在高中生物学教学中培养学生的科学精神

张金 左开俊

【摘 要】高中阶段是培养学生科学精神的关键时期，而高中生物学教学恰是培养学生科学精神的重要手段。教师创新生物教学方式方法，可以培养学生敢于怀疑和勇于批判、敢于实践和勇于创造、平权意识和协同合作、乐于追问和敢于探索的科学精神。

【关键词】生物学科；科学精神；课堂教学

【中图分类号】G633.91  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2024）03-0015-04

【作者简介】1.张金，江苏省苏州中学（江苏苏州，215007）副校长，正高级教师，江苏省生物特级教师；2.左开俊，江苏省吴江中学（江苏苏州，215200）教师，正高级教师。

科学精神是科学实现社会文化职能的一种重要形式，是自然科学发展中形成的优良传统、认知方式、行为规范和价值取向等。科学精神最集中体现为科学家精神，从人的发展角度审视科学精神，旨在引领人的思想和行为的正确发展，引导科学态度和方法的真正发生，其主要表现为批判和怀疑精神、实践和创造精神、追问和探索精神、平权和团队精神、奉献和人文精神等。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》指出：“高中生物学课程是科学领域的重要学科课程之一，是义务教育阶段相关课程的延续和拓展，其精要是展示生物学的基本内容，反映自然科学的本质。它既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。”生物学科学精神的培养有助于学生对自然科学的全方面认识，对科学知识和社会关联的全方位理解，对科学本质与人类服务关系的正确认知。鉴于此，从生物学科的视角审视科学精神不难发现：高中阶段是培养学生科学精神的关键时期，而高中生物学教学恰是辅助学生形成科学精神的重要手段。基于以上认识，笔者尝试以人教版必修1“降低化学反应活化能的酶”一课为例，从教学的维度谈培养学生科学精神的具体教学措施。

一、鼓励学生讨论，培养批判和怀疑精神

批判性思维从属于核心素养中的科学思维，其涵盖思维过程中的洞察、分析和评估，包括为了得到肯定的判断所进行的可能为有形的或者无形的思维反应过程，并使科学的根据和日常的常识相一致。［1］6批判和怀疑精神是科学精神的重要内容，科学的怀疑精神是合理的怀疑，爱因斯坦认为“很多知识都是在质疑声中被发现的”。高中生物教学要注重培养学生的批判和怀疑精神，让学生“不轻信、不盲从、不迷信”。教师在教学中应不断鼓励学生质疑追问，将自己内心的真实想法完全表达出来。

在“降低化学反应活化能的酶”教学中，教师可以引导学生思考和讨论以下问题：第一，将特定的酶调节到最适pH或最适温度时，酶的催化效率一定是最高吗？第二，酶的数量越多，反应速度一定最快吗？教师引导学生大胆质疑，通过对不同量、不同品种的胃蛋白酶、胰蛋白酶、唾液淀粉酶进行探究实践，最终得出“不同的酶在最适pH值或最适温度时，酶的催化效率不一定最高”的科学结论，鼓励学生对可疑问题提出不同的看法。

批判性思维应该是一种引导学生科学、合理地思考和探究的学习方法，其能帮助学生进一步强化对知识的认知和对学习的效能感。教师用批判性思维指导教学，可引导学生借助已有的知识，进行观察、试验、探索，并进行有效识别，最后作出合理的判断。学生将获得的新知进一步融入自身的知识体系，形成新的观念，发挥新的创造力，不断提高自我学习过程，达到深度学习的效果。［1］7

二、指导学生实验，培养实践和创造精神

实践是检验真理的唯一标准，借助实践才能使理论知识得以验证、巩固和升华。实验教学的良性开展，其基础就是要让学习的主体（学生）勤于实践，让他们通过脑手结合，体验学习、探索和创新的乐趣。［2］积极实验、探索真理也是科学精神的重要方面。可重复性实验是科学研究最基本的标准，生物学教学过程中教师要引导学生经历观测、实验等实践环节，帮助学生深入理解理论知识、明白生物学原理。生物科学知识大都是在众多的生物实验基础上发现的，实验可以培养学生求真、务实、严谨的科学精神。

