例談核心素養(yǎng)培養(yǎng)視域下的高中生物科學(xué)史教學(xué)

張欣柔

摘 ?要：生物科學(xué)史記錄著科學(xué)家探索生物學(xué)問題的進(jìn)程，蘊(yùn)含科學(xué)家的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，這恰是培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的良好素材。本文關(guān)于“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”這一教學(xué)內(nèi)容，連接生命觀念，連接理性思維與科學(xué)探究，連接社會(huì)責(zé)任，更利于學(xué)生對(duì)該教學(xué)內(nèi)容的掌握。

關(guān)鍵詞：高中生物;核心素養(yǎng);科學(xué)史教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.91 ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ? 【文章編號(hào)】1005-8877（2021）08-0095-02

Examples of High School Biological Science History Teaching From the Perspective of Core Literacy Training

ZHANG Xinrou ?（International Branch of Qianhuang Senior High School，Changzhou City，Jiangsu Province，China）

【Abstract】 The history of biological science records the process of scientists exploring biological problems，and contains scientists scientific methods，scientific attitudes and scientific spirit. This is precisely the good material for cultivating students biological core literacy. In this article，the teaching content of “the discovery of auxin” connects the concept of life，rational thinking and scientific inquiry，and social responsibility，which is more conducive to students mastery of the teaching content.

【Keywords】 High school biology;Core literacy;Science history teaching

生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在生物學(xué)科的體現(xiàn)，包括從生物學(xué)角度認(rèn)識(shí)和解決問題的思維、方法。生物學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，要求學(xué)生應(yīng)用生命觀念探尋生命規(guī)律，詮釋生命現(xiàn)象。通過觀察、思考、分析、歸納，學(xué)會(huì)用科學(xué)的思維去解決問題。體驗(yàn)科學(xué)探究進(jìn)程，研究并掌握科學(xué)探究要領(lǐng)，提升科學(xué)探究能力。凝聚成一種勇于發(fā)現(xiàn)、探究的內(nèi)在動(dòng)力，提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)，能夠用生物學(xué)思維方法詮釋、解決社會(huì)實(shí)踐中的真實(shí)問題。本文以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例，簡(jiǎn)述在教學(xué)過程中如何圍繞核心素養(yǎng)進(jìn)行科學(xué)史教學(xué)。

1.創(chuàng)設(shè)情境，凸顯教學(xué)脈絡(luò)

高中生物的科學(xué)史教學(xué)圍繞核心素養(yǎng)，應(yīng)對(duì)幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架、加深理解生物學(xué)思想、提高學(xué)生分析解決生物學(xué)問題能力都有重要意義?？茖W(xué)史新授課需引起學(xué)生興趣，加深其對(duì)生物概念的理解，厘清各個(gè)科學(xué)家所做實(shí)驗(yàn)間的邏輯關(guān)系。用新聞資訊“高樓花盆墜落差點(diǎn)砸中行人”進(jìn)入本節(jié)課，分析其內(nèi)在原理，圍繞“向光性”，深入探究向光性的原因。

2.構(gòu)建框架，完善知識(shí)體系

（1）明確主題，自主探究

邁克爾·桑德爾說過：“學(xué)習(xí)的本質(zhì)，不在于記住哪些知識(shí)，而在于它觸發(fā)了你的思考”。生物科學(xué)史作為情境教學(xué)中原始材料的關(guān)鍵來源，具備了2個(gè)重要特征。其一是真實(shí)性，生物科學(xué)史是從真實(shí)世界中提取出來的，與社會(huì)生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系。其二是實(shí)踐性，生物科學(xué)史是人類了解、改造世界的生產(chǎn)生活實(shí)踐和科學(xué)實(shí)踐。

