利用生物科學史培養(yǎng)學生科學思維

洪夏妮 曾紅

摘 要：在生物教學中，生物科學史是培養(yǎng)學生科學思維的重要途徑，筆者以人教版高中生物教材為例，淺談教師如何利用生物科學史培養(yǎng)學生的科學思維。

關鍵詞：生物科學史；科學思維；邏輯推理；批判性

2017年版《普通高中生物學課程標準》重點強調(diào)要培養(yǎng)學生的生物核心素養(yǎng)。科學思維作為生物學核心素養(yǎng)的重要組成部分之一，是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。在人教版高中生物教材中，科學史內(nèi)容的呈現(xiàn)靈活多樣，不拘一格。筆者認為，在生物教學中，教師可以從以下三個方面利用人教版教材中的生物科學史來培養(yǎng)學生的科學思維。

一、 利用生物科學史，學習更多的科學研究方法，提高實驗分析能力

在必修一“光合作用的探究歷程”一節(jié)中，教師通過教授魯賓和卡門通過追蹤同位素標記的化合物，證明了光合作用釋放的氧氣來自水這一科學史，讓學生了解新的科學研究方法——同位素標記法。

在必修二《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》一節(jié)中，教師向?qū)W生教授格里菲斯和艾佛里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗后，向?qū)W生拋出問題：“同學們能否像赫爾希和蔡斯一樣，利用T2噬菌體和大腸桿菌設計一個實驗方案來研究遺傳物質(zhì)到底是DNA還是蛋白質(zhì)呢？”

根據(jù)課堂反饋，如果學生一時找不到設計思路，教師可進行提示：“同學們回憶一下我們曾經(jīng)學過的科學實驗方法中，是否有適合研究這個問題的方法。”

這時，學生很快就能提出實驗思路：利用同位素標記法，使T2噬菌體分別被35S或32P標記，得到DNA含有32P標記或蛋白質(zhì)含有35S標記的噬菌體，再用被標記的噬菌體侵染未標記的細菌，攪拌后離心，讓上清液中析出重量較輕的T2噬菌體顆粒，檢測上清液和沉淀物中的放射性物質(zhì)。

教師接著利用學生已有的關于同位素標記法的知識，引導學生逐步分析實驗結論。

教師利用科學史讓學生認識并了解新的科學研究方法，用科學的研究方法作指導，不僅能找到正確的實驗方向，還能幫助學生理解生物科學史上其他的經(jīng)典實驗，提高學生的實驗分析能力。

二、 利用生物科學史，培養(yǎng)邏輯推理能力

以必修二第二章第二節(jié)《基因在染色體上》為例，教師向?qū)W生介紹摩爾根的果蠅雜交實驗及實驗推論：控制白眼的基因在X染色體上。

教師引導學生：“作出假設后，還需要對假設進行驗證，請同學們嘗試設計一個實驗方案，并進行演繹確認其是否可行。”學生開始演繹測交實驗，之后教師展示幾個學生的遺傳圖解，分析其對錯，再向?qū)W生闡述：“當年摩爾根為了驗證他的假設，進行了三個實驗。實驗一是將F1中的紅眼雌蠅與白眼雄蠅進行雜交，得到子一代紅眼雌蠅∶紅眼雄蠅∶白眼雌蠅∶白眼雄蠅為1∶1∶1∶1的結果。實驗二是將實驗一所得白眼雌蠅和紅眼雄蠅進行雜交。得到子一代紅眼雌蠅∶白眼雄蠅為1∶1的結果；實驗三是將白眼雌蠅和白眼雄蠅進行雜交，得到子一代白眼雌蠅∶白眼雄蠅為1∶1的結果。這些結果與預期的完全符合。請同學們通過推理判斷哪一個實驗最能說明問題。”

學生：“實驗二最能說明問題，因為實驗二能排除常染色體遺傳，確認是X染色體遺傳。”

教師向?qū)W生傳授XY染色體同源區(qū)段的知識，并向?qū)W生提問：“白眼基因有可能在X和Y染色體的同源區(qū)段嗎？”

學生經(jīng)過推理判斷得出答案：“不在，因為實驗二可以排除白眼基因在X和Y染色體的同源區(qū)段。”

通過這樣一步一步引導學生分析、推理、判斷，幫助學生提高邏輯推理能力，學會運用科學思維。

三、 利用生物科學史，學習科學態(tài)度，培養(yǎng)批判性思維精神

批判性思維精神是學生科學思維培養(yǎng)過程中不可或缺的重要內(nèi)容。在必修一第五章第一節(jié)中，“關于酶本質(zhì)的探索”這一科學史內(nèi)容，為培養(yǎng)學生的批判性思維精神提供了很好的素材。

教師先向?qū)W生介紹19世紀歐洲釀酒業(yè)的背景，并提道：“糖類是如何變?yōu)榫凭茖W家們對此有不同的看法。其中生命說和化學說兩種觀點爭執(zhí)不下。”

接著，教師把學生分為兩組，讓他們在課后進行作業(yè)，一組學生收集有關生命說的資料，另一組學生收集有關化學說的資料。課堂上，教師讓兩組學生分別派代表闡述自己學說的主要觀點，再讓兩組學生進行辯論，證明自己代表的觀點是正確的，重現(xiàn)當年兩派學者堅持己見，辯論不休的場景。

通過讓學生收集有關發(fā)酵學說的信息，使他們主動地接受新知識，提高思維的主動性，并且在對信息審查，分析后進行深入的思考，開闊思維。在辯論過程中，讓學生直面質(zhì)疑的聲音，拿出自信和勇氣，堅持自己的觀點，體會堅持不懈、永不言棄的批判性精神。

總之，教師在生物教學過程中充分利用生物科學史，能讓學生學到更多的科學研究方法，提高實驗分析能力和邏輯推理能力，并通過體會科學家在探索真理道路上堅持不懈、永不言棄的批判性精神，從而培養(yǎng)學生的科學思維。

參考文獻：

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作者簡介：

洪夏妮，曾紅，福建省福州市，福建師范大學生命科學學院。