依托科学史，培养高中学生科学思维

卢志薇

核心素养的发展培养是现阶段教师所要研究的重要内容，核心素养培养的价值并不仅仅体现在学生的发展上，在现阶段高考的核心考点也开始与核心素养出现高度融合，这意味着学生核心素养的发展情况将会直接影响学生的升学。为此，高中生物学教师需联系生物学科核心素养的构成，设计有效的教学培养方案。科学思维是生物核心素养中的一个维度体现，这一素养主要体现在学生科学思维方式的形成上。为了有效地推动学生的科学思维培养，教师需联系生物学科实际，选择合适的方法进行设计。通过研究可以发现，科学史内容的展现可以给学生展示多个科学研究史中存在的内容，让学生在其中对照着进行分析研究，就能让学生逐步进行多种方法的探究与思考。接下来，笔者将结合自身教学研究发现，对利用科学史培养高中学生科学思维核心素养的方法进行简要展示。

一、科学思维的培养价值简析

科学思维也可以被称之为理性思维，是指能运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。通过对学生科学思维的有效培养，学生能有效地经历上述四种思维研究过程，获得思维能力的发展与思维方式的改变。这对学生今后的研究性学习开展或实验探究的进行非常有利。

在现阶段，随着新高考改革的开展，新高考标准中明确提出了核心素养的考查要求，教师培养学生的核心素养就有了更加直接的价值。即通过核心素养的培养，可以帮助学生更好地突破高考，进而考取心仪的大学。

基于上述内容，笔者认为，科学思维作为生物学科核心素养的构成，其培养价值较高，且对学生的发展有着直接的影响。高中生物学教师则要想办法构建更加有效的生物学教学，推动学生的发展。

二、利用科学史培养高中学生科学思维的方法

（一）做好课前分析，搜集科学史资源

科学史的有效展示可以帮助学生见证各个生物学家做出研究分析的过程，学生也可以在模仿性的研究、建模、推论过程中得到科学思维的发展。而为了更好地发挥科学史的效果，教师需在课前研究，就当前教学中适宜展示的科学史内容进行搜集与开发，设计有效化的教学过程。为了达到这一点，教师在教学实际中需利用课下时间作出研究，搜集本课相关的科学史资源内容。其中，教师可以就教材内容进行研读，分析其中涉及的各个生物学家及其相关的事例和成就。当然，在教材中很多生物学家的事例列举得都较为简略，若作为了解类内容尚可，但想利用其推动学生进行研究就显得略有不足。为此教师在通过教材找出基本的生物学家和其成就后，可以利用计算机多媒体进行网络检索，搜集更加具体的事例记载。在完成资源搜集后，教师可以对相关内容进行总结整理，想办法构建教学展示的流程。

例如，在进行“细胞”相关章节的知识教学时，教师可以在对应的知识教学开始前进行科学史资源的搜集，将其作为教学展示融入的内容。其中，笔者研究发现，在高中阶段，与细胞学建立的相关的科学家主要有维萨里——比利时人，从人体解剖入手研究，发表了巨著《人体构造》，揭示了人体在器官水平的结构;比夏——法国人，他指出器官由低一层次的结构——组织构成，并把组织分为21种;虎克——英国人，细胞的发现者和命名者。1665年，他用显微镜观察植物的木栓组织，发现由许多规则的小室组成，并把“小室”称为cell——细胞;列文虎克——荷兰著名磨镜技师，他用自制的显微镜观察，对红细胞和动物精子等活细胞进行了精确的描述;德国植物学家施莱登和动物学家施旺——19世纪30年代提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。相应地，在实际的教学中，教师可以联系实际的教学内容，对相应的生物学家事迹进行进一步检索，将其作为教学的内容构成。

（二）联系学生发展，优化教学开展方法

为了有效地发展学生的科学思维，教师需在展示科学史的同时让学生联系科学史中提到的科学家事迹进行研究，让其尝试着模仿复制一些实验的过程。为确保学生在整个过程中可以获得较高的发展，教师需就给学生提供实际探究分析的机会。在过去的教学中，理论讲授法是教师常用的教学方法，这一教学方法的使用虽然可以帮助学生快速记忆一些生物知识，但学生缺乏自由论述研究的机会。目前，为了推动学生进行研究学习，教师可以对教学方法作出调整，联系学生的实际发展情况构建学生学习小组，推动学生进行合作学习。