在“降低化学反应活化能的酶”教学课前，教师可以指导学生查阅资料，了解酶的发现史，并结合阅读教材，明白科学家发现酶的历程。在课堂教学中，引导学生沿着科学家的足迹开展实验探究，让学生感受主动发现的乐趣和成就。在实验过程中，教师要充分利用实验带来的直观效应，激发学生的学习兴趣。课中，教师安排学生进行分组实验时，要让学生掌握正确的观察方法，进而引导学生形成严谨的科学态度。比如：在探索生物酶的作用时，教师要指导学生掌握操作技巧，了解实验原理和方法，培养学生严谨的生物实验精神。学生通过实验操作明白：生物科学的发现虽然是偶然性和必然性的结合，但是严谨认真的科学精神是基本条件。

在学生的实践过程中，有些可能非常成功，有些也可能遭遇失败。面对这些情况，教师要基于实情，指导学生认真归纳和总结，找到成功或失败的根源，鼓励学生多动手、多实践，争取在多轮操作与反思中创新。在高中生物学教学实践中，教师只有指导学生将学到的科学知识应用于生活实践，学生才能将科学知识转化成内在素养，从而体现知识的价值。

三、引导学生自主学习，培养追问和探索精神

将课堂还给学生，让学生成为学习的主体，逐渐成为教育界的共识。现代教学观念下，教师的教学不仅限于知识和技能的传递，还要教会学生怎样学习，激发学生内在的学习动机。以问为导向的教学方式关注“问”对学生深层次学习及思维发展的价值，明确教学引问的情境性、目的性、创造性、灵活性等特征，掌握必要的引问策略能够更好地促进学生的学。［3］高中生物学课程中有许多内容都跟生活密切联系，教师可以借助追问的形式，引导学生通过科学探索，揭示问题的真相，帮助学生利用习得的知识，提升解决真实生活问题的能力。

在“降低化学反应活化能的酶”教学中，教师可以追问：第一，冬天用加酶洗衣液洗衣时，要注意哪些问题？第二，如果所洗衣物面料为真丝材质，我们应该如何选择洗衣液？第三，酸奶应该保存在什么环境条件中？第四，用加酶洗衣液洗衣时，我们应该如何保护好手部皮肤？等等。借助追问的形式，引导学生结合生活经验，找到问题的答案。同时，还可以依据问題的解决之道，要求学生说说还有哪些值得探讨的问题。在这些讨论的基础上，让学生真正体会这些知识的基本原理，知道学会了生物学知识可以协调人与自然的关系，将这些知识应用于实际可以为人类造福，进而理解学习生物知识的作用和意义。

追问是科学探索的前因，培养学生追问的习惯，有利于学生自我探究意识的形成。有意义的追问是科学探究活动的推动力，对培养学生的科学创新精神起着至关重要的作用。在生物学教学中，教师要借助追问，让学生在探索新知的体验与体悟中感知科学的本真。这种做法能大大激发学生的学习动机，驱使其主动完成对新知识的建构，达到启智增效的目的。

四、组织小组合作学习，培养平权和团队精神

协同合作是人才的基本素养之一，其倡导合作共赢和共同进步。平权意为“权利平等”和“没有大小之分”，其样态重在公平公正与和谐互助。因此，在高中生物学教学中，教师应有意识地加强学生小组合作学习。比如，指导学生设计和实施野外考察、观测、调查等实践活动，指导他们共同收集资料，就某一个问题进行集体讨论、辩论，共同解决该问题，帮助学生建立平权观念和协同合作的意识。

