建立在“不断修正和完善的科学史”上的课堂探究

林艳华

摘 要 为克服实验室紧缺、生物实验耗时长等问题，需要一种新的课堂科研方式。通过思想实验，可再现科学史中的经典实验，让学生体验生物学概念和原理的源流，学习科学家的思维方法，认识科学的发展和完善的渐进性。这种教学方式在传授知识的同时，创设了生动的教学情境，营造了探究性学习氛围，变结论式教学为过程式教学，有效地激发了学生的创造性思维。

一、探究的目的—引导学生认识科学的本质

美国芝加哥大学教授施瓦布认为：“探究教学的两个组成部分——作为探究的科学和探究活动，在中学科学教育目标中应当给予优先注意的是前者。”可见，强调探究本身并不是目的，通过探究引导学生认识科学的本质，才是最重要的目的。

高中生物学新教材内容符合了施瓦布的观点：更加重视在教学中渗透生物学史，促进学生了解生物学的产生和发展的总体规律。但是，目前的探究性学习仍有较多问题：首先，探究学习需要丰富的课程资源和大量实验器材。调查表明，在不发达或欠发达地区，更为匮乏。其次，探究学习需要实验操作，比直接讲授耗费更多的时间和精力。而当下高中教学的第一要务仍然是升学率，教师缺乏引导学生进行探究学习的热情。

为此，我们提出，可以在课堂上通过思想实验，让学生在掌握课堂内容的同时，再现生物学史上的重要实验过程，营造实验探究的学习氛围，以有效地激发学生的创造性思维。

二、有效利用科学史探究的具体课例—《植物生长素的发现》教学设计

生长素的发现过程在生物科学史上极具代表性，我们以此为例，探讨如何在课堂上再现生物学史上的重要实验的思路、过程及结论，引导学生进行逻辑思维和实验分析，提高学生的科学素养和技能。

1.上此课之前，学生对该课内容知道了什么

通过第一、二册的学习，学生已掌握科学探究的基本程序，懂得实验设计中的单一变量原则和对照原则，初步具备设计实验，分析结果，得出结论等能力。

2.教学活动设计的安排中，主线思路是什么？

在尽量短的时间里达到最好的效果；用好教材中的科学史资料，将探究性学习的主线贯穿在整节课中。

（1）生长素的发现过程：

明线：生长素的发现过程。

暗线：科学的研究程序：假说-演绎法

观察现象，提出问题：

教师展示两幅向光弯曲的图片，引导学生。

观察：两株植物在长势方向的区别？

推测：受什么外界诱惑的影响？

学生做出假设：

决定向光性的最重要的植物部位是尖端。

尖端下部弯向光源生长。

学生实验验证（你设计，我实施）：

探究一：①验材料（胚芽鞘）；②单一变量、对照原则；③可作图说明；④分组设计，1人记录并发言）

1928年温特的实验：用尖端处理过的琼脂块能引起去掉尖端胚芽鞘的弯曲。

结论：导致胚芽鞘弯曲的的确是一种化学物质的向下传递。

学生反思：到此实验是否严密？该怎样解决？

学生设计出对照实验，进一步的证明胚芽鞘的弯曲生长的确是一种化学物质引起的。

1931年，从人尿中分离出吲哚乙酸（IAA）。

1946年，高等植物中分离出生长素并确认化学本质就是IAA。

回归知识：根据以上推导以表框的形式让学生做如下关于生长素发现的总结。

产生生长素的部位：尖端感受光刺激的部位：尖端弯曲生长的部位：尖端下部光刺激的作用：生长素分布不均匀弯曲生长的原因：不均匀的生长素含量不同作用大小不同，含量多的生长得快（向光抑制物的作用）

得出结论

探究二：自己思考快速提炼向光生长的原理。

教师设空，学生自己看书填写，课件呈现生长弯曲练习反馈，并总结：长不长看有无生长素，弯不弯看生长素分布是否均匀。

（2）生长素的产生、运输和分布：

采用现场PK：规定时间阅读教材，一组提问另一组快速回答（可以补充），但停顿或者答错扣分，运用学生为主体的教学理念，让学生把课堂当赛场，可带动课堂价值追求的“质变”，最大发挥学习潜力，提高课堂有效性。

3.考虑该课内容主要知识结构的呈现

依据理念：有效的课堂板书应具备网络型，以便于学生在头脑中形成知识的联络，便于在课后归纳总结。

4.反思这节课的学习成果？

本案例的精华在于对生长素发现科学史的处理。从时间维度（达尔文→詹森→拜尔→温特）展示了知识的形成与发展过程；又暗含有对生物学事件的理解与思考：从形态水平（弯曲）→细胞水平（背光侧细胞长 ）→生化水平（生长素）→分子生物学（生长素和抑制物如何进行调控的？）→正在进行研究…。阶梯板书图示的知识结构，逐步呈现了科学家探索历程，体现了新教材理念，启发了科学思维，培养了学生成为创新人才的潜能。

蘇格拉底所说“我不以知识授予别人，而是使知识自己产生的产婆。”课堂上的探究性学习的核心在于思想实验，并不需要学生真正去实验室操作，只需要学生提出问题、设计实验与科学家设计比较，并由教师引导讨论，然后再以各种事例启发，引导他们逐步接近正确的结论。这种探究的思想实验非常适合生物科学史教学。

参考文献：

[1]任长松，《探究式学习--学生只是的自主建构》，科学教育出版社.