例如，在进行“光合作用与能量转化”这一课的教学时，为了推动学生更加积极主动地进行分析研究，教师可以结合实际，围绕学生的综合发展情况，对教学开展的方法进行优化。在实际中，为了有效地利用小组合作教学法开展教学，教师需先围绕学生的能力发展情况作出分析，研究学生现阶段存在的能力发展差异，再作出学生小组的划分。在学生小组划分完成后，教师在课上可以引领学生对相关的知识内容进行学习，让其感悟相关的科学史内容，推动其思维的发展。

（三）运用媒体工具，构建有效化展示

科学史内容能否有效展现，对学生的科学思维发展有着重大的影响。而为了确保科学史内容展示的有效进行，教师需对教学展示工具进行开发研究，构建有效展示的过程。多媒体是现阶段已经普及化的信息化教学工具，可以帮助教师进行更加有效的教学展示过程，这对学生的发展也是非常有利的。为了推动学生的发展，教师在教学实际中就可以利用多媒体教学工具展示科学史相关的图片视频内容，帮助学生对科学家的事迹与生平进行分析，感悟相关的实验内容。

例如，在进行“遗传因子的发现”这一课的教学时，为了帮助学生对孟德尔遗传定律有一个深刻的认识，教师可以利用课余时间搜集更加丰富的孟德尔遗传定律的材料。这些材料可以包含孟德尔的个人信息，其发现遗传因子的条件和事件等。在教学的实际过程中，教师可以将相关科学史材料的展现融入教学，给学生构建丰富且有效的教学展示，推动学生进行理解研究。又如，在进行“有丝分裂”这一课的教学时，为了引导学生进行认知，教师可以搜集波蘭科学家麦克和瑞士植物学家内格里的成就，让学生了解“第一个看到细胞核分裂的人”和“第一个看到染色体的人”，以此增加其感悟。像这样，学生通过相关图片文字资料的分析，其能力和知识认知就可以得到有效提升与发展。

（四）引导学生讨论，发展学生思维

学生讨论的进行对学生思维的发展非常关键，为了确保学生可以进行有效的讨论过程，教师在教学实际中需做出教学设计上的研究，就学生讨论的激发进行分析。问题导学是一种常用的教学方法，其核心内容是利用问题的提出引导学生进行讨论学习。为确保问题导学可以有效地发挥其设计效果，教师在教学实际中需就问题的设计和提出做出分别研究。在问题的设计方面，教师需联系科学史内容进行拓展研究，找出合适的主题与科学史事件，围绕实际情况设计问题。在提问时机的选择上，教师则可以将其放到教学开始前作为导入问题，也可以将其放在课堂的引申环节引领学生思考。

例如，在进行“DNA是主要的遗传物质”这一课的教学中，教师可以联系本课的实际内容设计一些问题，引领学生进行思考。通过分析可以明确，本课的内容包含几个经典的病毒实验，即1928年，英国科学家的R型菌和S型菌的转化实验;1944年，美国科学家艾佛里和他的同事所做的肺炎双球菌体外转化实验;1952年赫尔希和蔡斯，以同位素标记法进行的实验。这几个实验证明了DNA是主要的遗传物质。在明确相关的内容后，教师在教学中可以将这几个实验展现给学生，并引导性的设计提问，引领学生思考为什么这些实验可以证明DNA是主要的遗传物质，为什么DNA不是全部的遗传物质。通过这些问题的思考探究，学生就可以逐渐加深理解。

（五）融合实际事例，帮助学生进行感悟

实际的案例总能更加打动学生，为了帮助学生深入地了解科学史内容，发展其科学思维，教师在教学中设计教学展示时，可以融入一些现代的科学家实例进行展现，让学生分析现代科学家中那些伟大的存在，感受其奉献精神。现代科学家由于时代较为接近，学生通过一些网络媒体途径也可以接收到他们的相关信息，这一类事例内容展示可以更好地打动学生，让学生产生感悟，并联想到自身该怎么做。

