利用生物科学史培养高中生批判性思维

林瑞芳

【摘要】人教版高中生物教材中设置了专门训练学生批判性思维的内容和栏目。教师要把握好这些内容，加强对学生批判性思维的培养。在生物科学史教学中，教师要营造良好的教学氛围，全面熟悉教学内容，对学生的批判性思维进行培养。基于此，文章分析了利用生物科学史培养高中生批判性思维的策略。

【关键词】生物科学史;高中生;批判性思维;培养策略

【基金项目】莆田市教育科学“十三五”规划2019年度立项课题“生物学科素养导向下的批判性思维教学策略研究”（PTJYKT19115）。

批判性思维就是对自己或者他人的做法、观点或思维过程开展的质疑、评价以及矫正，基于对比、分析和综合，更全面、准确地认识事物本质的思维活动。批判性思维属于高阶思维能力。教师在生物教学中要注重对学生的这一能力进行培养，将对学生的理性和创新思维培养具有重要意义。生命科学是动态发展的。通过学习科学史，学生可以沿着科学家探究生物领域的道路，把握生命现象本质，学习科学研究方法，领悟科学探究精神，对于学生的生物学习具有积极影响。生物科学史是有效的培养素材。教师要利用好这些内容，充分发挥出它们的作用，促进学生批判性思维的形成和发展。

一、设置疑问激发学生兴趣，导入新课内容

在学习“植物生长素的发现”时，教师可以利用生物科学史，促进学生批判性思维的培养。教师在新课导入时，为了激发学生的学习兴趣，可以利用多媒体给学生播放小视频。视频中的内容就是准备好2盆培养好的绿豆幼苗，它们的生长状态一样，将一盆放到暗箱中进行培养，在暗箱一侧打开一个小口，之后将另一盆放到阳光下培养，时间为2天，观察两盆幼苗的生长情况[1]。可以看到，在暗箱中培养的绿豆幼苗呈现出向小口生长的情况，另一盆在阳光下培养的幼苗则直立生长。教师给学生展示视频，让他们观察实验现象，进而引入新课内容，然后提出植物向光性定义，激发学生的学习兴趣。

二、发现问题，提出假说

教师可以给学生阐述，达尔文在1880年对光照在植物胚芽生长中的影响进行研究时开展了向光性实验。其用一种禾本科植物作为材料，把幼苗芽鞘顶部套上不透光的锡纸，并将其放到窗户前;又将另一部分没有套锡纸的幼苗同样放到窗户前，经过8个小时，观察到套了锡纸的胚芽鞘直立生长，没有套锡纸的则弯向窗外，切除胚芽鞘的尖端部分之后，其就不会再向窗外弯长。通过研究，达尔文觉得在单侧光照射下，胚芽的尖端会出现某种物质，对于胚芽的生长有一定的影响。

教师可以用视频呈现出这个实验，向学生提出问题：“同学们，你们觉得这个实验可以说明什么呢？”对此，学生会积极地思考、讨论和归纳，大多数学生都会回答出胚芽鞘的尖端部位是用来感光的，而弯曲生长的地方就属于伸长区。在此基础上，教师可以做出补充：“为何胚芽鞘的尖端部分会影响到伸长区呢？对此，达尔文进行了推测并提出了两个假说。首先，尖端在受到单侧光刺激之后，会向下面的伸长区传递一定的影响;其次，伸长区背光面要比向光面生长的速度快，所以，胚芽鞘产生向光性。你们觉得其所说的‘影响是指什么呢？为何向光面却比背光面生长的速度要慢呢？”这些问题还需要继续证实。

三、通过实验，对假说进行验证

教师可以先对达尔文的假说1进行探究，也就是胚芽鞘尖端对伸长区的“影响”，提出问题：“应该如何证明？”让学生在组内讨论问题。有的学生会提出可以采取分离、提取的方式验证“影响”是不是化学物质。还有的学生会有质疑，他们认为1880年的科学水平和条件有限，还无法进行提取，所以应该不清楚到底是何种物质[2]。

针对学生的讨论，教师可以补充鲍森·詹森的实验相关内容。其在实验中设置了实验A组和B组。对于A组，先切掉胚芽鞘的顶部，用单侧光照射，观察生长情况;B组实验中，把琼脂片插入到胚芽鞘的顶部，之后也是用单侧光进行照射，观察生长情况。

在这时，教师可以让学生猜测其实验的结论，并提出：“有学者觉得这个实验不够严密，你觉得实验的不足是什么？”该问题对学生的思维提出了较高的要求。教师要给学生给予提示，让他们依据对照实验的原则进行分析，分别是单一变量、对照以及等量原则。学生通过思考和讨论，能够得出胚芽鞘尖端产生的影响能够通过琼脂片传递给下部，初步得出这种影响属于化学物质，而实验的不足就是未按照单一变量原则，无法证明影响不是来自尖端，需要增加一组对照。对于学生的回答，教师可以继续给学生展示鲍森·詹森的实验结果以及结论：实验中A组胚芽鞘是直立生长的，B组胚芽鞘则是向光生长的。进而总结出结论，即胚芽鞘顶部产生的刺激能够通过琼脂片传递给下部。和学生归纳出的结论一致。

