新课程背景下利用生命科学史培养学生探究性思维

汪甜 颉志刚

二十世纪九十年代以来，随着探究性学习理念的引入，该理念就受到我国教育界的接受和高度重视，教育部主持制定的《面向二十一世纪教育振兴行动计划》和新颁布的各门学科的《课程标准》，都强调要改变学习方法，重视探究性学习。新课程实施以来，开拓思维，培养学生的动手能力、创新思维能力与自主学习能力，树立科学研究方法的理念成为中学教学的一大主题。

作为一门实验性科学，在生物学教学中一提到探究，人们都觉得是培养学生动手操作、做实验的能力。其实，除了培养学生的实验操作探究能力外，培养学生的思维探究也是很重要的，因为思维是人脑对客观事物间接的和概括的认识过程，人的思维活动过程，表现为分析、综合、比较、概括、判断和推理，在学习生物知识和技能的过程中所表现出来的敏锐的观察力、灵活的思路，丰富的想象、巧妙的推理等都离不开思维过程，所以探究性思维的培养应该是实验操作能力培养的基础。

那么，在教学过程中怎么样培养学生的探究性思维呢？在教学中学生是思维活动的主体，学生科学思维得到培养的关键是教师合理利用教材，让学生思维积极地参与教学活动中。杜威的“做中学”理论，让学生在体验中获得知识，在体验中培养思维与能力，就是对探究式教学很好的诠释。

在发掘探究学习资源的过程中，通过对各个版本的高中生物教材的分析比较，不难看出生命科学史在其中具有重要的地位，不仅内容比重有显著的增加，而且形式更加多样，以课程基本内容、科学小资料、科学家的故事、科学·社会·技术、课外读、课堂小试验、课程引言等形式出现，还有一部分穿插在教材中。生命科学史更是贯穿着生物新课标试验教材的始终，甚至成为某些板块的线索。如：遗传与进化板块，生长素的发现过程……

那么它在教学中的价值呢？从探究教学的角度来看，学习和了解科学史具有特定的意义：首先，学习和了解科学史，可帮助我们更好地认识科学，树立真正的科学态度。其次，科学史的学习，有助于我们从历史的高度把握科学方法的精髓，更有效的进行探究教学和学习。再次，学习科学史，可以增加我们的科学知识，开阔我们的科学视野，从而更有效地把握探究的规律，开展和实施探究教学策略等等。

若在教学过程中，教师能以科学发现史中的经典实验为载体，引导学生循着科学家的研究足迹，对经典实验进行思维的探究，不但能让学生在思想上体验科学家的“观察——提出问题——作出假说——实验验证——得出结论”的探究科学思维及方法，在观察和动脑活动中获得科学的知识；学会探究实验的基本方法和原则；更能活跃学生思维，扩大他们的思维空间。

一、让学生扮演科学家角色

科学史能帮助学生学会科学的思维方法，培养学生思维能力。教师如何利用科学史让学生深刻感受和体会科学巨匠独到的科学思想和科学方法呢？我采用了让学生扮演科学家角色这种方法。也就是让学生身临其境，在了解当时研究背景情况下，请学生来设想、推断科学家是如何展开研究的。

例如向学生介绍科学家是如何发现生长素的经典实验时，可先介绍达尔文的胚芽鞘向光性实验过程和实验的结果，然后师生共同对实验结果讨论推断，获得一个须进一步探究的结论。接下来可不按常规思路继续介绍温特的实验是如何研究的，而是让学生循着科学家的思维历程去设计实验。给学生设立情景，介绍知识背景，给学生实验材料，让学生动手设计实验。这时学生的思维积极调动起来，而不是被动的接受。设计完实验后，取几份学生设计的实验进行展示，让学生进行评论设计的优劣，教师适当的予以引导，在此过程中教师的任务是帮助学生、巡回指导、补充不足回答学生提出的问题，使学生的主体作用得到了最大的发挥。学生可以比较深刻地体会到科学家的研究方法。在这个基础上，教师还可以对实验目的，实验用具，实验条件等进行修改，让学生设计实验，以达到开拓学生思维，提高学生运用知识解决问题的能力。