在“降低化学反应活化能的酶”的教学中，教师可以引导学生开展小组合作探究，在教学活动前对小组合作学习进行教学设计，组织小组合作讨论：实验过程为什么要这样设计？这种设计包含了什么样的科学思想？影响酶活性的因素还可能有哪些？如何设计实验来进行验证或探究？在学生思考和讨论的基础上，教师组织学生真实开展实践和探究，得出相关结论。学生小组合作学习是引导学生在组内和组间进行合作学习交流，倡导小组成员形成互助、互爱、互勉的团队意识，共同完成学习目标，最终以整个小组的表现作为评判标准的一种教学策略。

课堂教学中，教师实行小组合作学习教学策略能有效培养学生的合作意识和合作精神。在合作学习的过程中，学生能独立思考，激发学习热情；能倾听他人意见、接受不同思想的存在、分享自己的学习成果并在小组里主动承担责任；习得人际交往技能、独立思考技能、团队合作技能。这些都为他们更好地适应未来社会发展奠定基础。

五、分享科学家故事，培养奉献和人文精神

教育家乌申斯基强调，发展学生的智力与才能，以及使他们掌握生活必需的知识是缺一不可的。我国学校的智育任务是使学生系统地掌握自然、社会、思维等方面的现代人文及科学学科的基础知识，提升智力和操作技能，奠定辩证唯物主义世界观基础，发展观察、记忆、思维、想象、创造能力，养成脑力劳动习惯，培养人文素养与科学思维方法。

在“降低化学反应活化能的酶”教学中，教师可以先从人文知识入手，勾起学生对探究酶本质的兴趣，然后从科学精神的角度宣讲酶的发现与发展历程。1857年，法国生物学家巴斯德通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。德国化学家李比希却认为，引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。结束这一争论的是德国化学家毕希纳。毕希纳把酵母菌细胞放在石英砂中用力研磨，加水搅拌，再进行加压过滤，得到不含酵母菌细胞的提取液。他在这些汁液中加入葡萄糖，一段时间后糖液冒出气泡，居然变成了酒。这一结果与糖液中含有活酵母菌细胞是一样的，毕希纳将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酵酶，首次提出了酶的概念。1897年，德国化学家比希纳开始对不含细胞的酵母提取液进行发酵研究，最终证明发酵过程并不需要完整的活细胞存在。这一发现打开了通向现代酶学与现代生物化学的大门，发现者也因“发现无细胞发酵及相应的生化研究”而获得了1907年的诺贝尔化学奖。对于酶的探究史，教师可以通过对科学家奉献精神、人文精神的渲染，引领学生树立奉献精神，发展人文素养。

高中阶段是学生人格和价值观形成的关键时期，教师在传授知识时，要将本学科科学家的科研成果、科学历程等作为教学背景，以科学精神潜移默化地影响和引领学生的生命成长。在教学中，教师借助科学家的奉献精神、人文精神，启发和引领学生的科学意识，恰是当代教学艺术与价值的本真彰显。

总之，教师要通过对学生科学精神的培育，使科学精神真正成为中华民族共有精神家园的核心构成以及每一位社会成员的重要精神素养。［4］科学精神的养成有助于学生建立正确的学习观、人生观和价值观，教师要善于从高中生物学教学资源中，探寻有利于培养学生科学精神的内容，并通过科学有效的教学手段和多元教学活动，发展学生的学科核心素养。

【參考文献】

［1］左开俊.批判性思维视域下的生物学实验教学——以“蝾螈受精卵横缢实验”为例［J］.实验教学与仪器，2019，36（4）：6-7.

［2］左开俊，魏文祥.社会责任视阈下的实验教学研究［J］.教育与装备研究，2019，35（3）：32-34.

［3］陈东珂，李如密.课堂教学引问艺术：内涵、特征、价值及对教师的要求［J］.江苏教育研究，2022（1）：8-12.

［4］宋屹东.新时代科学精神引论［D］.北京：中共中央党校，2019.