基于生命科学史的课堂渗透提升高中生科学思维的教学探究

郑水丰

【摘要】生物学包括人类通过认识生命现象和规律并形成的一些特有的思维方式和探究过程;而生命科学史是人类研究生物现象和规律的第一手原始资料，利用合适的生命科学史材料进行课堂教学渗透，达到培养学生根据已有生物学事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理、创造性思维等方法去探讨、总结生命活动现象及规律，从而提升高中生科学思维能力。

【关键词】高中生;生命科学史;科学思维

为了提升学生的科学思维能力，2019版新教材大幅增加生命科学史相关内容，例如“生物科学史话”、“科学家的故事”、“生物科技进展”、“思考、讨论”等，而对于前沿的生物技术如发酵工程、细胞工程、基因工程等，通过章首页增加了“科技探索之路”;旨在教学过程中通过生物科学史事实的渗透，指导学生沿着科学家之路，基于科学事实和证据提出假设 ，并进一步进行逻辑推理和通过设计实验进行论证过程，从而得出实验结论;让学生在获得生物学知识的同时深刻体会到生命现象的发现和生命规律的总结和修正往往需要一代代科技工作者持之以恒的付出;并以此提升学生的科学思维，促进学习能力的全面提升，从而达到立德树人的目的。

新版教材编写在提升学生的科学思维能力方面做了详细地规划，例如：通过“光合作用的发现”训练学生科学思维的延续性和整合性;通过“DNA是主要遗传物质”训练学生科学思维方法形成的全过程;通过"色盲的发现“训练科学思维的故事性和趣味性”;通过“生长素的发现过程”训练学生科学思维的逻辑性和严密性;以下为教学过程中通过渗透生命科学史来提升学生科学思维的探究和尝试。

一、提升学生学习兴趣

教材的编写特别注重学习的学习能力和心理特点，在生命科学史的编写过程基于学生的理解能力，在保证科学性的基础上力求以最精简，通俗易懂的方式呈现出来;通过满足学生的好奇心来提升学生学习的兴趣，例如：先可以通过讲日本镉污染导致痛痛病，先激发学生的兴趣再顺勢分析生物富集作用;在免疫调节的教学过程，可以适当简介科赫发现并深入碳疽杆菌从而揭开微生物致病的原因，到巴斯德发明了碳疽疫苗，人类开始战胜鼠疫、伤寒、霍乱;这些生命科学史不但能提升学生的兴趣，更加激发他们通过掌握生物知识解决现实问题的渴望。

二、培养学生推理演绎能力

新技术的发明并应用到生物研究领域也是生命科学史的重点部分，通过对这些技术的讲解可以有效培养学生的推理及演绎能力;例如在教学过程中可以先介绍一种新的技术，再让学生尝试利用新的技术来对某一具体的问题进行推理、演绎和验证，不但可以降低学生的认知门槛，也有利于学生知识的获得和推理能力的培养;例如在组织“分泌蛋白的合成和运输”的课堂教学过程中，可以先介绍同位素标记法，再呈现科学家对豚鼠的胰腺腺泡细胞分泌蛋白合成过程的探索等相关背景，学生自然而然可以推理出分泌蛋白合成过程经过的细胞结构;通过先介绍              对DNA的标记及密度梯度离心法的应用，再呈现DNA复制方式的猜测，引导学生通过假说演绎法从提出问题，做到假设，设计和进行实验，到根据实验结果修正假设的全过程，从而培养学生的推理演绎能力。

三、基于生物学实事进行归纳

生物起源于共同的祖先，因此，不同生命活动之存在共同的结构或者相似的生命规律，但这些共同的结构或者是生命规律是基于大量的实事总结出来的，因此，指导学生通过对相似结构或者生命规律事实的分析，经过归纳和总结是培养学生科学思维能力的有效方式。例如在学习“细胞学说时”就可以给学生介绍施莱登1838年发表了著名的《植物发生论》;1839年施旺发表《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》;耐格里发现植物分生区新细胞的形成是细胞分裂的结果。雷马克通过观察鸡胚红细胞形成提出“细胞分裂导致细胞增殖形成组织”;最后让学生归纳出细胞学说的主要内容。又例如在学习“酶的化学本质”时，也可以选给学生介绍1926年萨姆纳从刀豆种子提取到脲酶;后来，科学家又陆续分离到胃蛋白酶、胰蛋白酶结晶并证明这些酶都是蛋白质，当时科学界对酶的认识是蛋白质。1982年奥特曼和切赫发现少数RNA也具有生物催化功能。科学界才对酶达成一致的认识“大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA”由此归纳出酶的定义是“酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物”等等。

四、学习科学方法和培养科学的价值观

在生物教学过程中，为了让学生掌握科学的研究方法，可以让学生亲身去经历科学家做过的经典实验，体会科学家在解决现实问题时，科学思维的形成过程从而培养科学的价值观，这对于提高学生的思维能力和创造能力也十分重要;例如孟德尔的豌豆不同性状杂交实验，摩尔根的果蝇杂交实验，植物向光性的研究，顶端优势等等，都可以通过任务驱动的方式让学生去重复并记录相关生命科学史的过程，体会实验成功的快乐从而培养科学的价值观。

五、扩展学生视野、培养学生扩散思维

通过渗透生命科学史在学生掌握了一定知识储备的前提下，可以起到强化知识之间的联系，通过生命科学史将不同模块的知识联系起来，例如，学生在模块一学习了酶的作用及本质，在模块二学习了基因的表达后，可以通过切赫实验的介绍：通过嗜热四膜虫实验发现RNA具有自我剪接的作用;在学习了生物进化理论之后，可以重新回顾这个实验，同时简介剑桥大学目前已经合成了tC9Y核酶，不仅能自我剪接，还可以进行自我复制，由此可以猜测：既能存储遗传信息，又能完整自我复制的RNA，可能是地球上生命出现的最初形态，基于以上的事实和逻辑推演，再给学生介绍关于"RNA世界理论"，从而打开学生的思维。

六、总结

生物学课程要求在教学过程中，以学生为思维的主体，创设情境让学生主动地参与学习，通过在亲历获取信息、提出质疑、寻求佐证、推理演绎、发现规律等过程中让学生习得生物学知识，养成科学思维的习惯。生物学科学史是一切生命活动规律发现的原始材料，在课堂教学过程中渗透生物科学史能培养学生科学思维、学习科学研究方法和培养科学价值观，这对提高学生的生物学学科核心素养极其重要。

【参考文献】

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