基于生命科學(xué)史的課堂滲透提升高中生科學(xué)思維的教學(xué)探究

鄭水豐

【摘要】生物學(xué)包括人類通過(guò)認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象和規(guī)律并形成的一些特有的思維方式和探究過(guò)程;而生命科學(xué)史是人類研究生物現(xiàn)象和規(guī)律的第一手原始資料，利用合適的生命科學(xué)史材料進(jìn)行課堂教學(xué)滲透，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)已有生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、創(chuàng)造性思維等方法去探討、總結(jié)生命活動(dòng)現(xiàn)象及規(guī)律，從而提升高中生科學(xué)思維能力。

【關(guān)鍵詞】高中生;生命科學(xué)史;科學(xué)思維

為了提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，2019版新教材大幅增加生命科學(xué)史相關(guān)內(nèi)容，例如“生物科學(xué)史話”、“科學(xué)家的故事”、“生物科技進(jìn)展”、“思考、討論”等，而對(duì)于前沿的生物技術(shù)如發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、基因工程等，通過(guò)章首頁(yè)增加了“科技探索之路”;旨在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)生物科學(xué)史事實(shí)的滲透，指導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家之路，基于科學(xué)事實(shí)和證據(jù)提出假設(shè) ，并進(jìn)一步進(jìn)行邏輯推理和通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證過(guò)程，從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論;讓學(xué)生在獲得生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)深刻體會(huì)到生命現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和生命規(guī)律的總結(jié)和修正往往需要一代代科技工作者持之以恒的付出;并以此提升學(xué)生的科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)習(xí)能力的全面提升，從而達(dá)到立德樹(shù)人的目的。

新版教材編寫在提升學(xué)生的科學(xué)思維能力方面做了詳細(xì)地規(guī)劃，例如：通過(guò)“光合作用的發(fā)現(xiàn)”訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維的延續(xù)性和整合性;通過(guò)“DNA是主要遺傳物質(zhì)”訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法形成的全過(guò)程;通過(guò)"色盲的發(fā)現(xiàn)“訓(xùn)練科學(xué)思維的故事性和趣味性”;通過(guò)“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程”訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維的邏輯性和嚴(yán)密性;以下為教學(xué)過(guò)程中通過(guò)滲透生命科學(xué)史來(lái)提升學(xué)生科學(xué)思維的探究和嘗試。

一、提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教材的編寫特別注重學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)能力和心理特點(diǎn)，在生命科學(xué)史的編寫過(guò)程基于學(xué)生的理解能力，在保證科學(xué)性的基礎(chǔ)上力求以最精簡(jiǎn)，通俗易懂的方式呈現(xiàn)出來(lái);通過(guò)滿足學(xué)生的好奇心來(lái)提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，例如：先可以通過(guò)講日本鎘污染導(dǎo)致痛痛病，先激發(fā)學(xué)生的興趣再順勢(shì)分析生物富集作用;在免疫調(diào)節(jié)的教學(xué)過(guò)程，可以適當(dāng)簡(jiǎn)介科赫發(fā)現(xiàn)并深入碳疽桿菌從而揭開(kāi)微生物致病的原因，到巴斯德發(fā)明了碳疽疫苗，人類開(kāi)始戰(zhàn)勝鼠疫、傷寒、霍亂;這些生命科學(xué)史不但能提升學(xué)生的興趣，更加激發(fā)他們通過(guò)掌握生物知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的渴望。

二、培養(yǎng)學(xué)生推理演繹能力

新技術(shù)的發(fā)明并應(yīng)用到生物研究領(lǐng)域也是生命科學(xué)史的重點(diǎn)部分，通過(guò)對(duì)這些技術(shù)的講解可以有效培養(yǎng)學(xué)生的推理及演繹能力;例如在教學(xué)過(guò)程中可以先介紹一種新的技術(shù)，再讓學(xué)生嘗試?yán)眯碌募夹g(shù)來(lái)對(duì)某一具體的問(wèn)題進(jìn)行推理、演繹和驗(yàn)證，不但可以降低學(xué)生的認(rèn)知門檻，也有利于學(xué)生知識(shí)的獲得和推理能力的培養(yǎng);例如在組織“分泌蛋白的合成和運(yùn)輸”的課堂教學(xué)過(guò)程中，可以先介紹同位素標(biāo)記法，再呈現(xiàn)科學(xué)家對(duì)豚鼠的胰腺腺泡細(xì)胞分泌蛋白合成過(guò)程的探索等相關(guān)背景，學(xué)生自然而然可以推理出分泌蛋白合成過(guò)程經(jīng)過(guò)的細(xì)胞結(jié)構(gòu);通過(guò)先介紹? ? ? ? ? ? ? 對(duì)DNA的標(biāo)記及密度梯度離心法的應(yīng)用，再呈現(xiàn)DNA復(fù)制方式的猜測(cè)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)假說(shuō)演繹法從提出問(wèn)題，做到假設(shè)，設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，到根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果修正假設(shè)的全過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生的推理演繹能力。

