建立在“不斷修正和完善的科學史”上的課堂探究

林艷華

摘 要 為克服實驗室緊缺、生物實驗耗時長等問題，需要一種新的課堂科研方式。通過思想實驗，可再現科學史中的經典實驗，讓學生體驗生物學概念和原理的源流，學習科學家的思維方法，認識科學的發展和完善的漸進性。這種教學方式在傳授知識的同時，創設了生動的教學情境，營造了探究性學習氛圍，變結論式教學為過程式教學，有效地激發了學生的創造性思維。

一、探究的目的—引導學生認識科學的本質

美國芝加哥大學教授施瓦布認為：“探究教學的兩個組成部分——作為探究的科學和探究活動，在中學科學教育目標中應當給予優先注意的是前者。”可見，強調探究本身并不是目的，通過探究引導學生認識科學的本質，才是最重要的目的。

高中生物學新教材內容符合了施瓦布的觀點：更加重視在教學中滲透生物學史，促進學生了解生物學的產生和發展的總體規律。但是，目前的探究性學習仍有較多問題：首先，探究學習需要豐富的課程資源和大量實驗器材。調查表明，在不發達或欠發達地區，更為匱乏。其次，探究學習需要實驗操作，比直接講授耗費更多的時間和精力。而當下高中教學的第一要務仍然是升學率，教師缺乏引導學生進行探究學習的熱情。

為此，我們提出，可以在課堂上通過思想實驗，讓學生在掌握課堂內容的同時，再現生物學史上的重要實驗過程，營造實驗探究的學習氛圍，以有效地激發學生的創造性思維。

二、有效利用科學史探究的具體課例—《植物生長素的發現》教學設計

生長素的發現過程在生物科學史上極具代表性，我們以此為例，探討如何在課堂上再現生物學史上的重要實驗的思路、過程及結論，引導學生進行邏輯思維和實驗分析，提高學生的科學素養和技能。

1.上此課之前，學生對該課內容知道了什么

通過第一、二冊的學習，學生已掌握科學探究的基本程序，懂得實驗設計中的單一變量原則和對照原則，初步具備設計實驗，分析結果，得出結論等能力。

2.教學活動設計的安排中，主線思路是什么？

在盡量短的時間里達到最好的效果；用好教材中的科學史資料，將探究性學習的主線貫穿在整節課中。

（1）生長素的發現過程：

明線：生長素的發現過程。

暗線：科學的研究程序：假說-演繹法

觀察現象，提出問題：

教師展示兩幅向光彎曲的圖片，引導學生。

觀察：兩株植物在長勢方向的區別？

推測：受什么外界誘惑的影響？

學生做出假設：

決定向光性的最重要的植物部位是尖端。

尖端下部彎向光源生長。

學生實驗驗證（你設計，我實施）：

探究一：①驗材料（胚芽鞘）；②單一變量、對照原則；③可作圖說明；④分組設計，1人記錄并發言）

1928年溫特的實驗：用尖端處理過的瓊脂塊能引起去掉尖端胚芽鞘的彎曲。

結論：導致胚芽鞘彎曲的的確是一種化學物質的向下傳遞。

學生反思：到此實驗是否嚴密？該怎樣解決？

學生設計出對照實驗，進一步的證明胚芽鞘的彎曲生長的確是一種化學物質引起的。

1931年，從人尿中分離出吲哚乙酸（IAA）。

1946年，高等植物中分離出生長素并確認化學本質就是IAA。

回歸知識：根據以上推導以表框的形式讓學生做如下關于生長素發現的總結。

產生生長素的部位：尖端感受光刺激的部位：尖端彎曲生長的部位：尖端下部光刺激的作用：生長素分布不均勻彎曲生長的原因：不均勻的生長素含量不同作用大小不同，含量多的生長得快（向光抑制物的作用）

得出結論

探究二：自己思考快速提煉向光生長的原理。

教師設空，學生自己看書填寫，課件呈現生長彎曲練習反饋，并總結：長不長看有無生長素，彎不彎看生長素分布是否均勻。

（2）生長素的產生、運輸和分布：

采用現場PK：規定時間閱讀教材，一組提問另一組快速回答（可以補充），但停頓或者答錯扣分，運用學生為主體的教學理念，讓學生把課堂當賽場，可帶動課堂價值追求的“質變”，最大發揮學習潛力，提高課堂有效性。

3.考慮該課內容主要知識結構的呈現

依據理念：有效的課堂板書應具備網絡型，以便于學生在頭腦中形成知識的聯絡，便于在課后歸納總結。

4.反思這節課的學習成果？

本案例的精華在于對生長素發現科學史的處理。從時間維度（達爾文→詹森→拜爾→溫特）展示了知識的形成與發展過程；又暗含有對生物學事件的理解與思考：從形態水平（彎曲）→細胞水平（背光側細胞長 ）→生化水平（生長素）→分子生物學（生長素和抑制物如何進行調控的？）→正在進行研究…。階梯板書圖示的知識結構，逐步呈現了科學家探索歷程，體現了新教材理念，啟發了科學思維，培養了學生成為創新人才的潛能。

蘇格拉底所說“我不以知識授予別人，而是使知識自己產生的產婆。”課堂上的探究性學習的核心在于思想實驗，并不需要學生真正去實驗室操作，只需要學生提出問題、設計實驗與科學家設計比較，并由教師引導討論，然后再以各種事例啟發，引導他們逐步接近正確的結論。這種探究的思想實驗非常適合生物科學史教學。

參考文獻：

[1]任長松，《探究式學習--學生只是的自主建構》，科學教育出版社.