利用生物科学史培养学生科学思维

洪夏妮 曾红

摘 要：在生物教学中，生物科学史是培养学生科学思维的重要途径，笔者以人教版高中生物教材为例，浅谈教师如何利用生物科学史培养学生的科学思维。

关键词：生物科学史；科学思维；逻辑推理；批判性

2017年版《普通高中生物学课程标准》重点强调要培养学生的生物核心素养。科学思维作为生物学核心素养的重要组成部分之一，是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。在人教版高中生物教材中，科学史内容的呈现灵活多样，不拘一格。笔者认为，在生物教学中，教师可以从以下三个方面利用人教版教材中的生物科学史来培养学生的科学思维。

一、 利用生物科学史，学习更多的科学研究方法，提高实验分析能力

在必修一“光合作用的探究历程”一节中，教师通过教授鲁宾和卡门通过追踪同位素标记的化合物，证明了光合作用释放的氧气来自水这一科学史，让学生了解新的科学研究方法——同位素标记法。

在必修二《DNA是主要的遗传物质》一节中，教师向学生教授格里菲斯和艾佛里的肺炎双球菌转化实验后，向学生抛出问题：“同学们能否像赫尔希和蔡斯一样，利用T2噬菌体和大肠杆菌设计一个实验方案来研究遗传物质到底是DNA还是蛋白质呢？”

根据课堂反馈，如果学生一时找不到设计思路，教师可进行提示：“同学们回忆一下我们曾经学过的科学实验方法中，是否有适合研究这个问题的方法。”

这时，学生很快就能提出实验思路：利用同位素标记法，使T2噬菌体分别被35S或32P标记，得到DNA含有32P标记或蛋白质含有35S标记的噬菌体，再用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌，搅拌后离心，让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒，检测上清液和沉淀物中的放射性物质。

教师接着利用学生已有的关于同位素标记法的知识，引导学生逐步分析实验结论。

教师利用科学史让学生认识并了解新的科学研究方法，用科学的研究方法作指导，不仅能找到正确的实验方向，还能帮助学生理解生物科学史上其他的经典实验，提高学生的实验分析能力。

二、 利用生物科学史，培养逻辑推理能力

以必修二第二章第二节《基因在染色体上》为例，教师向学生介绍摩尔根的果蝇杂交实验及实验推论：控制白眼的基因在X染色体上。

教师引导学生：“作出假设后，还需要对假设进行验证，请同学们尝试设计一个实验方案，并进行演绎确认其是否可行。”学生开始演绎测交实验，之后教师展示几个学生的遗传图解，分析其对错，再向学生阐述：“当年摩尔根为了验证他的假设，进行了三个实验。实验一是将F1中的红眼雌蝇与白眼雄蝇进行杂交，得到子一代红眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雌蝇∶白眼雄蝇为1∶1∶1∶1的结果。实验二是将实验一所得白眼雌蝇和红眼雄蝇进行杂交。得到子一代红眼雌蝇∶白眼雄蝇为1∶1的结果；实验三是将白眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交，得到子一代白眼雌蝇∶白眼雄蝇为1∶1的结果。这些结果与预期的完全符合。请同学们通过推理判断哪一个实验最能说明问题。”

学生：“实验二最能说明问题，因为实验二能排除常染色体遗传，确认是X染色体遗传。”

教师向学生传授XY染色体同源区段的知识，并向学生提问：“白眼基因有可能在X和Y染色体的同源区段吗？”

学生经过推理判断得出答案：“不在，因为实验二可以排除白眼基因在X和Y染色体的同源区段。”

通过这样一步一步引导学生分析、推理、判斷，帮助学生提高逻辑推理能力，学会运用科学思维。

三、 利用生物科学史，学习科学态度，培养批判性思维精神

批判性思维精神是学生科学思维培养过程中不可或缺的重要内容。在必修一第五章第一节中，“关于酶本质的探索”这一科学史内容，为培养学生的批判性思维精神提供了很好的素材。

教师先向学生介绍19世纪欧洲酿酒业的背景，并提道：“糖类是如何变为酒精，科学家们对此有不同的看法。其中生命说和化学说两种观点争执不下。”

接着，教师把学生分为两组，让他们在课后进行作业，一组学生收集有关生命说的资料，另一组学生收集有关化学说的资料。课堂上，教师让两组学生分别派代表阐述自己学说的主要观点，再让两组学生进行辩论，证明自己代表的观点是正确的，重现当年两派学者坚持己见，辩论不休的场景。

通过让学生收集有关发酵学说的信息，使他们主动地接受新知识，提高思维的主动性，并且在对信息审查，分析后进行深入的思考，开阔思维。在辩论过程中，让学生直面质疑的声音，拿出自信和勇气，坚持自己的观点，体会坚持不懈、永不言弃的批判性精神。

总之，教师在生物教学过程中充分利用生物科学史，能让学生学到更多的科学研究方法，提高实验分析能力和逻辑推理能力，并通过体会科学家在探索真理道路上坚持不懈、永不言弃的批判性精神，从而培养学生的科学思维。

参考文献：

[1]刘红.人教版高中生物学教材中生物科学史内容的呈现特点[J].生物学教学，2017，42（09）：21-22.

[2]吴智慧主编.科学研究方法[M].北京：中国林业出版社，2012.12：15-16.

[3]方双双.应用生物科学史培养高中生批判性思维的实践研究[D].金华：浙江师范大学，2013：23-24.

作者简介：

洪夏妮，曾红，福建省福州市，福建师范大学生命科学学院。