談如何開展以科學(xué)發(fā)展史為主線的生物課堂教學(xué)

楊忞

科學(xué)史是人類認(rèn)識(shí)科學(xué)、發(fā)展科學(xué)的歷史。2017版《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》將“學(xué)科素養(yǎng)為核心”作為高中生物課程倡導(dǎo)地基本理念之一，并在課程實(shí)施建議中明確提出要“注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)”。

在高中生物教學(xué)中如何以科學(xué)史為切入點(diǎn)，開展課堂教學(xué)呢？

一、以科學(xué)史為主線的生物課堂教學(xué)的特點(diǎn)

（一）通過(guò)分析科學(xué)史達(dá)成教學(xué)三維目標(biāo)

1.學(xué)生通過(guò)分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，形成學(xué)習(xí)本節(jié)課知識(shí)的過(guò)程，達(dá)成知識(shí)目標(biāo)。

2.教師利用經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，訓(xùn)練學(xué)生提出問(wèn)題一作出假設(shè)一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一得出結(jié)論的科學(xué)思維，達(dá)成能力目標(biāo)。

3.教師通過(guò)學(xué)生感受科學(xué)家對(duì)科學(xué)研究的執(zhí)著與熱情，培養(yǎng)他們尊重科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精神，達(dá)成情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。

（二）教學(xué)過(guò)程以科學(xué)史為主線

課堂教學(xué)以科學(xué)史的發(fā)展脈絡(luò)為主線，重點(diǎn)分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中涉及思想碰撞和關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)的部分。實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程以學(xué)生回答問(wèn)題串、班級(jí)討論、小組活動(dòng)的形式完成。

（三）注重過(guò)程性的教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)過(guò)程中，教師需要對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題、作出假設(shè)、闡述觀點(diǎn)等行為及時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如鼓勵(lì)學(xué)生的開放性思維，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)等。

二、以科學(xué)史為主線的生物課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)思路

（一）提出問(wèn)題

教師展示一個(gè)與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的現(xiàn)象，拋出本節(jié)課需要解決的問(wèn)題，引起學(xué)生的興趣和思考。

（二）引出觀點(diǎn)

教師引導(dǎo)學(xué)生利用自己的知識(shí)儲(chǔ)備、生活經(jīng)驗(yàn)，提出關(guān)于上述問(wèn)題答案的假設(shè)。

（三）展示科學(xué)史

教師按時(shí)間順序?yàn)閷W(xué)生簡(jiǎn)要整理人們對(duì)于該現(xiàn)象的不同解釋、不同觀點(diǎn)，即認(rèn)知觀點(diǎn)的發(fā)展脈絡(luò)。

（四）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)科學(xué)史中的各觀點(diǎn)的正確性已有了自己的初步判斷。下面教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。對(duì)于一些在高中階段難以開展的實(shí)驗(yàn)，可以采取設(shè)計(jì)問(wèn)題串，學(xué)生分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的形式開展。

（五）形成科學(xué)觀點(diǎn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或經(jīng)典實(shí)驗(yàn)分析，學(xué)生得出正確的科學(xué)觀點(diǎn)。

（六）回顧與評(píng)價(jià)

可采用班級(jí)討論、小組匯報(bào)等形式開展。教師通過(guò)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，達(dá)到對(duì)整節(jié)課總結(jié)提升的目的。

三、以科學(xué)史為主線的生物課堂教學(xué)的實(shí)例

“遺傳的染色體學(xué)說(shuō)”這節(jié)課中多處涉及科學(xué)史內(nèi)容，教師適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)資料，就可以將這節(jié)課以學(xué)習(xí)科學(xué)史經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的方式呈現(xiàn)給學(xué)生。

（一）導(dǎo)入

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶孟德爾定律和減數(shù)分裂的過(guò)程。提出線索1：形成配子的過(guò)程中，基因和染色體在行為上有什么特點(diǎn)？是否預(yù)示二者之間存在什么關(guān)系？

（二）基因與染色體關(guān)系的探索

1.薩頓假說(shuō)

教師請(qǐng)學(xué)生列表比較基因和同源染色體的行為。

教師提出線索2：你能預(yù)測(cè)一下基因和染色體之間的位置關(guān)系嗎？

學(xué)生提出“基因在染色體上”的假設(shè)，教師及時(shí)鼓勵(lì)。

教師總結(jié)：1902年，薩頓在研究蝗蟲的減數(shù)分裂和受精作用時(shí)，就提出了“基因在染色體上”的假設(shè)。但該結(jié)論只是假設(shè)，還需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

教師提出線索3：我們所學(xué)過(guò)的這些遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有沒(méi)有可以驗(yàn)證薩頓假說(shuō)的？

2.摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)

（1）紅白眼果蠅雜交實(shí)驗(yàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧摩爾根的紅白眼果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，證明薩頓假說(shuō)。并指出這是第一個(gè)能將基因定位在某個(gè)染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明了基因在染色體上的假說(shuō)。

教師提出線索4：基因和染色體的數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？

（2）灰身長(zhǎng)翅和黑身殘翅果蠅雜交實(shí)驗(yàn)

教師展示資料：

教師提出線索5：摩爾根將F1中的雄蠅與黑身殘翅雌蠅測(cè)交的結(jié)果與我們前面學(xué)習(xí)的孟德爾F1代黃圓豌豆和綠皺豌豆測(cè)交的結(jié)果有什么不同？我們?cè)撊绾谓忉屵@個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

學(xué)生分析資料，認(rèn)識(shí)到控制果蠅體色的基因和控制果蠅翅型的基因位于一條染色體上，即一條染色體上可以有兩個(gè)基因。

3.基因與染色體的數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系

教師提出問(wèn)題：果蠅體細(xì)胞中只有4對(duì)染色體，但被人們研究過(guò)的基因就達(dá)數(shù)百個(gè)。你覺得基因與染色體可能有怎樣的數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系？

學(xué)生分析資料，得出結(jié)論：一條染色體上應(yīng)該有許多個(gè)基因。

4.基因在染色體上的排列方式

教師展示果蠅四條染色體上的基因相對(duì)位置圖。提出線索6：這些基因以什么方式分布在染色體上？

學(xué)生分析資料，得出結(jié)論：基因在染色體上呈線性排列。

最后教師展示現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)將基因定位在染色體上后的圖像，使學(xué)生直觀感受基因與染色體的關(guān)系。

綜上，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)史，沿著基因在染色體上→一條染色體上可以有兩個(gè)基因→一條染色體上應(yīng)該有許多個(gè)基因→基因在染色體上呈線性排列的主線，形成對(duì)遺傳的染色體學(xué)說(shuō)的完整認(rèn)識(shí)。

（三）孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋

教師為學(xué)生提供已畫出細(xì)胞輪廓的模板，請(qǐng)學(xué)生用紙條代表染色體，圖釘代表著絲點(diǎn)，用記號(hào)筆標(biāo)記基因，通過(guò)構(gòu)建模型，模擬分離定律和自由組合定律。

學(xué)生展示、介紹小組學(xué)習(xí)成果。

教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（四）總結(jié)

教師總結(jié)全課。

四、開展以科學(xué)史為主線的生物課堂教學(xué)的意義

在以科學(xué)史為主線展開的生物課堂教學(xué)中，損棄了傳統(tǒng)的"知識(shí)灌輸"教學(xué)模式，轉(zhuǎn)而將科學(xué)研究的過(guò)程和方法同學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程相結(jié)合。學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，領(lǐng)會(huì)科學(xué)思想、學(xué)習(xí)科學(xué)方法、理解科學(xué)本質(zhì)，最終提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。