新課程背景下利用生命科學史培養學生探究性思維

汪甜 頡志剛

二十世紀九十年代以來，隨著探究性學習理念的引入，該理念就受到我國教育界的接受和高度重視，教育部主持制定的《面向二十一世紀教育振興行動計劃》和新頒布的各門學科的《課程標準》，都強調要改變學習方法，重視探究性學習。新課程實施以來，開拓思維，培養學生的動手能力、創新思維能力與自主學習能力，樹立科學研究方法的理念成為中學教學的一大主題。

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，除了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。

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。杜威的“做中學”理論，讓學生在體驗中獲得知識，在體驗中培養思維與能力，就是對探究式教學很好的詮釋。

在發掘探究學習資源的過程中，通過對各個版本的高中生物教材的分析比較，不難看出生命科學史在其中具有重要的地位，不僅內容比重有顯著的增加，而且形式更加多樣，以課程基本內容、科學小資料、科學家的故事、科學·社會·技術、課外讀、課堂小試驗、課程引言等形式出現，還有一部分穿插在教材中。生命科學史更是貫穿著生物新課標試驗教材的始終，甚至成為某些板塊的線索。如：遺傳與進化板塊，生長素的發現過程……

那么它在教學中的價值呢？從探究教學的角度來看，學習和了解科學史具有特定的意義：首先，學習和了解科學史，可幫助我們更好地認識科學，樹立真正的科學態度。其次，科學史的學習，有助于我們從歷史的高度把握科學方法的精髓，更有效的進行探究教學和學習。再次，學習科學史，可以增加我們的科學知識，開闊我們的科學視野，從而更有效地把握探究的規律，開展和實施探究教學策略等等。

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。

一、讓學生扮演科學家角色

科學史能幫助學生學會科學的思維方法，培養學生思維能力。教師如何利用科學史讓學生深刻感受和體會科學巨匠獨到的科學思想和科學方法呢？我采用了讓學生扮演科學家角色這種方法。也就是讓學生身臨其境，在了解當時研究背景情況下，請學生來設想、推斷科學家是如何展開研究的。

例如向學生介紹科學家是如何發現生長素的經典實驗時，可先介紹達爾文的胚芽鞘向光性實驗過程和實驗的結果，然后師生共同對實驗結果討論推斷，獲得一個須進一步探究的結論。接下來可不按常規思路繼續介紹溫特的實驗是如何研究的，而是讓學生循著科學家的思維歷程去設計實驗。給學生設立情景，介紹知識背景，給學生實驗材料，讓學生動手設計實驗。這時學生的思維積極調動起來，而不是被動的接受。設計完實驗后，取幾份學生設計的實驗進行展示，讓學生進行評論設計的優劣，教師適當的予以引導，在此過程中教師的任務是幫助學生、巡回指導、補充不足回答學生提出的問題，使學生的主體作用得到了最大的發揮。學生可以比較深刻地體會到科學家的研究方法。在這個基礎上，教師還可以對實驗目的，實驗用具，實驗條件等進行修改，讓學生設計實驗，以達到開拓學生思維，提高學生運用知識解決問題的能力。

二、介紹方法，啟迪思維

科學家用同位素示蹤技術和等密度梯度離心的方法證明DNA半保留復制方式。這一科學史如果恰當地應用在DNA復制教學中，則能啟迪學生思維，提高學生的思維品質。新教材把這一科學史安排在“活動”欄目。我是這樣利用這一科學史的：在講授完DNA的復制以后，我向學生發出疑問：通過什么樣的方法和技術可以證明DNA是通過半保留方式進行復制的了學生展開討論，部分學生能夠說出用同位素示蹤技術。在此討論的基礎上再引導學生去閱讀科學家是如何證明DNA半保留復制方式的。為了進一步啟迪學生思維，我向學生提出了一個具有思考空間的問題：第3代大腸桿菌的DNA經離心后在離心管中會形成幾條帶，分別位于離心管的什么部位？

科學史這樣形式的引入可以啟迪學生的思維，提高學生的思維品質。

三、利用科學史創設情境，引入新課

許多科學史生動有趣，引人入勝。如果用它們來創設情境，引入新課題，則能激發學生的求知欲望，吸引學生的注意，為學生鋪墊良好的心理基礎。

如用達爾文父子發現植物向光性生長從而發現生長素的故事，引出激素調節內容；用巴甫洛夫做的狗實驗，引出條件反射；用摩爾根的果蠅伴性遺傳實驗，引出伴性遺傳遺傳的特點……這些科學史本身就充滿了疑問，這些疑問就把能學生帶入那充滿曲折的探索之旅中去。

四、盡可能將科學史的多維教育價值展現給學生

運用科學史教學不只是展小科學發生過程，幫助學生深刻理解知識，還應把科學巨匠獨到的科學思想和科學方法滲透到知識傳授中，培養學生思維的變通性和靈活性，同時還能創造氛圍讓學生感受到科學家的科學人文精神。

在學習DNA的雙螺旋結構時，教材提到“在構建DNA雙螺旋結構模型時，沃森和克里克事實上已經提供了DNA分子的復制模式”。若僅僅利用這些信息是遠遠不夠的，我對DNA結構的發現過程所體現的教育價值進行了進一步挖掘，包括沃森和克里克密切合作發現DNA雙螺旋結構的協作精神，兩位科學家的合作體現了物理學和生物學的完美結合，啟發學生學習的視野和眼光要放寬和放遠。體會沃森和克里克思維的變通性、流暢性和創新性。模型構建過程中沃森和克里克所體現的堅強的意志和能力。

若在教學過程中，教師能以生命科學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，培養學生探究性思維。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。

在這些生命科學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 “光合作用的早期研究簡史”、 “遺傳定律的發現史”、“DNA是主要遺傳物質”、“生長素的發現過程”等生命科學史，如果在教學過程中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，提高全體學生的科學素養。

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（作者單位：汪甜，浙江師范大學化學與生命科學學院，講師，主要從事學科課程與教學論方面的研究；頡志剛，浙江師范大學化學與生命科學學院，副教授，碩士研究生導師，主要從事生物學科教學及相關教學研究。）