例如，在教学实际中，教师可以为学生展示我国科学家屠呦呦的事迹，让学生通过其生平的分析和杰出的贡献加以感悟。其中，为了帮助学生更好地了解屠呦呦研究的重要性，教师可以为学生展示“疟疾”相关的图片材料，让学生明确这一疾病的危害。通过这一展示过程，学生就可以认识到其贡献。又如，教师还可以为学生展示钟南山的事迹，引领学生认识其贡献，帮助学生了解生物学在疾病防治上的作用和价值。再如，教师可以从“克隆”这一概念入手，为学生展示我国生物学家童第周的事迹，让其感受“中国克隆之父”这一称号的重量。在完成上述内容的展示后，教师可以让学生从科学家的实际联想自己，分析自己又该如何做，才能为我国未来生物科学事业的发展增砖添瓦。

（六）创建学生活动，引导学生分析探究

科学思维的培养不应仅仅停留在理论的展示和引导上，教师还需联系实际设计一些学生实践探究的活动，让其自主地进行一些科学家事迹的追寻和研究。为此，教师在教学实际中可以在教学准备环节作出分析，思考有效学生活动的构建方法。在实际的活动构建中，教师除了要考虑学生的发展之外，还需联系活动的难度进行思考，给学生设计几个可行的探究目标，引领学生进行学习。

例如，在进行“基因突变和基因重组”相关知识的教学时，教师可以构建学生探究活动，引领学生通过网络检索的方式搜集相关的材料和资源，让其更加充分认识事物的两面性，感知基因突变的特点。在学生研究的过程中，教师可以引导其搜集我国杂交水稻之父袁隆平的材料，让学生分析其贡献。像这样，通过学生活动的开展，学生就可以获得分析研究的机会，其自身的能力也能得到提升。

（七）研究历史实验，感悟生物学内容

生物学的科学史与实验是密不可分的，其中叙述了很多科学家的经典实验，正是这些实验的开展，推论出了很多重要的生物知识。通过对这些历史实验的研究与模仿，学生就可以体会科学家钻研研究的过程，这对学生的知识理解是很有帮助的。为了帮助学生体验这些实验，教师在教学实际中需利用准备环节搜集相关的实验并作出研究分析，探究将其展现给学生的有效方法。其中部分难度较大或操作烦琐的实验，教师可以借助媒体展示的方式对相关信息进行解析，让学生有所认识即可。对那些操作难度较低或可以简化模拟的实验，教师则可以鼓励学生尝试进行实验探究。

例如，在教学实际中，教师可以让学生研究1952年赫尔希和蔡斯所进行的T2噬菌体实验。由于该实验具有较高的要求，中学实验室并不具备完成条件。所以教师可以给学生提供相关的具体材料，让学生进行分析。在学生研究的过程中，教师可以引导性地作出展现，为学生解释噬菌体和相关实验的原理，帮助学生进行解析与理解。通过这一过程，学生就可以认识历史实验的开展背景与成就，也能更好地理解生物学研究的特点。

（八）设计有效评价，展现学生发展

教学评价是教学的重要构成部分，在学生科学思维的培养过程中，教师同样需要借助教学评价的有效设计将学生的科学思维发展情况展现出来。为了达到这一目的，教师在教学实际中需围绕学生的素养发展做出教学评价设计的拓展。在原本的生物教学设计中，教师设计的教學评价多是围绕学生的知识掌握和课堂表现而展开，在当前，为了量化学生的科学思维发展，教师需从教学实际出发作出架构，选择合适的依据定性学生的发展水平，进而设计有效化的教学评价。

例如，在一段时间的教学完成后，为了评测学生的科学思维发展情况，教师可以设计相对应的教学评测设置。其中，教师可以通过实际调研和实验开展的方法进行。首先，针对实际调研，教师可以采取问卷调查的形式对学生进行评测，分析科学思维培养教学开展前后学生科学思维的变化情况。其次，在实验开展方面，教师则可以通过有效教学实验的创建让学生展现自己，最后，教师再从学生在实验中表现出的各项素质评价学生的科学思维发展情况。

三、结语

综上所述，在当前，核心素养的培养已经成为教师开展教学的重要内容。为了推动学生科学思维核心素养的培养，教师在教学实际中可以借助科学史内容的展现帮助学生感悟历史实验，分析科学家的事迹。在实际的教学中，教师需围绕教学设计作出分析，想方设法将科学史的有效展现融入其中。

注：本文为福建省教育科学“十三五”规划2020年度教育教学改革专项课题“基于科学史开展科学思维训练教学的案例研究”（课题号：Fjjgzx20-071）研究成果。

（宋行军）