核心素养视域下初中生物学科学史知识教学策略探析

摘" 要：根据新课程标准对初中生物学教学工作的要求，生物教学需要将发展学生的核心素养作为教学主要任务，充分挖掘生物学科的育人价值。科学史知识是生物学知识的重要组成部分，教师将科学史的探究过程应用在生物教学中，可以从思想、知识、技能等方面实现对学生生物核心素养的强化。文章重点分析了核心素养视域下初中生物科学史知识的教学策略，希望可以为生物教学提供一些参考。

关键词：核心素养;初中生物;科学史

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。通过科学史的学习，学生可以体会科学家在探究生物学知识过程中的科研精神。在实际教学中，生物教师可以从初中生物核心素养的四个维度出发，探索科学史教学的有效策略。

一、初中生物核心素养及科学史概述

（一）初中生物核心素养的内涵

生物核心素养是指学生在学习生物的过程中，形成的关键能力和必备品格，对学生的个人发展具有重要意义，主要包括四个维度，分别为生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。其中生命观念是指学生需要理解观察到的生命现象以及相互的关系、特性等，以及具备正确理解生物学现象的意识，可以从生物学角度探究生命的过程;科学思维是指在科学事实的基础上，使用科学的思维方式认识事物的本质，解决实际问题;科学探究是指发现现实世界中的生物学问题，并使用观察、提问和实验等一系列探究方法对生物现象进行讨论和交流，在探究中掌握生物学学习的思路和方法;社会责任是指学生在生物学认识的基础上，参与社会事务的讨论，并做出理性的解释和判断。

（二）生物科学史的内涵

生物科学史是指人类思考、解决生物学问题的思想过程。科学史中，既包含生物学的各种重要概念、研究方法以及生物规律等的演变过程，也包括科学家在探究生物学过程中持有的观点和态度。生物科学史具有较高的教育价值。教师根据科学史开展教学，不仅可以使学生获取更多的生物学知识，丰富知识体系，还可以使学生通过探究的学习方式体验科学家研究过程中的思维模式、解决实际问题的思路等，以及科学家身上的科学精神，符合发展学生核心素养的基本要求。

二、初中生物科学史教学现状

结合初中生物科学史教学的实际情况，教学过程存在以下问题：第一，学生对生物学史知识的兴趣不高。初中阶段的学生学业压力较重，在课上学习时，更关注重点知识内容，对科学史的关注度不足，主要原因是教师在日常教学中，未能针对科学史的学习进行有效引导，很少将科学史内容作为教学素材，导致学生对科学史的学习积极性较差，并不具备挖掘科学史中生物知识的能力。第二，教师对教材中的科学史知识应用不到位，未能将其与教学设计紧密联系。部分教师只是将科学史作为科普材料，要求学生了解阅读，未能充分发挥科学史的教育价值。第三，学生刚接触生物学知识时，并不具备科学研究的意识以及探究能力，教师也是以知识内容的讲解为主，并没有开展针对性的探究能力培养教学，导致学生对生物学的认知局限在基础的知识和题目中，并不具备较强的知识应用能力，这在一定程度上限制了学生核心素养的发展。

三、核心素养视域下初中生物学科学史知识教学策略

通过对目前初中生物科学史知识教学问题的研究，教师需要深入分析生物核心素养以及教材中科学史的内容，结合学生的实际情况开展教学工作。

（一）了解科学发展过程，树立科学生命观念

生命观念是生物核心素养的第一要素，生命观念素养的发展需要学生不断提升对生物概念、原理、规律正确认识的能力，能够正确理解和解释生命的现象。对此教师可以利用科学史的相关知识内容，引导学生了解生物学的基础知识内容，从而形成正确的生命观念。

