有效利用高中生物科學史提升學生的實驗設計能力

徐冬梅

摘 要：近年來，隨著我國高等教育體制改革的不斷發展，對高中的教學內容與教學方法提出了新的要求，其中高中生物作為一門以實驗設計為基礎的學科，對高中生的科學思維能力與實驗動手能力有著很高的要求。因此，本文從高中生物科學史的教學應用角度入手，探究如何提升高中生的實驗設計能力，以此來推動高中生物學科的教學質量進一步提高。

關鍵詞：生物科學史;實驗設計;能力提升;方法

1 引言

受到傳統教育觀念的影響，我國高中的生物教學普遍存在嚴重的形式化教學問題，課堂的教學內容枯燥乏味，難以吸引學生的注意力，而且教學效率不高，學生缺少獨立思考、自主分析以及實驗設計的能力。因為生物高考題型對學生綜合能力的考查點比較多，所以，高中教師在課堂教學過程中要注意對學生綜合能力的培養，促進學生全面發展。

2 利用高中生物科學史提升學生實驗設計能力的方法

2.1 通過生物科學史滲透生物科學的研究方法

生物科學的研究方法是認識自然或者解密自然的重要方法之一，在高中生物教材中也包括著一些科學的生物研究方法，作為輔助教學的手段，幫助學生更好的理解生物科學。然而，教師在進行課堂教學過程中，如果單獨的將生物科學的研究方法傳授給學生，學生會感到困惑以及難以理解，課堂教學的氛圍也會變得枯燥乏味，學生會逐漸失去學習的興趣。而將生物科學史應用到實踐教學環節中，則可以很好的解決教學與理解的問題，生物科學史不但揭示了科學家發現問題與思考問題的歷程，而且也清晰的展示了科學家如何通過實驗去證實猜想，做出結論的過程，能夠幫助學生深刻理解并且掌握科學的研究方法，提升學生的實驗設計能力。

2.2 通過生物科學史幫助學生梳理實驗設計過程

高中涉及到的生物實驗通常是對已經得出結論的實驗進行簡單重復，學生需要做到的只是按照已有的實驗設計過程，再次進行實驗，對實驗設計的原理與過程沒有清晰的認知。當學生面對新的實驗探究性實驗時，經常會產生這樣的疑問-探究性實驗需要遵循什么樣的實驗設計過程？實驗設計的原理又是什么？學生在親自設計實驗時會受到課本上的教學案例的影響，禁錮自己的科學思維。所以，教師在開展生物實驗設計課程時，可以充分利用生物科學史的引導作用，引導學生去自主分析問題，并尋找解決問題的途徑，在此基礎上就能夠幫助學生梳理實驗設計的過程，從而培養其自主思考與動手實驗的能力[1]。

2.3 通過生物科學史培養學生實驗選材的意識

生物實驗設計是指實驗者無法提前得知實驗結果的一種嘗試，需要實驗者通過實驗，并且對產生的反應進行探索與分析，最終才能得到實驗的結果。實驗的過程離不開正確的選材，選材是實驗取得成功的關鍵因素之一，所以，教師可以在實驗設計課中利用生物科學史，來培養學生實驗選材的意識，例如孟德爾通過豌豆進行了雜交實驗，以及恩格爾曼利用水棉與好氧細菌進行的實驗等，通過這些生物實驗的成功案例，教師可以幫助學生逐漸認識到實驗選材的重要性，并且加深學生對實驗選材的認知度，同時還要幫助學生歸納總結教材中涉及到的實驗如何選材。

2.4 通過生物科學史幫助學生掌握科學的實驗方法

生物實驗設計應該遵循科學性的原則，一個理想的實驗設計，除了要有正確的選材與設計理念以外，還應該要有一個科學的實驗方法，只有科學嚴謹的實驗方法才能夠得到正確的實驗結論。為此，教師在培養學生實驗設計能力時要通過生物科學史來幫助學生掌握科學的實驗方法，并且引導學生積極的動手參與實驗活動，從中獲取更多的實踐機會，通過不斷的實踐來鞏固自己的實驗設計能力，提升自身的綜合實驗設計能力。

3 生物科學史在高中生物實驗設計能力培養中的實踐應用

高中生物教材中涉及的實驗有很多，其中大部分的實驗都是經過反復的推敲，并且得到了大眾的認可，教師在生物課堂教學環節中想要培養學生自主實驗設計的能力，首先要考慮到的問題就是如何幫助學生養成良好的實驗設計意識，能夠通過自己的理解去分析實驗的過程以及想要得到的結論，并且從以往的實驗設計中找到符合自己實驗要求的選材或者實驗方案[2]。

例如，教師在講解綠色植物呼吸作用時，為了證明其呼吸作用最終的產物是二氧化碳，可以通過實驗的方式來直觀的向學生展示結果。首先，教師要向學生講解實驗的原理與設計思路，讓學生對實驗有一個初步的認識;然后，教師要將實驗所用的材料與設備一一向學生展示，并且告知學生它們的用途以及用法;最后，教師要根據制定好的實驗過程將實驗進行下去。

實驗開始時首先要使空氣經過NaOH溶液，除去空氣中所含有的CO2成分，然后再將凈化后的空氣通過Ca（OH）2溶液，用來檢驗空氣中是否還含有CO2成分，最后再將空氣注入裝有綠色植物的暗箱或者密封瓶中，對其作遮光處理，為其創造呼吸作用的條件，讓綠色植物釋放CO2，待呼吸作用完成后將暗箱中的空氣經過Ca（OH）2溶液，證實空氣中的CO2是來自于綠色植物的呼吸作用。通過實驗的開展能夠讓學生深刻的理解綠色植物的呼吸作用，并且能夠起到加深印象的作用。除此之外，教師還可以引導學生親自動手去進行實驗，讓學生通過實驗去認識并且了解生物科學史對生物學科起到的重要意義，從而提高學生在課堂學習中的積極性，幫助學生掌握更多的生物實驗理論基礎與實驗方法等，最終實現提升學生實驗設計能力的目標，推動高中生物學科的實驗教學發展。

4 結論

綜上所述，在高中生物課堂教學中應用生物科學史進行教學，對于幫助學生掌握基本的生物科學研究方法、梳理生物實驗設計過程，提高學生實驗選材意識以及提高學生實驗設計能力起到重要作用，具有良好的實踐應用價值，應該被廣泛推廣與應用。

參考文獻：

[1] 王雪.生物科學史在高中生物教學中的教育價值[J].現代交際，2019（06）：205+204.

[2] 劉同合.探究生物科學史在高中生物教學中的應用[J].華夏教師，2019.