谈如何开展以科学发展史为主线的生物课堂教学

杨忞

科学史是人类认识科学、发展科学的历史。2017版《普通高中生物课程标准》将“学科素养为核心”作为高中生物课程倡导地基本理念之一，并在课程实施建议中明确提出要“注重生物科学史和科学本质的学习”。

在高中生物教学中如何以科学史为切入点，开展课堂教学呢？

一、以科学史为主线的生物课堂教学的特点

（一）通过分析科学史达成教学三维目标

1.学生通过分析经典实验，形成学习本节课知识的过程，达成知识目标。

2.教师利用经典实验的设计思路，训练学生提出问题一作出假设一实验验证一得出结论的科学思维，达成能力目标。

3.教师通过学生感受科学家对科学研究的执着与热情，培养他们尊重科学、献身科学的精神，达成情感态度与价值观目标。

（二）教学过程以科学史为主线

课堂教学以科学史的发展脉络为主线，重点分析经典实验中涉及思想碰撞和关键性实验的部分。实验分析过程以学生回答问题串、班级讨论、小组活动的形式完成。

（三）注重过程性的教学评价

教学过程中，教师需要对学生提出问题、作出假设、阐述观点等行为及时进行评价，如鼓励学生的开放性思维，纠正学生的错误观点等。

二、以科学史为主线的生物课堂教学的设计思路

（一）提出问题

教师展示一个与本节课内容相关的现象，拋出本节课需要解决的问题，引起学生的兴趣和思考。

（二）引出观点

教师引导学生利用自己的知识储备、生活经验，提出关于上述问题答案的假设。

（三）展示科学史

教师按时间顺序为学生简要整理人们对于该现象的不同解释、不同观点，即认知观点的发展脉络。

（四）设计实验或分析经典实验

经过前面的学习，学生对科学史中的各观点的正确性已有了自己的初步判断。下面教师引导学生设计相关实验验证上述观点。对于一些在高中阶段难以开展的实验，可以采取设计问题串，学生分析经典实验的形式开展。

（五）形成科学观点

通过实验验证或经典实验分析，学生得出正确的科学观点。

（六）回顾与评价

可采用班级讨论、小组汇报等形式开展。教师通过评价学生的学习成果，达到对整节课总结提升的目的。

三、以科学史为主线的生物课堂教学的实例

“遗传的染色体学说”这节课中多处涉及科学史内容，教师适当补充相关资料，就可以将这节课以学习科学史经典实验的方式呈现给学生。

（一）导入

教师引导学生回忆孟德尔定律和减数分裂的过程。提出线索1：形成配子的过程中，基因和染色体在行为上有什么特点？是否预示二者之间存在什么关系？

（二）基因与染色体关系的探索

1.萨顿假说

教师请学生列表比较基因和同源染色体的行为。

教师提出线索2：你能预测一下基因和染色体之间的位置关系吗？

学生提出“基因在染色体上”的假设，教师及时鼓励。

教师总结：1902年，萨顿在研究蝗虫的减数分裂和受精作用时，就提出了“基因在染色体上”的假设。但该结论只是假设，还需要实验验证。

教师提出线索3：我们所学过的这些遗传学实验中，有没有可以验证萨顿假说的？

2.摩尔根的果蝇杂交实验

（1）红白眼果蝇杂交实验

教师引导学生回顾摩尔根的红白眼果蝇杂交实验，证明萨顿假说。并指出这是第一个能将基因定位在某个染色体上的实验证据，证明了基因在染色体上的假说。

教师提出线索4：基因和染色体的数量对应关系是怎样的？

（2）灰身长翅和黑身残翅果蝇杂交实验

教师展示资料：

教师提出线索5：摩尔根将F1中的雄蝇与黑身残翅雌蝇测交的结果与我们前面学习的孟德尔F1代黄圆豌豆和绿皱豌豆测交的结果有什么不同？我们该如何解释这个实验现象？

学生分析资料，认识到控制果蝇体色的基因和控制果蝇翅型的基因位于一条染色体上，即一条染色体上可以有两个基因。

3.基因与染色体的数量对应关系

教师提出问题：果蝇体细胞中只有4对染色体，但被人们研究过的基因就达数百个。你觉得基因与染色体可能有怎样的数量对应关系？

学生分析资料，得出结论：一条染色体上应该有许多个基因。

4.基因在染色体上的排列方式

教师展示果蝇四条染色体上的基因相对位置图。提出线索6：这些基因以什么方式分布在染色体上？

学生分析资料，得出结论：基因在染色体上呈线性排列。

最后教师展示现代分子生物学技术将基因定位在染色体上后的圖像，使学生直观感受基因与染色体的关系。

综上，学生通过学习科学史，沿着基因在染色体上→一条染色体上可以有两个基因→一条染色体上应该有许多个基因→基因在染色体上呈线性排列的主线，形成对遗传的染色体学说的完整认识。

（三）孟德尔定律的细胞学解释

教师为学生提供已画出细胞轮廓的模板，请学生用纸条代表染色体，图钉代表着丝点，用记号笔标记基因，通过构建模型，模拟分离定律和自由组合定律。

学生展示、介绍小组学习成果。

教师对学生的学习成果进行评价。

（四）总结

教师总结全课。

四、开展以科学史为主线的生物课堂教学的意义

在以科学史为主线展开的生物课堂教学中，损弃了传统的"知识灌输"教学模式，转而将科学研究的过程和方法同学生的学习过程相结合。学生在学习科学知识的基础上，领会科学思想、学习科学方法、理解科学本质，最终提高学生的生物学科素养。