在高中生物教学中运用生命科学史培养学生的科学思维

蔡文

人教版高中生物学必修教材中蕴含着丰富的生命科学史材料。生命科学史系统地阐述了与生命起源、生命发展历程等相关课题的发现过程。它在描绘生命发展与演变的历程中，展示了科学家巧妙的研究方法和严谨的科学精神与态度。生命科学史的深度学习不仅可以帮助学生增进对科学本质的理解，培养科学思维，还有助于教师实现教学目标。因此，本文结合人教版高中生物学必修教材和新课标，提出基于生命科学史培养学生科学思维的教学策略及建议。

一、生命科学史教学的意义

生命科学史是生物学知识体系的重要组成部分。人教版高中生物学必修教材中的生命科学史内容，可以让学生在了解生命起源和生命本质规律的过程中重走科学探究之路，培养学生的科学思维。同时，《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在课程理念、课程内容和实施建议等方面对科学史中的科学思维作出了明确要求：学生要注重对生物科学史和科学本质的学习。因此，教师应积极利用生命科学史开展教学，培养学生生物学核心素养。

二、人教版高中生物学必修教材中生命科学史的内容分析

人教版高中生物学必修教材将生命科学史资料编排在科学家访谈、生物科技进展、生物科学史话、问题探讨、生物科技进展等栏目，生动再现了生命科学研究的曲折历程，展示了现代生命科学的发展变化，让学生感受到科学方法论精神，是培养科学思维能力和品质的重要教学资源。通过分析《生物学（必修1）：分子与细胞》和《生物学（必修2）：遗传与进化》两本教材中的生命科学史内容可以发现，前者侧重于归纳与概括法，涉及的生命科学史有细胞学说的建立过程、酶本质的探索等；后者侧重于演绎与推理法，涉及的生命科学史有孟德尔的豌豆杂交实验、DNA双螺旋结构模型的建构等。

在课堂教学中，生命科学史素材不应仅限于教材，还应将不断发展的科学实事与教材内容有机结合。教师可以阅读相关科学文献和生物学专业著作及论文，以扩充教学资源。同时，教师要精心筛选能够培养学生科学思维的素材用于教学实践，以提升学生的批判性思维、模型与建模思维、演绎与推理思维、归纳与概括思维等。

三、基于生命科学史培养学生科学思维的教学策略

1.培养批判性思维

批判性思维要求学生在处理问题时保持理性和独立思考，并善于发现问题和解决问题。“细胞膜的结构和功能”这一教学内容所蕴含的生命科学史内容可以协助教师培养学生的批判性思维。教材编排了有关“对细胞膜成分的探索”的思考和讨论活动，还介绍了细胞膜结构的探究历程。教师可以围绕“论证、质疑和辩驳”进行教学，让学生提出假设、提出反驳、再质疑、再反驳，在不断质疑和辩驳的过程中培养学生的批判性思维。

2.培养模型与建模思维

培养模型与建模思维需要教师在教学过程中注重引导和启发，激发学生的学习兴趣。教师可以带领学生研究光合作用的历程，引导学生通过史料分析来理解光合作用的概念；之后让学生在建构概念模型的过程中进行分析和推理，归纳出光合作用的本质变化，理解光反应和暗反应之间的联系，进而形成生物学上的大概念——细胞的生存需要能量和营养物质。

3.培养演绎与推理思维

演繹推理思维是一种基于逻辑和推理的思考方式。学生需要运用已知的公理、定理或前提，推导出新的结论或知识，从而形成演绎推理思维。在教学“DNA的半保留复制的实验证据”这一知识点时，教师需要引导学生通过论证、推理和证明，得出DNA半保留复制的过程和特点。通过实验，学生在“假说—演绎”过程中逐步构建了“DNA是通过半保留方式进行复制的”这一生物学概念，学习到如何运用逻辑推理和证据来建立假说，并通过实验来证实或证伪它们。在此过程中，学生深刻感受到科学探究的魅力，并培养了自身演绎与推理的科学思维。

4.培养归纳与概括思维

归纳与概括思维是一种由特殊性知识过渡到一般性知识的思维方式，通常指基于具体事实总结出一般理论的信息处理过程。人教版高中生物必修教材中涉及了大量的事实，要求学生进行思考和讨论，并形成重要的概念。例如在教学“细胞核控制着细胞的遗传和代谢”这一知识点时，教材提供了一系列资料。教师可以让学生通过观察和学习这些资料，理解和掌握生物学的核心概念和规律，并基于事实和证据进行概括。

培养学生科学思维能力的教学策略还有很多，例如探究式教学、情境式教学和合作式教学等。其中，探究式教学注重让学生亲身经历科学过程，理解科学的本质，让学生先根据事实提出问题，然后再相互交流寻求解决问题的方法；情境式教学是通过制造或创设生动具体的场景来激发学生思维和情感体验；等等。教师在教学中可以根据实际教学使用最适合的教学策略，达到事半功倍的目的。

教学实践表明，在新一轮的课程改革背景下，在高中生物学中基于生命科学史开展教学可以有效培养学生科学思维的严谨性和逻辑性，提升学生的演绎与推理思维。教师在教学过程中要善于鼓励学生质疑，拓展学生思考的宽度，深化其思维的深度，从而促进学生生物学学科核心素养的形成。

【本文系湖南省教育信息技术研究一般课题“‘互联网+条件下高中生命科学史混合式学习模式研究”相关成果（立项编号：HNETR21073）】