巧用科学史培养学生的理性思维

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[摘要]理性思维是学生生物学核心素养的重要组成部分。高中生物教材中有较多的科学史，通过这些科学史可引导学生领悟科学家的理性思维方式、研究问题的方法和科学探究精神。作为高中生物教师，应有效利用这些科学史培养学生的分析能力和逻辑推理能力，从而进一步提高学生的理性思维。

[关键词]科学史；理性思维；核心素养；生物教学

[中图分类号]G633.91[文献标识码]A[文章编号]16746058（2017）17009302

理性思维是生物学核心素养的重要组成部分，生物教学中可通过多种途径培养学生的理性思维，其中利用科学史就是有效途径之一。生物学是一门以实验为基础的学科，高中生物教材中有较多的科学史，记录了科学家通过实验解决生物学问题、探寻生命本质的历程。编者旨在通过这些科学史引导学生领悟科学家的理性思维方式、研究问题的方法及科学探究精神等，从而提高学生的生物学核心素养。那么，在生物课堂教学中如何利用科学史培养学生的理性思维呢？

一、利用科学史培养学生的分析能力

理性思维是人类思维的高级形式，它包括对事物或问题进行观察、分析、比较、综合、抽象、概括等过程。通过这些思维活动，学生可有效把握事物的本质和规律。作为高中生物教师，应有效利用科学史培养学生的分析能力，从而进一步培养学生的理性思维。

以苏教版《分子与细胞》中“回眸历史——解开光合作用之谜”为例，这部分科学史介绍了多个经典实验，能很好地展现科学家的研究思路、研究方法等，但有些教师由于课时有限，对

这些经典实验

只作简单介绍，未能发挥出它们应有的提升能力之效。兼顾到课时有限和培养学生能力的重要性两方面因素，笔者对这些经典实验做了如下处理。

对于海尔蒙特、普里斯特莱、扬·英根豪斯的实验，着重介绍实验发生的背景及实验操作过程，请学生根据实验现象自己分析得出实验结论。

对于恩吉尔曼的实验也采用上述的方法，但在学生分析出实验结论“光合作用的场所是叶绿体”后，追问：

“该实验只能得出这个结论吗？”学生再分析，得出“光合作用需要光”。再问：“恩吉尔曼在实验中选用了水绵和好氧细菌这两种生物材料有何妙处？”再引导学生分析。这样不仅训练了学生的分析能力，而且使学生理解了实验材料的选择对实验成功实施的重要性。

在谈到光合作用产生O2时，笔者没有直接介绍鲁宾和卡门的实验，而是提出问题：“光合作用的原料有H2O和CO2，O2中的O是来自H2O还是CO2？抑或是二者都有呢？可否设计一个实验方案来研究这个问题？”由于在学习生物膜系统时学生已经了解了同位素标记法，因此很快就有学生提出了实验思路，如：将H2O和CO2分别用

18O作标记，让两组植物分别处于H218O+CO2（A组）和H2O+C18O2（B组）的环境中生长（其他条件相同且适宜），再检测生成的O2是否含有18O。这时可再问：“预期实验会出现哪几种结果？可得出什么结论？”引导学生分析，最后得出三种预期结果：（1）只有A组产生含18O的O2；（2）只有B组产生含18O的O2；（3）A、B两组都产生了含18O的O2。对应得出三种结论：（1）O2中的O只来自于H2O；（2）O2中的O只来自于CO2；（3）O2中的O既可来自于H2O，也可来自于CO2。在引导学生分析完毕后，再展示鲁宾和卡门的实验过程、结果和结论，此时可借机表扬学生，让学生有成就感。

这样对经典实验进行处理，可让学生透过相关科学史体会科学家的理性思维方式及其所具备的严谨、执着等优秀品质，同时也很好地培养了学生的分析能力。

二、利用科学史培养学生的逻辑推理能力

理性思维是一种有明确思维方向、建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式。逻辑推理能力是学生在解决真实情景中的生物学问题时需要具备的关键能力之一，科学史为训练学生的逻辑推理能力提供了有效的素材。

以苏教版《遗传与进化》中“探索遗传物质的过程”为例，筆者发现很多教师在介绍格里菲思的肺炎双球菌的实验过程时，对其四组实验的分析一带而过，并快速得出了结论。实际上，如果引导学生仔细分析推理这四组实验，可让学生从中领悟科学家的理性思维过程，并提升学生的逻辑推理能力。对此，笔者在教学时介绍了格里菲思的肺炎

双球菌的体内转化实验（如下图所示）过程后，引导学生对格里菲思所做的四组实验进行如下分析推理：这四组实验谁和谁是对照组？说明什么问题？格里菲思根据什么证据说S型菌中含有能使R型菌转

化成S型菌的转化因子？学生轻松分析：①和②是一

组对照组，说明导致小鼠死亡的是S型活菌；②和③是一组对照组，说明只有S型活菌才会导致小鼠死亡；③和④对照，说明S型菌中含有能使R型菌转化成S型菌的转化因子。此时笔者提问：“仅有③和④对照只能说明导致小鼠死亡的不是S型死菌，它无法解释为什么会从死亡的小鼠体内分离出S型活菌且其后代仍是S型活菌，也不能说明S型死菌中存在有促使R型细菌转化的转化因子。有学生提出“会不会是S型死菌或者是R型活

菌变成了S型活菌”。借此，教师引导学生分析推理：应该是①②③共同与④进行对照，通过对照说明R型活菌和S型死菌都不会导致小鼠患败血症死亡，只有S型活菌才会导致小鼠死亡，可是第④组实验中只注射了R型活菌和S型死菌，那么小鼠体内的S型活菌是怎么变来的？是单独的

S型死菌转变成的吗？肯定不是，否则第③组实验中应该会有小鼠出现败血症死亡的现象；是单独的R型活菌转变成的吗？根据第①组实验分析，单独的R型活菌不可能转变成S型活菌，那么只可能是R型活菌和S型死菌混合后导致S型活菌出现了，但是S型死菌本身不会转变成S型活菌，所以可能是S型死菌中含有了某种物质，促使某些R型活菌转化成了S型活菌，从而导致了小鼠的死亡，且这种物质可以传递给子代，因此分离出来的S型活菌的后代仍是S型活菌。由此得出的实验结论从逻辑角度来看才能站得住脚。通过这样的分析，使学生逐步提高逻辑推理能力，学会像科学家那样进行理性思维。

以上是笔者巧用科学史的两个事例。可见，在生物教学中如果能巧妙地运用科学史，可以使学生学会分析推理，养成科学思维的习惯，最终促进学生理性思维的提高。

（责任编辑黄春香）