三、基于生物學(xué)實(shí)事進(jìn)行歸納

生物起源于共同的祖先，因此，不同生命活動(dòng)之存在共同的結(jié)構(gòu)或者相似的生命規(guī)律，但這些共同的結(jié)構(gòu)或者是生命規(guī)律是基于大量的實(shí)事總結(jié)出來(lái)的，因此，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)相似結(jié)構(gòu)或者生命規(guī)律事實(shí)的分析，經(jīng)過(guò)歸納和總結(jié)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效方式。例如在學(xué)習(xí)“細(xì)胞學(xué)說(shuō)時(shí)”就可以給學(xué)生介紹施萊登1838年發(fā)表了著名的《植物發(fā)生論》;1839年施旺發(fā)表《關(guān)于動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)一致性的顯微研究》;耐格里發(fā)現(xiàn)植物分生區(qū)新細(xì)胞的形成是細(xì)胞分裂的結(jié)果。雷馬克通過(guò)觀察雞胚紅細(xì)胞形成提出“細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞增殖形成組織”;最后讓學(xué)生歸納出細(xì)胞學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容。又例如在學(xué)習(xí)“酶的化學(xué)本質(zhì)”時(shí)，也可以選給學(xué)生介紹1926年薩姆納從刀豆種子提取到脲酶;后來(lái)，科學(xué)家又陸續(xù)分離到胃蛋白酶、胰蛋白酶結(jié)晶并證明這些酶都是蛋白質(zhì)，當(dāng)時(shí)科學(xué)界對(duì)酶的認(rèn)識(shí)是蛋白質(zhì)。1982年奧特曼和切赫發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化功能?？茖W(xué)界才對(duì)酶達(dá)成一致的認(rèn)識(shí)“大部分酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA”由此歸納出酶的定義是“酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化作用的有機(jī)物”等等。

四、學(xué)習(xí)科學(xué)方法和培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀

在生物教學(xué)過(guò)程中，為了讓學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，可以讓學(xué)生親身去經(jīng)歷科學(xué)家做過(guò)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，體會(huì)科學(xué)家在解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)，科學(xué)思維的形成過(guò)程從而培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀，這對(duì)于提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力也十分重要;例如孟德?tīng)柕耐愣共煌誀铍s交實(shí)驗(yàn)，摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，植物向光性的研究，頂端優(yōu)勢(shì)等等，都可以通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生去重復(fù)并記錄相關(guān)生命科學(xué)史的過(guò)程，體會(huì)實(shí)驗(yàn)成功的快樂(lè)從而培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀。

五、擴(kuò)展學(xué)生視野、培養(yǎng)學(xué)生擴(kuò)散思維

通過(guò)滲透生命科學(xué)史在學(xué)生掌握了一定知識(shí)儲(chǔ)備的前提下，可以起到強(qiáng)化知識(shí)之間的聯(lián)系，通過(guò)生命科學(xué)史將不同模塊的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，例如，學(xué)生在模塊一學(xué)習(xí)了酶的作用及本質(zhì)，在模塊二學(xué)習(xí)了基因的表達(dá)后，可以通過(guò)切赫實(shí)驗(yàn)的介紹：通過(guò)嗜熱四膜蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)RNA具有自我剪接的作用;在學(xué)習(xí)了生物進(jìn)化理論之后，可以重新回顧這個(gè)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)簡(jiǎn)介劍橋大學(xué)目前已經(jīng)合成了tC9Y核酶，不僅能自我剪接，還可以進(jìn)行自我復(fù)制，由此可以猜測(cè)：既能存儲(chǔ)遺傳信息，又能完整自我復(fù)制的RNA，可能是地球上生命出現(xiàn)的最初形態(tài)，基于以上的事實(shí)和邏輯推演，再給學(xué)生介紹關(guān)于"RNA世界理論"，從而打開(kāi)學(xué)生的思維。

六、總結(jié)

生物學(xué)課程要求在教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為思維的主體，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，通過(guò)在親歷獲取信息、提出質(zhì)疑、尋求佐證、推理演繹、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過(guò)程中讓學(xué)生習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。生物學(xué)科學(xué)史是一切生命活動(dòng)規(guī)律發(fā)現(xiàn)的原始材料，在課堂教學(xué)過(guò)程中滲透生物科學(xué)史能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法和培養(yǎng)科學(xué)價(jià)值觀，這對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)極其重要。

【參考文獻(xiàn)】

[1]安轉(zhuǎn)霞.生物科學(xué)史在高中生物教學(xué)中的教育價(jià)值[J].西部素質(zhì)教育，2017（02）：124;

[2]施群芬.利用科學(xué)史提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[J].生物學(xué)通報(bào).2005.40（4）：35- 36;

[3]鐘啟泉.基于核心素養(yǎng)的課程發(fā)展：挑戰(zhàn)與課題.全球教育展望，2016.45（1）：3-25;5FEDC9AD-AC0F-47D7-8BCE-A2DB85199822