妙用生物科学史 培养学生科学思维

汪婷

【摘 要】在生物教学中合理利用科学史，让学生体验科学探究过程，建构生物学核心概念，对培养学生的批判思维、具象思维和创新思维有着重要意义。指导学生模拟科学家运用归纳概括、建立模型、演绎推理等方式探索生命现象，研究生命活动规律，培养学生的生物科学核心素养。

【关键词】科学史;初中生物;科学思维

科学史是科学家在对自然的探索中认识过程和发现过程的高度凝练。生物科学史不仅包括科学家对生物科学的探索过程，也包含大量的生物科学知识，更能展现科学家的科学精神和思维方式。现行人教版、苏教版等初中生物教材均包含诸多科学史素材，而初中生正处于思维发展的关键阶段，教师合理用好这些素材，不仅可以让学生学会探究的方法，也可以培养学生科学思维方式。

一、批判思索，勇于质疑

先人的智慧是我们宝贵的财富，但由于当年科学技术的局限，即使再伟大的科学家，也可能提出错误的推论。范·海尔蒙特在17世纪进行的柳树实验，当年人们尚未对空气有明确的认识，导致海尔蒙特得出“植物的生长主要由于水”的错误结论，由于技术的发展和新一代科学家的勇敢质疑，才有了普利斯特莱等进步一对光合作用进行的探究。十九世纪人们普遍认为疾病都是由细菌引起的，而贝杰林克大胆质疑，提出“病毒”的概念。

如今我们认为正确的知识，在将来也许会被证明为谬误，科学知识的发现经常是个不断被修正的过程。因此，教师以科学史为例，要求学生进行批判性的思索，敢于质疑权威。但有一点值得注意的是，教师不应该为了鼓励学生而随意贬低当年的科学家，否定他们的贡献。尽管从前科学家的某些结论如今看起来似乎有点可笑，但并不是像有些老师所说“亚里士多德还不如我们同学”或者“我们同学比科学家还厉害”，而是他们生活的年代造成了相关思维的局限性或者知识上的错误。

二、善于观察，乐于探究

生物学作为科学的分支学科，科学探究在其中占了很大的比重，生物科学史展示了一代又一代科学家实验探究、不断修正生物学知识的历程。善于观察，提出问题是探究的前提。法布尔通过仔细观察，总结了大量翔实的资料，才有了《昆虫记》。问题的解决离不开科学探究，巴斯德设计了精巧的鹅颈瓶实验，证实了细菌并不是肉汤中自发产生的，而是空气中细菌跑到肉汤里，造成食物变质。

教师应当指导学生正确的观察方法，培养学生感性具象思维能力。学生在观察中发现问题，并提出假设，仿照科学家的探究历程，像科学家一样设计并进行实验，观察到相关现象并得出结论，解决现实相关问题。相较于被动接受概念的灌输，学生主动参与、亲历探究历程，可以激发其学习热情，培养观察能力和动手探究能力，并促使学生形成科学的思维方式。

实验的失败在科学探究中是很正常的事情，科学家从失败中总结经验，追求成功的体验，甚至在失败的过程中获得了意外的发现。学生在探究过程中也要学习科学家严谨的科学态度，学会正确面对失败。

三、分析综合，探索新知

分析综合是生物学探究的重要方式，例如施莱登和施旺分别观察了大量不同植物和动物的各个部位，归纳总结出细胞学说。教师在教学中可以选择恰当的材料创设情境，引导学生找出共性总结规律，也可以提供不同科学家的探索历程，学生分别得出结论，进而自己建构核心概念和知识体系。

例如光合作用的发现过程，是几百年来多位科学家共同努力的成果。因为其中很多实验无法在课堂上进行操作，所以教师可以对其中的经典实验进行筛选和整合，分别呈现普利斯特里、英恩豪斯、恩吉尔曼等科学家的实验设计思路和实验现象，逐步引导学生归纳出光合作用的概念。科學知识的获取从来不是一蹴而就的，学生在这样的归纳概括中也能体味科学探索的艰辛历程，以及科学家对真理锲而不舍的追求。

四、巧建模型，揭示规律

生物科学中的模型可以是虚拟模型，揭示生命活动内在规律，也可以是物理实物模型，展示微观的生物结构，或者演绎抽象的生命活动。例如林德曼以数学模型归纳出能量流动逐级递减的规律，沃森、克里克合作建立了DNA双螺旋结构模型。

教师可以提供背景材料，引导学生通过计算画出曲线图、列出表格建立数学模型，比较分析总结出其中的规律。对于微生物和细胞等微观结构，以及无法直接观察的生命过程，教师可以鼓励学生研究其特征，选取适宜的材料，自己制作实物模型。对于计算机能力较强的同学，还可以鼓励其通过Flash、3Dmax等软件建立虚拟模型。

五、演绎推理，创新思考

演绎推理始于观察，孟德尔基于豌豆杂交实验，演绎推理提出假说。因此，在“基因控制生物性状”的讲解中，教师可以提供几组经典的豌豆杂交实验，如纯种高茎和纯种矮茎豌豆杂交，杂种高茎豌豆自交，杂种高茎和纯种矮茎豌豆测交，引导学生猜测实验结果并进行推理。推理假说最终应由实验验证，学生在课堂上可以用黄色、白色的乒乓球进行模拟实验进行验证。在此基础上由已知推理未知，锻炼逻辑思维能力和知识迁移运用能力。在这一过程中，创造性思维非常关键，几乎每项新技术的出现都离不开创新思维，唯有创新思维，才能不落窠臼，促使科学不断发展。

综上所述，在生物教学中用好科学史，对培养学生的具象思维和抽象逻辑思维有着重要意义。除了生物教材上呈现的凝练的科学史，教师还可以挖掘其他科学史相关课程资源，丰富课堂教学内容，鼓励学生以科学思维进行探究、建构知识体系，培养学生知识迁移和应用能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中生物学课程标准[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]吴宁.生物学科学史探究教学的策略[J].生物学教学，2019（06）：12～13.

[3]谢玲玲.探讨如何利用高中生物学史培养学生的学科素养[J].中国校外教育，2019（07）：117～119.