科學(xué)史在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用策略探析

江蕊（廣東省佛山市順德區(qū)第一中學(xué) 528300）

高中生物新教材加大了對學(xué)生科學(xué)史的教育，這些豐富的科學(xué)史以其蘊(yùn)含的科學(xué)精神、科學(xué)思維和科學(xué)探究方法成為培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑之一。對此，高中生物教師需要積極探索科學(xué)史的有效教學(xué)方法，避免科學(xué)史故事化、簡單化處理，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家探索遺傳物質(zhì)的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，切實(shí)落實(shí)學(xué)生主體性教學(xué)，提高學(xué)生的探究能力。

一、科學(xué)史在生物教學(xué)中的價值

陶行知在1918年的南京教育研究會中提出了“以科學(xué)之方，新教育之事”的理念，該理念指出，我們需要積極接收國外先進(jìn)思潮，并繼承國內(nèi)眾多優(yōu)秀教育家的先進(jìn)思想。對此，高中生物教師應(yīng)在教學(xué)過程中融入國內(nèi)外科學(xué)史，從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)，通過深度挖掘和靈活整合，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)史的學(xué)習(xí)中進(jìn)行探究，發(fā)展科學(xué)思維，形成生命觀念和培養(yǎng)社會責(zé)任，從而促進(jìn)生物學(xué)科素養(yǎng)的提升。同時，科學(xué)史在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用，還涉及以下價值：第一，調(diào)動學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣，向?qū)W生講述與生物科學(xué)家相關(guān)的歷史小故事、傳記等，可以有效調(diào)動學(xué)生興趣，盡管這屬于比較初級地利用科學(xué)史進(jìn)行教學(xué)的方法，但最容易實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。第二，協(xié)助學(xué)生掌握科學(xué)精神和社會歷史文化。通過對科學(xué)史資料的合理運(yùn)用，能夠引導(dǎo)學(xué)生透過歷史角度了解生物核心概念的發(fā)展以及形成的作用與價值，并在此過程中繼承和發(fā)揚(yáng)科學(xué)家的精神。

二、高中生物教學(xué)中科學(xué)史的應(yīng)用策略

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

高中生物教師要想調(diào)動學(xué)生對于生物知識的學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)將科學(xué)史融入教學(xué)過程中。在閱讀分析科學(xué)史資料的過程中，教師可以采取師生交流以及合作學(xué)習(xí)等相關(guān)方式。同時，還需要創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動探究和解決問題，并在此過程中融入科學(xué)史，進(jìn)而在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識的基礎(chǔ)上，提高其學(xué)習(xí)積極性。

例如，教學(xué)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》時，教師可以在課前布置小組任務(wù)，即收集班級親子照和歷史上科學(xué)家對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識和研究過程相關(guān)資料。課堂上設(shè)置“找媽媽、找爸爸”游戲，將親子照打亂，讓學(xué)生匹配正確的親子照片，并分析親子長相相似的原因。學(xué)生分別找出對應(yīng)的親子照片，分析這種相似是遺傳的過程是由遺傳物質(zhì)決定，并分享課前收集的資料，自由表達(dá)觀點(diǎn)。此過程中，教師可以融入科學(xué)史，即瑞士醫(yī)生米歇爾1868年從白細(xì)胞核中首次發(fā)現(xiàn)核酸，稱為“核素”；到1929年，美國生化學(xué)家萊文才發(fā)現(xiàn)了核苷酸的基本結(jié)構(gòu)，但同時又提出一種“四核苷酸假說”，認(rèn)為核酸由等量的四種核苷酸構(gòu)成，不可能有什么重要功能；1928年，英國細(xì)菌學(xué)家格里菲斯發(fā)現(xiàn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，證明了遺傳物質(zhì)的存在；1944年，美國細(xì)菌學(xué)家艾弗里通過肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)。這樣，學(xué)生就能夠認(rèn)識到歷史上對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識是一個循序漸進(jìn)、逐漸發(fā)展的過程。游戲的設(shè)置活躍了課堂氛圍，對資料的收集讓學(xué)生對遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，以及遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程有了更深的了解。

2.開展探究性教學(xué)活動

從古至今各個領(lǐng)域的科學(xué)家不斷豐富科學(xué)史內(nèi)容，讓科學(xué)史處在不斷進(jìn)化的狀態(tài)中。對于科學(xué)史而言，凝聚了歷代科學(xué)家的心血，其中蘊(yùn)含不斷探索與勇于開拓的精神。