本節(jié)課的重點(diǎn)在于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)植物向光性原因的理解，尤其是達(dá)爾文、詹森、拜爾和溫特四位科學(xué)家所做實(shí)驗(yàn)的目的、過程及結(jié)論。為此，教師首先帶領(lǐng)大家認(rèn)識(shí)科學(xué)家所選的實(shí)驗(yàn)材料：胚芽鞘。圍繞達(dá)爾文的3組對(duì)照試驗(yàn)設(shè)置三個(gè)思考問題：①促進(jìn)胚芽鞘生長的“影響”在哪產(chǎn)生？②胚芽鞘感受光刺激的部位在哪？ ③胚芽鞘伸長的部位在哪？學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考與討論后能夠解決前兩個(gè)問題。第三個(gè)問題由教師指出兩個(gè)方向：胚芽鞘伸長的部位在尖端或尖端以下。

以下“活動(dòng)一”強(qiáng)調(diào)探究性，旨在解決胚芽鞘伸長的部位是在尖端還是尖端以下?！盎顒?dòng)二”強(qiáng)調(diào)遞進(jìn)性，分析達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)現(xiàn)象給出一個(gè)比較合理的解釋。

第一，活動(dòng)一：學(xué)生先對(duì)伸長部位有所猜想，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)胚芽鞘伸長的部位是在尖端還是尖端以下，并用物理模型展示。教師課前給學(xué)生提供有折痕的白紙，學(xué)生交流討論如何證明該部位確實(shí)有所伸長，邀請(qǐng)個(gè)別小組上臺(tái)展示成果。大部分學(xué)生都能想到在折紙?zhí)幃嬕粭l直線，若某部分伸長，將折紙展開，直線會(huì)由實(shí)線變?yōu)樘摼€，虛線出現(xiàn)之處即為伸長部位。而后教師也可補(bǔ)充：在折紙?zhí)幃嫷染嗟臋M線，展開后的折紙上橫線之間的距離會(huì)拉大，距離拉大之處即伸長部位。最終教師展示真實(shí)的在胚芽鞘上劃線后生長的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，給學(xué)生的猜想提供事實(shí)證據(jù)，證實(shí)伸長的部位位于胚芽鞘尖端以下。

第二，活動(dòng)二：針對(duì)“影響在尖端產(chǎn)生、感光部位在尖端、伸長部位卻在尖端以下”的奇怪現(xiàn)象，讓學(xué)生嘗試給出一個(gè)比較合理的解釋。許多學(xué)生的理解可能會(huì)有偏差，教師可提供參考方向，引導(dǎo)學(xué)生順著以下思路去思考：?jiǎn)蝹?cè)光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種“影響”，該“影響”傳遞到下部的伸長區(qū)時(shí)，導(dǎo)致背光面比向光面生長快，所以胚芽鞘出現(xiàn)彎曲。

合理假設(shè)往往是萌生創(chuàng)新的開始，上述活動(dòng)著重訓(xùn)練學(xué)生的假設(shè)能力，拓寬學(xué)生探究視野，把學(xué)生的思維引入一個(gè)自由開放的空間，引導(dǎo)學(xué)生觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大膽質(zhì)疑，科學(xué)假設(shè)，檢驗(yàn)假設(shè)，被科學(xué)探究的魅力折服。

（2）引導(dǎo)質(zhì)疑，梳理知識(shí)

對(duì)于生物科學(xué)史的認(rèn)識(shí)不能只是停留在表面，要掌握其中的科學(xué)價(jià)值，連接生命觀念，了解生命現(xiàn)象，總結(jié)生物學(xué)規(guī)律，利用生物科學(xué)史引導(dǎo)質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生對(duì)問題假設(shè)的欲望。

由此圍繞達(dá)爾文得到的關(guān)于向光性原因的初步結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生深入思考： 胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”確實(shí)能傳遞到尖端以下嗎？胚芽鞘彎曲的原因是什么？與“影響”有關(guān)嗎？胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”到底是什么？以下活動(dòng)圍繞亟待解決的問題，體驗(yàn)三位科學(xué)家探究的歷程，用生物科學(xué)史分析實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)探究樂趣，學(xué)會(huì)用理性思維分析和解決問題

第一，活動(dòng)一：觀察詹森的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)瓊脂片與云母片兩種實(shí)驗(yàn)材料。引導(dǎo)學(xué)生解決胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”能否傳遞到尖端以下的問題。學(xué)生通過觀察，分析得出胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響確實(shí)能傳遞到尖端以下，且可以透過瓊脂片傳遞給下部，而不能透過云母片向下傳遞。