二、介绍方法，启迪思维

科学家用同位素示踪技术和等密度梯度离心的方法证明DNA半保留复制方式。这一科学史如果恰当地应用在DNA复制教学中，则能启迪学生思维，提高学生的思维品质。新教材把这一科学史安排在“活动”栏目。我是这样利用这一科学史的：在讲授完DNA的复制以后，我向学生发出疑问：通过什么样的方法和技术可以证明DNA是通过半保留方式进行复制的了学生展开讨论，部分学生能够说出用同位素示踪技术。在此讨论的基础上再引导学生去阅读科学家是如何证明DNA半保留复制方式的。为了进一步启迪学生思维，我向学生提出了一个具有思考空间的问题：第3代大肠杆菌的DNA经离心后在离心管中会形成几条带，分别位于离心管的什么部位？

科学史这样形式的引入可以启迪学生的思维，提高学生的思维品质。

三、利用科学史创设情境，引入新课

许多科学史生动有趣，引人入胜。如果用它们来创设情境，引入新课题，则能激发学生的求知欲望，吸引学生的注意，为学生铺垫良好的心理基础。

如用达尔文父子发现植物向光性生长从而发现生长素的故事，引出激素调节内容；用巴甫洛夫做的狗实验，引出条件反射；用摩尔根的果蝇伴性遗传实验，引出伴性遗传遗传的特点……这些科学史本身就充满了疑问，这些疑问就把能学生带入那充满曲折的探索之旅中去。

四、尽可能将科学史的多维教育价值展现给学生

运用科学史教学不只是展小科学发生过程，帮助学生深刻理解知识，还应把科学巨匠独到的科学思想和科学方法渗透到知识传授中，培养学生思维的变通性和灵活性，同时还能创造氛围让学生感受到科学家的科学人文精神。

在学习DNA的双螺旋结构时，教材提到“在构建DNA双螺旋结构模型时，沃森和克里克事实上已经提供了DNA分子的复制模式”。若仅仅利用这些信息是远远不够的，我对DNA结构的发现过程所体现的教育价值进行了进一步挖掘，包括沃森和克里克密切合作发现DNA双螺旋结构的协作精神，两位科学家的合作体现了物理学和生物学的完美结合，启发学生学习的视野和眼光要放宽和放远。体会沃森和克里克思维的变通性、流畅性和创新性。模型构建过程中沃森和克里克所体现的坚强的意志和能力。

若在教学过程中，教师能以生命科学史中的经典实验为载体，引导学生循着科学家的研究足迹，对经典实验进行思维的探究，不但能让学生在思想上体验科学家的“观察——提出问题——作出假说——实验验证——得出结论”的探究科学思维及方法，在观察和动脑活动中获得科学的知识；学会探究实验的基本方法和原则；更能活跃学生思维，扩大他们的思维空间，培养学生探究性思维。这种引导学生思考、推理得出结论，从而获得科学知识的过程是主动积极、产生式的建构过程，有利于使学生将知识转化为个体内在的认知结构，促进学生对知识的理解和提取。

在这些生命科学史的探究式教学过程中，学生不仅能感悟到科学不是绝对的真理，而是不断发展变化事实，还能获取科学知识及提高实验探究技能如观察、调查、搜集数据、处理数据、实验和实验中怎样设置对照实验、如何恰当选择实验材料、控制变量等实验设计能力的科学探究能力。教材中还有 “光合作用的早期研究简史”、 “遗传定律的发现史”、“DNA是主要遗传物质”、“生长素的发现过程”等生命科学史，如果在教学过程中能挖掘好这些史例所蕴含的探究性思维资源，精心设计教学程序，让学生思维积极参与和体验，课堂教学无疑能体现新课程标准的目标，提高全体学生的科学素养。

参考文献：

[1]玛格纳.生物科学史]M].天津:百花文艺出版社,2002.

[2]肖显静.科学经验方法[M].北京:科学出版社,2002.

[3]谢群.生命科学史与生物科学探究[J].中学生物学, 2002.

[4]张可柱,张祥沛.中学生物新课程理念与教学实践. [J].北京:商务印书馆, 2006.

[5]田翠平.生物学教学中科学史的教育价值及其开发[J].生物学教学2005.

（作者单位：汪甜，浙江师范大学化学与生命科学学院，讲师，主要从事学科课程与教学论方面的研究；颉志刚，浙江师范大学化学与生命科学学院，副教授，硕士研究生导师，主要从事生物学科教学及相关教学研究。）