例如，同樣在《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》的教學(xué)過程中，教師可以向?qū)W生介紹格里菲斯的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)材料，即肺炎雙球菌的種類S型菌和R型菌，并展示四組實(shí)驗(yàn)過程：①將活的、無毒的R型肺炎雙球菌注入小白鼠體內(nèi)，結(jié)果小白鼠安然無恙；②將活的、有毒的S型肺炎雙球菌，結(jié)果小白鼠患病死亡，從小白鼠體內(nèi)分離出活的S型菌；③將加熱殺死的、有毒的S型肺炎雙球菌注入小白鼠體內(nèi)，小白鼠安然無恙；④將大量經(jīng)加熱殺死的、有毒的S型肺炎雙球菌和少量無毒、活的R型肺炎雙球菌混合后分別注射到小白鼠體內(nèi)，小白鼠患病死亡，同時從小白鼠體內(nèi)分離出活的S型菌。然后，要求小組間討論后預(yù)測每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較各組之間的差別從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑：加熱殺死的S型細(xì)菌是否起死回生了？“轉(zhuǎn)化因子”是什么，怎么才能把它找出來？學(xué)生在逐步引導(dǎo)下得出將S菌的組成進(jìn)行分離，分別加入R菌，能使S菌向R菌轉(zhuǎn)化的物質(zhì)就是“轉(zhuǎn)化因子”。通過以上方式，學(xué)生能夠?qū)W會通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，進(jìn)而培養(yǎng)其科學(xué)探究精神，并規(guī)范和提升對探究性實(shí)驗(yàn)的解題技巧。

3.積極開展實(shí)驗(yàn)活動

在教學(xué)中，教師改變以往“學(xué)生閱讀史料→教師創(chuàng)設(shè)問題→分析問題→得出結(jié)論”的做法，將科學(xué)史實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過程，能夠使學(xué)生在突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)的同時領(lǐng)悟科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般方法。以“赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”為例，引導(dǎo)學(xué)生適度探究，具體探究方法如下：問題“噬菌體的遺傳物質(zhì)是什么？”→假設(shè)“DNA是遺傳物質(zhì)”→用同位素標(biāo)記噬菌體的DNA→讓標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌（DNA進(jìn)入細(xì)菌）→噬菌體蛋白質(zhì)外殼（較輕）在上清液，噬菌體DNA在沉降物（較重）→驗(yàn)證“開展實(shí)驗(yàn)，觀察檢測”。同時，教師還需要提供背景材料，分析噬菌體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生活習(xí)性，然后設(shè)置探究性問題：T2噬菌體侵染細(xì)菌時，遺傳物質(zhì)進(jìn)入大腸桿菌，怎樣通過實(shí)驗(yàn)證明進(jìn)入的物質(zhì)是DNA。這個問題的提出對于學(xué)生是有難度的，教師可以及時將探究性問題進(jìn)行分解，帶領(lǐng)學(xué)生逐個突破，通過自制物理模型讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行探索與體驗(yàn)。將全班同學(xué)分成兩大組，根據(jù)教師設(shè)置的探究性問題先自主學(xué)習(xí)，回答問題，然后小組討論并利用教具模擬實(shí)驗(yàn)過程。

另外，教師引導(dǎo)學(xué)生對比分析三個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的異同。并繼續(xù)鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑：噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)，能說明DNA是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是嗎？DNA是主要的遺傳物質(zhì)嗎？通過層層驅(qū)動式問題引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、學(xué)會深度思考，利用形象道具讓學(xué)生親自動手模擬噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)，不僅提升科學(xué)探究能力，也鍛煉動手能力和表達(dá)能力，小組合作與討論還鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

三、結(jié)語

生物科學(xué)史中蘊(yùn)含了諸多生物學(xué)家的心血，將其引用到高中生物教學(xué)中，可以豐富教學(xué)資源，讓學(xué)生開闊視野。所以，教師需要認(rèn)識到科學(xué)史的作用，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)史中學(xué)習(xí)到更多的智慧和思想，實(shí)現(xiàn)綜合性進(jìn)步與發(fā)展的目標(biāo)。