第二，活動(dòng)二：對(duì)于胚芽鞘彎曲的原因是什么？與“影響”有關(guān)嗎？在無法真實(shí)還原科學(xué)史的探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用問題串的引導(dǎo)推進(jìn)生物科學(xué)史教學(xué)，開展小組合作學(xué)習(xí)，實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，按照科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程逐步實(shí)施，實(shí)現(xiàn)探究學(xué)習(xí)與科學(xué)史教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。引導(dǎo)學(xué)生觀察拜爾的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象，分析得出：胚芽鞘彎曲生長的原因是尖端產(chǎn)生的影響在伸長區(qū)分布不均勻。

第三，活動(dòng)三：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”到底是什么？圍繞上述實(shí)驗(yàn)，學(xué)生初步猜測(cè)其是一種化學(xué)物質(zhì)，如何驗(yàn)證呢？教師可給大家介紹主要方法有提取法和介質(zhì)轉(zhuǎn)移法。礙于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)水平的限制，提取法對(duì)溫特來說難以操作，可引導(dǎo)學(xué)生使用介質(zhì)轉(zhuǎn)移法。觀察溫特的試驗(yàn)后，教師繼續(xù)設(shè)問：該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的是否完美？學(xué)生基本都能發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)并不完美，從而引導(dǎo)學(xué)生完善該實(shí)驗(yàn)，模擬溫特的實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)更完美的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。最終得出：尖端確實(shí)能產(chǎn)生某種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)而影響尖端以下的生長。而后教師繼續(xù)補(bǔ)充，這種化學(xué)物質(zhì)被溫特命名為“生長素”。

借助科學(xué)史，教師結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)水平，按照個(gè)人的教學(xué)風(fēng)格，依據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)重難點(diǎn)對(duì)個(gè)別步驟進(jìn)行探究。學(xué)生親歷發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)、制定方案、獲取信息、真實(shí)實(shí)驗(yàn)或模擬實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)、概括總結(jié)的過程，借此掌握生物學(xué)概念與原理，養(yǎng)成理性思維、科學(xué)探究的習(xí)慣。

第四，活動(dòng)四：給學(xué)生展現(xiàn)四位科學(xué)家得到的所有實(shí)驗(yàn)成果：尖端受單側(cè)光刺激向下傳遞某種“影響”。尖端產(chǎn)生的“影響”可以透過瓊脂塊傳遞給下部。彎曲生長是由于尖端產(chǎn)生的“影響”在下部分布不均。這種影響是一種化學(xué)物質(zhì)，并命名為“生長素”。讓學(xué)生嘗試解釋植物的向光性原因，并完成概念模型（可參考人教版必修三教材P48）： ? 產(chǎn)生生長素→在 ? 照射下，生長素 ? 運(yùn)輸→生長素 ? 運(yùn)輸→伸長區(qū)的生長素 ? 側(cè)多于 ? 側(cè)→ ? 側(cè)生長的更快一些→向光性。

上述活動(dòng)將科學(xué)史融入生物學(xué)科教學(xué)中，使學(xué)生沿著科學(xué)家探尋生物問題的路途，積極主動(dòng)參與教學(xué)。理解生物教學(xué)的本質(zhì)，提升生物教學(xué)的內(nèi)在樂趣，保證學(xué)生的課堂主體地位。使學(xué)生達(dá)到深刻理解知識(shí)、提升科學(xué)探究能力、領(lǐng)會(huì)創(chuàng)新思維的目的。

