高中生物史例教学中对学生科学思维的训练，本文主要内容关键词为：中对论文,思维论文,科学论文,高中生物论文,学生论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
现行高中生物新教材（下称新教材）经过几轮试验和修订后，有许多值得称道的变化，其中教材增加了生物科学史上有关研究的事例和方法。笔者认为，这是新教材编写令人瞩目的亮点之一。因为生物学史是从辩证唯物主义和历史唯物主义出发，对生物科学的产生与发展作出的科学总结，是生物科学家思维的结晶。生物学史例能够将知识传授、能力培养和情意发展三方面教育融合起来，很好地体现生物学科的特点和素质教育的要求。
在新教材教学中，要充分发挥生物学史例的教育作用，除了利用科学史“故事性”培养学生的学习兴趣，利用生物学家的生平和事迹对学生进行科学精神和价值观的教育之外，还应联系如“酶的发现”“光合作用的发现”“生长素的发现”“DNA是遗传物质的实验”等等史例，介绍有关研究的思维和方法。
在生物学史例教学中，通过对一些典型实验和逻辑分析的再现，可以让学生体验生物学知识的形成过程，从中学习科学家的思维方法和理解生物学概念、原理的来龙去脉。教材这样编写的目的是再现知识的发生过程，企图使生物传统结论式教学变为过程式教学，达到既传授知识又培养学生的科学思维的目标。生物学史例教学过程是通过教师精心设计教学程序，将生物科学家的思维按知识发生和发展的逻辑顺序转化学生的思维过程。学生是思维活动的主体，学生科学思维得到培养的关键是让学生思维积极主动地参与这部分教学活动中。因此，教师对史例中学生思维切入点要做到心中有数。下面以“DNA遗传物质实验”“光合作用”“生长素发现”“酶的发现”教学为例，从不同侧面对学生科学思维进行训练。
一、在“DNA是遗传物质实验”教学中训练学生科学思维方法的全程性
这部分教材具有知识和方法的双重价值，在教学中应把科学家“从实验观察入手，进行分析推论，并进行设计实验验证，最后构建模型”的科学思维全过程充分揭示出来，使学生从中不仅获取科学知识，更重要的是理解科学思维的方法。
如下图：
二、在“光合作用的发现”教学中训练学生科学思维的整合性
在实际教学过程中，学生很难准确无误地写出光合作用总反应式：
尽管教材中有光合作用两个阶段的具体讲解，学生在写光合作用总反应式时仍是漏写光、叶绿体以及不能正确标处“＊”的位置。如果充分利用“光合作用的发现”中的史例，可以很容易更准确地理解光合作用总反应式的各种“细节”，体现科学思维的整合性。
史例一：1648年海尔蒙特柳树实验
结论：柳树营养生长物质不是来源于土壤，而与空气和雨水相关。
史例二：1771年普里斯特利“绿色植物——烛——小鼠”实验
结论：植物光合作用可以更新空气。
史例三：1864年萨克斯“叶片半遮光——碘蒸汽”实验
结论：光合作用可能产生淀粉，并需要光。
史例四：1880年恩吉尔曼“水绵——好氧性细菌”实验
结论：光合作用产生
，叶绿体是绿色植物光合作用场所。
史例五：20世纪30年代鲁宾和卡门同位素标记实验
结论：光合作用产生的全部来自
。
在教学中，如果只是摆出史例，得出结论，学生记不住史例，也记不住结论；如果用光合作用反应总式的正确书写来统领整合上述5个史例，则可达到“一箭三雕”的目的：①正确书写光合作用总反应式；②记住史例；③从史例中得出结论。在教学中利用光合作用总反应式可这样整合学生的科学思维：
三、在“酶的发现”教学中训练学生科学思维的巧妙性和发展性
（一）Spalanzani实验
1.过程：金属小笼装肉块→放人鹰胃→一段时间后取出小笼→肉块消失
2.实验巧妙处：运用金属小笼排除胃对肉块的物理性消化作用，彻底否定了“以前，人们认为鸟类的胃只有物理性消化”的思维定势。
3.实验结论：鸟胃不仅有物理性消化作用，还具有化学性消化作用。
4.实验结论的进一步推测：鸟胃液中含有化学性消化的物质。
（二）1836年施旺从胃液中提取出消化蛋白质是对Spalanzani实验结论推测的初步证实和发展。
（三）1926年萨姆纳及以后科学家相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶的概念（沿用至2002年中学教材）。
（四）20世纪80年代切赫和奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用，酶的内涵和外延进一步扩大。
“酶的发现”这些史例教学中要让学生真正体验“科学研究永无止境，科学研究前沿进展的每一步都离不开前人打下厚实的基础，人类认识世界随时间推移是不断变化和向前发展的”。
四、在“生长素发现”教学中训练学生科学思维的逻辑性和严密性
（一）达尔文实验
由图可以看出，根据实验设计单一变量原则只有1是其他三个实验的对照，只能运用1和其他3项实验来说明问题：1和2说明胚芽鞘尖端产生与生长相关的某种物质；1和3从一方面说明与生长相关的某种物质感光部位在胚芽鞘尖端；1和4从另一方面说明与生长相关的某种物质在胚芽鞘尖端，对胚芽鞘下面部分会产生某种影响。
达尔文推想：胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。
评析：达尔文推想运用的是“可能”“某种物质”“某种影响”这样的模糊语言，在科学研究没有明确结论和直接证据时，达尔文实验只是推想阶段，运用“可能”“某种”这样的模糊语言是科学思维逻辑性和严密性的需要，是科学思维实事求是的反映。
（二）温特实验
结论：胚芽鞘尖端确实产生了某种物质，这种物质从尖端运输到下部，并且能够促使胚芽鞘下面某些部分的生长。
评析：2的作用是对照，对照的作用是“舍弃无关条件所产生的非本质特征”；2的作用是排除了“琼脂块本身就可以促使胚芽鞘下面某些部分的生长”这一非本质特征。因此，1中⑥的弯曲生长的原因只在于有胚芽鞘尖端的作用。这样的结论不会出现漏洞而受质疑，体现了科学思维的严密性。
高中生物新教材还以选学形式分别介绍了“DNA结构的发现”“色盲的发现”等其他史例。笔者认为，上述四个史例在教材以正文形式出现并占据较大篇幅，不仅仅是体现故事性、趣味性，更重要的是在引导学生体会这些典型实验设计的原理、方法的科学性、严密性和巧妙性。如果教师能挖掘好这些史例所蕴含的科学思维资源，精心设计教学程序，让学生思维积极参与和体验，课堂教学无疑能体现生物新课程标准的目标：提高全体学生的生物科学素养。