在高中生物教學中運用生命科學史培養(yǎng)學生的科學思維

蔡文

人教版高中生物學必修教材中蘊含著豐富的生命科學史材料。生命科學史系統(tǒng)地闡述了與生命起源、生命發(fā)展歷程等相關課題的發(fā)現過程。它在描繪生命發(fā)展與演變的歷程中，展示了科學家巧妙的研究方法和嚴謹的科學精神與態(tài)度。生命科學史的深度學習不僅可以幫助學生增進對科學本質的理解，培養(yǎng)科學思維，還有助于教師實現教學目標。因此，本文結合人教版高中生物學必修教材和新課標，提出基于生命科學史培養(yǎng)學生科學思維的教學策略及建議。

一、生命科學史教學的意義

生命科學史是生物學知識體系的重要組成部分。人教版高中生物學必修教材中的生命科學史內容，可以讓學生在了解生命起源和生命本質規(guī)律的過程中重走科學探究之路，培養(yǎng)學生的科學思維。同時，《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在課程理念、課程內容和實施建議等方面對科學史中的科學思維作出了明確要求：學生要注重對生物科學史和科學本質的學習。因此，教師應積極利用生命科學史開展教學，培養(yǎng)學生生物學核心素養(yǎng)。

二、人教版高中生物學必修教材中生命科學史的內容分析

人教版高中生物學必修教材將生命科學史資料編排在科學家訪談、生物科技進展、生物科學史話、問題探討、生物科技進展等欄目，生動再現了生命科學研究的曲折歷程，展示了現代生命科學的發(fā)展變化，讓學生感受到科學方法論精神，是培養(yǎng)科學思維能力和品質的重要教學資源。通過分析《生物學（必修1）：分子與細胞》和《生物學（必修2）：遺傳與進化》兩本教材中的生命科學史內容可以發(fā)現，前者側重于歸納與概括法，涉及的生命科學史有細胞學說的建立過程、酶本質的探索等；后者側重于演繹與推理法，涉及的生命科學史有孟德爾的豌豆雜交實驗、DNA雙螺旋結構模型的建構等。

在課堂教學中，生命科學史素材不應僅限于教材，還應將不斷發(fā)展的科學實事與教材內容有機結合。教師可以閱讀相關科學文獻和生物學專業(yè)著作及論文，以擴充教學資源。同時，教師要精心篩選能夠培養(yǎng)學生科學思維的素材用于教學實踐，以提升學生的批判性思維、模型與建模思維、演繹與推理思維、歸納與概括思維等。

三、基于生命科學史培養(yǎng)學生科學思維的教學策略

1.培養(yǎng)批判性思維

批判性思維要求學生在處理問題時保持理性和獨立思考，并善于發(fā)現問題和解決問題?！凹毎さ慕Y構和功能”這一教學內容所蘊含的生命科學史內容可以協(xié)助教師培養(yǎng)學生的批判性思維。教材編排了有關“對細胞膜成分的探索”的思考和討論活動，還介紹了細胞膜結構的探究歷程。教師可以圍繞“論證、質疑和辯駁”進行教學，讓學生提出假設、提出反駁、再質疑、再反駁，在不斷質疑和辯駁的過程中培養(yǎng)學生的批判性思維。

2.培養(yǎng)模型與建模思維

培養(yǎng)模型與建模思維需要教師在教學過程中注重引導和啟發(fā)，激發(fā)學生的學習興趣。教師可以帶領學生研究光合作用的歷程，引導學生通過史料分析來理解光合作用的概念；之后讓學生在建構概念模型的過程中進行分析和推理，歸納出光合作用的本質變化，理解光反應和暗反應之間的聯(lián)系，進而形成生物學上的大概念——細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質。

3.培養(yǎng)演繹與推理思維

演繹推理思維是一種基于邏輯和推理的思考方式。學生需要運用已知的公理、定理或前提，推導出新的結論或知識，從而形成演繹推理思維。在教學“DNA的半保留復制的實驗證據”這一知識點時，教師需要引導學生通過論證、推理和證明，得出DNA半保留復制的過程和特點。通過實驗，學生在“假說—演繹”過程中逐步構建了“DNA是通過半保留方式進行復制的”這一生物學概念，學習到如何運用邏輯推理和證據來建立假說，并通過實驗來證實或證偽它們。在此過程中，學生深刻感受到科學探究的魅力，并培養(yǎng)了自身演繹與推理的科學思維。

4.培養(yǎng)歸納與概括思維

歸納與概括思維是一種由特殊性知識過渡到一般性知識的思維方式，通常指基于具體事實總結出一般理論的信息處理過程。人教版高中生物必修教材中涉及了大量的事實，要求學生進行思考和討論，并形成重要的概念。例如在教學“細胞核控制著細胞的遺傳和代謝”這一知識點時，教材提供了一系列資料。教師可以讓學生通過觀察和學習這些資料，理解和掌握生物學的核心概念和規(guī)律，并基于事實和證據進行概括。

培養(yǎng)學生科學思維能力的教學策略還有很多，例如探究式教學、情境式教學和合作式教學等。其中，探究式教學注重讓學生親身經歷科學過程，理解科學的本質，讓學生先根據事實提出問題，然后再相互交流尋求解決問題的方法；情境式教學是通過制造或創(chuàng)設生動具體的場景來激發(fā)學生思維和情感體驗；等等。教師在教學中可以根據實際教學使用最適合的教學策略，達到事半功倍的目的。

教學實踐表明，在新一輪的課程改革背景下，在高中生物學中基于生命科學史開展教學可以有效培養(yǎng)學生科學思維的嚴謹性和邏輯性，提升學生的演繹與推理思維。教師在教學過程中要善于鼓勵學生質疑，拓展學生思考的寬度，深化其思維的深度，從而促進學生生物學學科核心素養(yǎng)的形成。

【本文系湖南省教育信息技術研究一般課題“‘互聯(lián)網+條件下高中生命科學史混合式學習模式研究”相關成果（立項編號：HNETR21073）】