由此教師可介紹關(guān)于生長素的繼續(xù)探索：1931年，荷蘭科學(xué)家郭葛等人首先從人的尿液中分離出了具有生長素效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)—吲哚乙酸（IAA）;而后1946年，才從高等植物中分離出生長素，并確定它就是IAA，除IAA外還有苯乙酸（PAA）、還有吲哚丁酸（IBA）等。在補(bǔ)充科學(xué)史素材時(shí)，應(yīng)考慮拓展的必要性及價(jià)值，注重與原有材料的高效整合，不沉迷于量的擴(kuò)充，不過分關(guān)注科學(xué)史中的時(shí)間、人物、事件及影響，在理解教科書的基礎(chǔ)上作必要的增添。最終展現(xiàn)為先行者和自己加工過的，從大量史實(shí)材料中選擇的有線索貫穿的、容易領(lǐng)會(huì)的、歸納性的材料。

3.聯(lián)系生活，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

在我國人教版高中生物學(xué)教材中，生物科學(xué)史包含了豐富的人文信息，展現(xiàn)了豐富的人文價(jià)值。從很早之前科學(xué)家對(duì)向光性的簡(jiǎn)單解釋，到1880年的深入研究，1910年探究胚芽鞘下部生長原因，1914年得出胚芽鞘的彎曲源自不均，1928年“生長素”的命名，1934年揭示其本質(zhì)，1946年從植物中成功提取，而后對(duì)生長素的新發(fā)現(xiàn)等等。眾多學(xué)者不斷探索、百折不撓，歷經(jīng)了漫長艱辛的過程，才共同造就如今系統(tǒng)的生物學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)。

教師可展現(xiàn)達(dá)爾文的名言：我的成功是因?yàn)?，?duì)科學(xué)的熱愛、對(duì)問題的思索和對(duì)時(shí)間的執(zhí)著。充分認(rèn)識(shí)到提高當(dāng)前學(xué)生人文素養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生必不可少的一部分，特別是情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)。以啟發(fā)者和引導(dǎo)者的身份將學(xué)生帶入當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景，感悟當(dāng)時(shí)科學(xué)家的選擇和思想，理解科學(xué)研究的繼承性、發(fā)展性，啟發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、學(xué)會(huì)思索、學(xué)會(huì)堅(jiān)持。生物科學(xué)史教學(xué)的魅力就在于此。

生物科學(xué)史沒有通過說教直接灌注價(jià)值觀念，而是在滲透式地啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生自發(fā)地改進(jìn)自身價(jià)值觀。在教學(xué)時(shí)，教師可以充分發(fā)掘生物科學(xué)史所蘊(yùn)含的思維品質(zhì)和思想觀念，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)生物知識(shí)的同時(shí)，提高社會(huì)責(zé)任意識(shí)，理性辨析和解決社會(huì)問題。在教學(xué)過程中全方位關(guān)注科學(xué)史對(duì)人品質(zhì)、品格、習(xí)慣、價(jià)值觀等的影響，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、持之以恒的生活品質(zhì)和習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生良好的道德觀、世界觀。

中學(xué)生物學(xué)教育培養(yǎng)的基本目標(biāo)并非是生物學(xué)家，而是對(duì)生物學(xué)科有所體悟的人。最后教師可以請(qǐng)學(xué)生簡(jiǎn)單談?wù)勓芯肯蚬庑缘囊饬x，如提高農(nóng)作物的產(chǎn)量;培養(yǎng)觀賞植物等方面。同時(shí)也可以與本節(jié)課開頭呼應(yīng)，啟示大家不要在未封閉的陽臺(tái)放置花盆，關(guān)愛他人的生命健康。

4.檢測(cè)反饋，提升運(yùn)用能力

在高中生物教學(xué)中，教師需運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)生物概念的理解，充分發(fā)掘生物科學(xué)史的內(nèi)涵，讓學(xué)生經(jīng)歷生物學(xué)知識(shí)的生成歷程，理解生物學(xué)概念原理，駕馭科學(xué)家的思維方法，進(jìn)一步提升生物學(xué)核心素養(yǎng)，最終體現(xiàn)在其運(yùn)用能力。

最終教師可設(shè)置檢測(cè)活動(dòng)，旨在對(duì)學(xué)生的水平做簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)與測(cè)試，深入分析胚芽鞘在不同角度光照、不同云母片放置、不同瓊脂塊放置及不同胚芽鞘處理的條件下的胚芽鞘的生長情況。

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