比如，在“大脑的奥秘”主题课程中，教师需要将人体大脑中的细胞作为案例进行展示，包括大脑中的肿瘤细胞、儿童大脑皮质中的神经胶质细胞、一个溺亡的人小脑中的浦肯野细胞等。此时，教师可以使用教材中“科学家的故事：施莱登、施旺的细胞学说”讲解一些细胞学说的发展过程，引导学生跟着两位科学家的研究过程挖掘生物知识，并结合细胞在大脑中的作用，深刻体会“细胞是构成生物体结构和功能的基本单位”，以此强化学生对生物学观点的理解。细胞的观察过程需要使用显微镜，对此教师也可以利用教材“科学·技术·社会”板块中的“人类探索微观世界不可缺少的工具——显微镜”作为科学史教学内容，目的是让学生感受与生物学相关的科技的发展。

再如，教师可以将达尔文进化论的科学史内容作为教学重点，让学生建立科学进化与适应的生命观念。达尔文在长期的生活中发现，各种生物之间存在差异性和相似性，于是他开始思考差异性是如何形成的。在研究过程中，达尔文收集了大量的植物、动物标本，观察各种生物的生存环境和行为习性，逐渐形成了进化论的学说。学生在学习科学史的过程中，深刻体会到科学家在生物学探究过程中的艰辛，并对生命的发展过程有了更多的思考，这对学生生命观念的形成具有重要意义。

（二）利用科学研究情境，发展学生科学思维

科学史知识的教学并不是教师简单地向学生科普知识，而是需要引导学生关注生物学家研究生物现象的过程，学生可以紧跟科学家的思维模式，采取比较、分类、归纳演绎、分析和建模等方法探究生物现象，从而实现自身科学思维的发展。比如，现代神经学之父卡哈尔改进了高尔基的铬银染色法，并纠正了当时流行的“神经组织是网络结构”的说法，证明长的神经纤维只在末梢才与另外的神经细胞接触。卡哈尔的生物学研究是从科学思维的角度出发，对已知的结论进行验证和完善，一切的研究都基于科学事实。

教师在教学过程中，也可以开展小组合作讨论，要求学生以小组为单位整理和分析科学史，了解科学家探究的过程，并通过设置相应题目的方式，为学生提供思路。比如关于“基因的显性和隐性”，教材是将孟德尔的豌豆杂交实验作为教学案例，如果教师的教学只停留在让学生阅读科学史材料上，直接记忆结论，这无法让学生从科学思维的角度分析生物学知识，对学生能力的培养也会受到限制。为此，教师可以将学生分成多个小组，要求学生在阅读材料以及实验过程的基础上思考孟德尔的实验过程。

教师可以设计问题一：“为什么以豌豆作为实验的植物？”该问题答案简单，却可以让学生从实验设计的角度思考实验过程的可行性。问题二：“亲本为纯种矮茎豌豆，子代是高茎还是矮茎？”该类问题设置的目的是让学生深入分析实验的过程，了解实验的原理，通过问题引导，保证学生的探究学习具有较强的层次性，学生能够根据孟德尔的科学思维探究生物学知识。问题三：“父母皆为双眼皮，孩子是单眼皮，怎样解释这种现象？”针对该问题，教师应要求学生从科学家的角度进行回答。学生科学思维的培养，需要在教学过程中进行，学生对生物学的学习不能死记硬背，而应通过归纳、概括、演绎和推理等方式提炼出知识内容。教师可以通过实际案例引导学生使用科学的方法探究科学知识的应用。

