演繹推理如果是半保留復(fù)制，則預(yù)期的第一代和第二代結(jié)果分別是什么？如果是全保留復(fù)制，則預(yù)期的第一代和第二代結(jié)果分別是什么？再展示科學(xué)家的實驗結(jié)果，從而得出DNA半保留復(fù)制的結(jié)論。通過這樣的演繹推理過程的探究，同樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。

針對生物科學(xué)史教學(xué)活動脫離實際的問題，教師要高度重視，協(xié)調(diào)處理好學(xué)生探究能力培養(yǎng)與教學(xué)活動設(shè)置之間的關(guān)系。在生物科學(xué)史的教學(xué)中，教師要注重生物科學(xué)史素材的應(yīng)用，一方面要理解到位，向?qū)W生講解重要的知識點，另一方面不能越位，不能向?qū)W生設(shè)置一些較高難度的學(xué)習(xí)任務(wù)和探究問題。具體來說，某一個具體化的生物科學(xué)史的歷史事件，既有可能是課程教學(xué)的內(nèi)容要素，也有可能是教學(xué)素材，不需要作為重點內(nèi)容來對待[5]。所以在實際教學(xué)時，教師要精準去把握，結(jié)合實際情況去優(yōu)化教學(xué)目標和手段。比如：當生物科學(xué)史的歷史事件是課程教學(xué)的內(nèi)容要素時，教師便需要帶領(lǐng)學(xué)生去認真學(xué)習(xí)，讓學(xué)生可以概述其中的歷史事件，并在此過程中去分析探究，對知識點形成更為深刻的理解，領(lǐng)悟科學(xué)方法和科學(xué)精神[6]。再比如：當生物科學(xué)史的歷史事件是教學(xué)素材時，教師便沒有太大的必要帶領(lǐng)學(xué)生去做深層次的分析探究，而是可以將其作為“腳手架”，幫助學(xué)生對結(jié)論性知識點有更深刻的理解。在新人教版的教材中，作為課程內(nèi)容要素的科學(xué)史如植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程，人類對遺傳物質(zhì)的探索過程等。而單純作為教學(xué)素材的科學(xué)史是較多的，如有穩(wěn)態(tài)概念的提出與發(fā)展、促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程等。

（三）材料使用不當?shù)慕鉀Q對策

在高中生物科學(xué)史教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力時，教材中的科學(xué)史材料是尤為重要的，直接關(guān)乎學(xué)生探究能力的培養(yǎng)成效。從當前高中生物科學(xué)史教學(xué)來看，教師會將教材中所提供的生物科學(xué)史材料與課外拓展資料結(jié)合起來，繼而在課堂上以PPT的方式展示給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生去研究和探討。但這樣的教學(xué)方式存在著一些問題，比如會導(dǎo)致學(xué)生在課堂上忙于材料的閱讀，受到諸多信息的“轟炸”，卻沒有足夠的時間去思考和探究，這自然影響了學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。更為不利的一點是，會導(dǎo)致師生均陷入教學(xué)的瑣碎泥潭中，生物科學(xué)史的教學(xué)顯得費時和費力。

針對材料使用不當這一問題，教師要認真對待，科學(xué)史資料豐富多彩，教師如果不加選擇，一味羅列史實，會削弱其教學(xué)價值，所以可以對科學(xué)史實進行重組改進加工，使蘊含的科學(xué)本質(zhì)更為明顯，科學(xué)探究過程與特點更為突出。具體來說，教師在課堂上向?qū)W生展示的科學(xué)史材料，均應(yīng)該是精挑細選的，并且是學(xué)生易于理解的、有主線貫穿[7]。相信在課堂上使用這一類的科學(xué)史材料，學(xué)生可以在有限的時間內(nèi)閱讀材料和探究，對材料有更深的理解。由此可以說，在課堂上使用科學(xué)史材料時，教師必須要去進行精加工，適當?shù)匮a充史料，但必須是在教材的基礎(chǔ)上所進行的擴展。在借助生物科學(xué)史材料來培養(yǎng)學(xué)生的探究能力時，教師要向?qū)W生提出一些環(huán)環(huán)相扣、層層深入的問題，精準去還原生物科學(xué)史知識的形成過程，讓探究問題可以引領(lǐng)學(xué)生去深層次學(xué)習(xí)[8]。在此過程中，學(xué)生的探究能力與科學(xué)精神均可以得到有效的培養(yǎng)。除此之外，在培養(yǎng)學(xué)生的探究能力時，教師還需要注意一點，即學(xué)生的批判思維培育。在引導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)生物科學(xué)史材料和知識時，教師不能讓學(xué)生一味去學(xué)習(xí)，而是更應(yīng)該激活他們的探究思維和批判思維，敢于去質(zhì)疑相關(guān)的生物科學(xué)史材料，但同時又可以去進行針對性的探究，借助更多的內(nèi)容來佐證自己的觀點。

結(jié)束語

探究能力的培養(yǎng)是高中生物課堂教學(xué)的重要任務(wù)，也是高中生物核心素養(yǎng)的重要組成，教師要高度重視。在生物科學(xué)史教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力時，教師要不斷優(yōu)化教學(xué)理念與模式，打造開放型和探究型的教學(xué)課堂，吸引學(xué)生全身心參與到探究學(xué)習(xí)中來，在此過程中理解生物科學(xué)史的知識，并樹立起科學(xué)探究意識。同時教師平時應(yīng)多閱讀科學(xué)史相關(guān)資料，準確把握科學(xué)史發(fā)展的脈絡(luò)，深入領(lǐng)略生物科學(xué)史中蘊含的人文精神和科學(xué)方法等，以便自如地對教材所涉及的科學(xué)史內(nèi)容加以運用和拓展。只有教師心中的科學(xué)史變得生動豐富，才能把學(xué)生帶入神奇的科學(xué)史世界，這是教師成功利用科學(xué)史開展探究教學(xué)的前提。

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