利用生物學史，培養學生探究性思維

劉喜屏

摘要通過闡述兩個教學案例，討論在生物學教學中，教師如何通過利用教材中的生物學發現史，來培養學生的探究性思維。

關鍵詞生物學史探究性思維生物學教學

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

生物新課程標準提出了4個方面的新理念：“提高生物科學素養、面向全體學生、倡導探究性學習、注重與現實生活的聯系”。其中科學探究是核心議題，也是新課程改革的主題。作為一門實驗性科學，在生物學教學中一提到探究，人們都覺得是培養學生動手操作、做實驗的能力。其實，除培養學生的實驗操作探究能力外，培養學生的思維探究也是很重要的。因為思維是人腦對客觀事物間接的和概括的認識過程。人的思維活動過程，表現為分析、綜合、比較、概括、判斷和推理，在學習生物知識和技能的過程中所表現出來的敏銳的觀察力、靈活的思路，豐富的想象、巧妙的推理等都離不開思維過程。所以探究性思維的培養應該是實驗操作能力培養的基礎。

另一方面，近年來生物高考的實驗考查多樣化：如2007年廣東省高考生物試卷中突出的變化是沒有了獨立的實驗設計，而是將對實驗、探究能力的考查滲透到各題干、選項和解題思維過程中；在2008年廣東省高考試卷中則是以補充有關實驗報告、分析實驗結果、對實驗方案作出恰當評價，并對后續實驗進行科學預設。因此，在生物實驗教學、備考過程，除要加強學生動手操作能力訓練以外，教師也應特別重視指導學生分析實驗程序，重視分析、預測實驗結果，加強對學生的探究性思維的培養。

那么，在教學過程中怎么樣培養學生的探究性思維呢?在教學中學生是思維活動的主體，學生科學思維得到培養的關鍵是教師合理利用教材，讓學生思維積極地參與教學活動中。現行人教版高中生物新教材的亮點之一是對生物學史上有關事例和方法的介紹。因為生物學史是對生物科學的產生與發展做出的科學總結，是生物科學家思維的結晶。生物學史例能將知識傳授、能力培養和情意發展三方面教育結合起來，很好地體現生物學科的特點和素質教育的要求。若在教學過程中，教師能以科學發現史中的經典實驗為載體，引導學生循著科學家的研究足跡，對經典實驗進行思維的探究，不但能讓學生在思想上體驗科學家的“觀察——提出問題——作出假說——實驗驗證——得出結論”的探究科學思維及方法，在觀察和動腦活動中獲得科學的知識；學會探究實驗的基本方法和原則；更能活躍學生思維，擴大他們的思維空間。下面，以“DNA分子復制的實驗證據”和“基因在染色體上”為例討論如何教學過程中利用教材中的生物學發現史，培養學生探究性思維。

1“DNA分子復制的實驗證據”——引導式研究教學

引導式研究教學是由教師根據事實逐步引導，通過學生思考分析甚至是討論，最終得出結論的過程。

1.1教材分析

“DNA復制方式的發現”雖然是選學內容，但是對學生學會科學的探究、科學的思考有很大的幫助，有助于提高學生分析問題，解決問題能力，所以把它作為探究的重點之一，但在知識層面上不作為重點。

1.3具體教學過程(圖1、表1)

本模擬探索實驗的設計和運用，旨在激發學生探索和協作的興趣，培養學生的動手能力和探究性思維能力，了解科學研究一般過程和巧妙性。教師通過設疑導學，指導學生自主探究DNA復制的方式，發現知識、解決問題、相互協作、自主學習的能力；通過點撥導議，啟發學生思考、分析科學家的試驗，概括、總結出正確結論，從而培養學生分析、推理、概括、總結的基本學習方法；通過展示小組提出的假設，培養學生的參與意識和創新意識，讓學生學會在學習中進行交流的基本方法。

2“基因在染色體上”——體驗式研究教學

體驗式研究教學是模擬科學家的研究經歷，結合相關素材，放手讓學生通過分析、推理、討論等活動，最終得出結論的過程。

2.1用類比推理方法得出假說

2.1.1理解類比推理方法

教師舉一事例，讓學生理解類比推理，如這樣的一則小故事：加拿大外交官朗寧曾在競選省議員時，由于他幼兒時期吃過中國奶媽的奶水一事，受到政敵的攻擊，說他身上一定有中國血統。朗寧反駁說：“你們是喝牛奶長大的，你們身上一定有牛的血統了。”

2.1.2應用類比推理推導

教師要引導學生根據學過的內容找出基因和染色體行為上的相似點，推導基因與染色體的關系(表2)。

2.2基因位于染色體上的實驗證據

2.2.1介紹摩爾根的實驗材料及實驗

教師介紹果蠅，并讓學生觀察人教版新教材必修2第29頁圖2-9，要求學生思考雌雄果蠅體細胞中染色體組成有何異同。展示人教版新教材必修2第29頁圖2-8，介紹摩爾根的實驗過程及現象。

2.2.2提出問題，引導學生討論與推測

如果按照薩頓的理論：基因在染色體上，那么，控制白眼的基因是在常染色體上還是在性染色體上呢?如果在性染色體上，那又有哪些可能呢?

學生討論并提出假設：

假設一：控制白眼的基因是在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因。

假設二：控制白眼的基因在X、Y染色體上。

假設三：控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。

2.2.3引導學生作出假說，回憶假說演繹法，并應用進行探究

假說：控制白眼的基因在___________染色體上

寫出果蠅可能的基因型：紅眼雌蠅________、白眼雌蠅________、紅眼雄蠅________、紅眼雄蠅________

對實驗現象的解釋→根據假說進行演繹推理→實驗驗證：(測交驗證)→得出結論：證明了基因在________上。

在本模擬探索實驗的設計是以科學家由“觀察——提出問題——作出假說——演繹推理——實驗驗證——得出結論”的探索為主線，引導學生站在科學家的位置去進行思維探究，分析歸納得出結論。這種引導學生思考、推理得出結論，從而獲得科學知識的過程是主動積極、產生式的建構過程，有利于使學生將知識轉化為個體內在的認知結構，促進學生對知識的理解和提取。

在這些科學發展史的探究式教學過程中，學生不僅能感悟到科學不是絕對的真理，而是不斷發展變化事實，還能獲取科學知識及提高實驗探究技能如觀察、調查、搜集數據、處理數據、實驗和實驗中怎樣設置對照實驗、如何恰當選擇實驗材料、控制變量等實驗設計能力的科學探究能力。教材中還有“酶的本質”、“光合作用的探究歷程”、“生物膜的流動鑲嵌模型”、“細胞學說建立的過程”、“遺傳定律的發現史”、“DNA是主要遺傳物質”、“生長素的發現過程”等科學發展史，如果教師能挖掘好這些史例所蘊含的探究性思維資源，精心設計教學程序，讓學生思維積極參與和體驗，課堂教學無疑能體現新課程標準的目標，提高全體學生的生物科學素養。