（三）优化科学探究过程，提高学生实践能力

一些生物实验无法在课堂上实现，对此教师可以利用科学史开展生物教学，利用科学家的实验探究过程重点培养学生的科学探究实践能力。

比如，在“植物光合作用”教学中，教学重点是光合作用的实质。该部分涉及的科学史主要是海尔蒙特和普利斯特利的实验，教师可以利用多媒体教学设备或虚拟实验模拟器展示实验的过程，并借助科学史的知识引导学生探索光合作用的实质。在教学过程中，教师首先可以让学生思考亚里士多德的观点“土壤是植物的食物来源”，让学生结合自己的生活经验思考该观点是否正确，此时再引出海尔蒙特的实验，让学生思考“海尔蒙特提出质疑的原因是什么，从实验中学到了什么，实验过程有没有可以改进的地方”。教师基于科学史设计教学任务，可以引导学生深入分析科学史的资料内容。海尔蒙特的质疑说明不要盲目相信权威，需要利用实验进行验证，接下来，教师可以使用多媒体和虚拟实验展示普利斯特利的实验，得出“植物在阳光下可以释放出氧气”的结论。教师可以演示实验，让学生确定植物产生的气体就是氧气，然后组织学生分析普利斯特利的实验结论，探究“污浊气体”是否是二氧化碳。在此过程中，教师可以渗透假设实验的方式，假设就是二氧化碳，再进行猜想的证明。具体而言，教师可以在教材中科学史的基础上，适当补充德·索热尔第一次对光合作用定量测定的实验，提出光合作用的产物不仅包括二氧化碳还有水。此时，教师可以设计探究性问题：“光合作用的原料是水和二氧化碳，产物中的有机物是存在能量的，但原料中并没有能量，由此可以证明什么？”学生可以通过推理得出光合作用的过程是产生能量的，最终得到光合作用的公式。

该教学设计以科学史为主要教学线索，通过教学活动培养了学生的探究能力。在探究过程中，学生以基本的生物学概念作为基础，真正地参与科学实践，并通过科学家的实验故事将本节课的知识内容串联起来，促使学生分析问题，并得出正确结论。

（四）挖掘科学家的精神品质，强化学生责任意识

科学史在生物学教学中的应用意义，不仅体现在对知识内容的补充和丰富上，还体现在通过科学家的精神品质展现生物学探究发展的过程上。责任意识是初中生通过学习生物可以形成的一种品质，学生的发展直接关系社会发展，学生应参与社会事务的讨论，承担一部分社会责任，具有一定的担当，这也是教育工作开展的目的之一。科学史知识中多数的生物学研究成果，都是通过科学家的坚持不懈得到的，对人类社会发展具有较强的推动作用。对此，首先，教师需要深入挖掘科学史中的内容，在教学中突出科学家的精神品质，重点讲解科学家在实验探究过程中体现出的勇于探索、探究真理的科学精神，使学生能够在学习生活中也可以形成科学意识，主动探索的科学精神。如班廷发现胰岛素、弗莱明发现青霉素等，都可以作为科学家科学精神的教学素材。其次，教师需要重点挖掘科学家身上的社会责任感，如袁隆平先生的杂交水稻。教师在教学中，可以单独用一节课带领学生学习杂交水稻的发明过程，引导学生深刻体会袁隆平先生的科学态度和社会担当精神。最后，教师在使用科学史知识时，还需要体现出科学家勇于质疑、挑战权威的精神。科学探究是发展的过程，结论和规律都属于发展状态，一味遵循权威内容，只会限制学生的思维。为此，教师可以挖掘科学家身上的质疑精神，如现代神经学之父卡哈尔质疑主流学说、海尔蒙特质疑名家观点等。此外，教师在使用现代科学史的相关知识时，也可以与现代化的生物研究发现相结合。如在教学“人体神经调节”的相关内容时，教师可以将目前模拟神经调节的科技加入教学中。2020年，浙江大学研究团队对一名瘫痪患者实施了国内首例“脑机接口”手术，术后患者能够通过操控机械手臂完成各种动作，患者触碰到物品，能够产生“触觉”并完成抓握动作，这一过程与人体神经调节的基本方式相似。该研究是在前人研究的基础上利用现代化技术的研究实例，能够体现出生物学发展对社会进步的重要意义，从而强化了学生在学习生物学知识时的社会责任意识。

总而言之，初中阶段的生物教学需要注重科学史的教育价值，利用科学史知识发展学生的核心素养。教师需要明确现阶段科学史教学中存在的不足，引导学生了解生物学知识的发展过程，形成生命观念，利用科学实验情境强化学生的科学思维，应用科学史实验过程培养学生的科学探究能力，同时挖掘科学家身上的精神品质，强化学生的责任意识。

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（责任编辑：孙晓林）