对于胚芽鞘伸长区的背光面比向光面生长快这一点，教师要让学生思考如何设计实验进行验证。学生经过之前的学习活动已经有了一定的探究能力，依据对教材内容的预习，可以说出拜尔的实验设计，其将有燕麦胚芽鞘尖端放在去掉尖端的胚芽鞘一侧，结果观察到胚芽鞘向侧弯曲生长。学生可以归纳出结论，即胚芽鞘弯曲生长是由于尖端部分产生的影响传递到伸长区且分布不均匀导致的。教师可以提出问题：“其在实验中为何要选择黑暗的环境？”学生通过思考和讨论得到，黑暗的环境能够排除光照的影响。教师可以补充讲解：“实验中的自变量，也就是胚芽鞘尖端放到的位置不一样，导致向下传递的影响分布也不均匀，导致因变量伸长区生长也受到了这一影响，光是无关变量，所以要将其排除掉。”

荷兰科学家温特基于拜尔以及詹森的实验开展了有关的实验，其将胚芽鞘尖端切掉并放到琼脂块上，经过几个小时，将尖端拿走，把琼脂片切成小块，放到没有尖端的胚芽鞘切面的一边，发现胚芽鞘会朝着有琼脂块的一边弯曲生长。将未接触过尖端的琼脂块放到没有尖端的胚芽鞘的一边，发现其既没有弯曲也没有生长[3]。从而得出结论：胚芽鞘的尖端产生了一种物质，从尖端传递到下部，让下部生长。其在实验中就发明了生长素的定量分析法。教师可以提问学生：“其实验可以得出的结论是什么？”学生归纳出：胚芽鞘弯曲生长是因为一种化学物质导致的，就是生长素。同时提出了实验的不足，即沒有对照组，还自己设计了对照组。之后教师可以给学生补充1931年郭葛第一次在人尿中分离出有生长素效应的吲哚乙酸。然而因为植物体内生长素非常少，到1946年才在高等植物中分离出生长素，并将其定为IAA生长素，其属于植物激素，在植物体内由色氨酸合成。

教师可以对生长素发现历程中的科学探究步骤进行归纳，先发现问题，进而提出假说，之后设计实验，用实验进行验证，最后得出结论，让学生学习这些方法。

四、建立模型，沉淀思维

教师可以向学生提出问题：“同学们，你们可以结合生长素发现过程，建立出植物向光性原因分析模型吗？”并给他们一定的提示，分别是感光部位、生长素作用部位、出现生长素的部位、内因和外因。让学生以小组为单位进行讨论，用白板进行展示。在对伸长区生长素分布不均匀因素进行讨论时，学生得出两种解释：一种是单侧光在尖端部位限制了生长素的合成，另一种是单侧光让生长素在胚芽鞘尖端部位出现了横向运输。学生不能统一观点，这时教师就要进行适当的指导，让学生通过设计实验，对观点分别进行验证。

经过教师的指点，学生会设计出探究生长素分布不均匀的实验。教师继而提出问题：“如果你们的假设都正确，会有什么样的实验现象呢？”学生进行分析和归纳：如果实验1测的生长素总量比实验2的多，且实验2中的左侧生长素多于右侧生长素总量，就可以证明第一种观点;如果实验1中测的生长素总量和实验2总量一样，且实验2左侧生长素总量比右侧多，就可以验证第二个观点。经过分析，他们也想要知道实验结果。教师可以运用多媒体给学生展示实验结果。通过分析，可以证明第二种观点是正确的，进而建立模型，并用动画展示。教师要给学生阐述科学是动态发展、不断进步的，并用案例进行证明。如，关于植物向光性的研究一直都有，还有的学者用萝卜和向日葵的幼苗进行实验研究，发现单侧光照射下，背光侧和向光侧生长素含量一样，然而导致生长素受影响的物质分布呈现出不均匀的现象。还有的学者按照温特的实验过程开展实验，发现胚芽鞘弯曲是因为生长素以及其抑制类物质共同影响导致的[4]。这些学者的实验也让“生长素分布均匀假说”存在挑战，现阶段科学界对此还未达成统一。可见，生命科学的实质就是在不断地争议以及质疑中发展进步的。学生可以从中领悟科学发展的思想，培养勇敢质疑的意识。

五、结语

综上所述，运用生物科学史，可以对学生的批判性思维进行有效培养。因此，教师在教学中要利用好生物科学史，激励学生质疑，引出之后的科学探究活动，培养学生的问题意识，对他们的问题发现、分析和解决的能力进行培养，锻炼他们的探究能力，让学生可以慢慢形成自主思考、勇于创新和质疑的良好品质，促进学生生物核心素养的培养。

【参考文献】

柴媛媛.借力生物科學史培养高中生的批判性思维——以“植物生长素的发现”为例[J].中学生物学，2018，34（01）：27-28.

任长松.如何在探究活动中发展学生的批判性思维[J].课程教材教法，2014，34（11）：52-56.

季晓燕.科学史教学，高中生批判性思维培养的路径选择——以人教版必修三《探索生命起源之谜》一课教学为例[J].中学历史教学，2017（08）：4-6.

赖旭初，黄东姐.利用生物科学史培养学生的科学思维能力[J].中学生物学，2019，35（02）：27-29.