楊忞

科學史是人類認識科學、發(fā)展科學的歷史。2017版《普通高中生物課程標準》將“學科素養(yǎng)為核心”作為高中生物課程倡導地基本理念之一，并在課程實施建議中明確提出要“注重生物科學史和科學本質的學習”。

在高中生物教學中如何以科學史為切入點，開展課堂教學呢？

一、以科學史為主線的生物課堂教學的特點

（一）通過分析科學史達成教學三維目標

1.學生通過分析經(jīng)典實驗，形成學習本節(jié)課知識的過程，達成知識目標。

2.教師利用經(jīng)典實驗的設計思路，訓練學生提出問題一作出假設一實驗驗證一得出結論的科學思維，達成能力目標。

3.教師通過學生感受科學家對科學研究的執(zhí)著與熱情，培養(yǎng)他們尊重科學、獻身科學的精神，達成情感態(tài)度與價值觀目標。

（二）教學過程以科學史為主線

課堂教學以科學史的發(fā)展脈絡為主線，重點分析經(jīng)典實驗中涉及思想碰撞和關鍵性實驗的部分。實驗分析過程以學生回答問題串、班級討論、小組活動的形式完成。

（三）注重過程性的教學評價

教學過程中，教師需要對學生提出問題、作出假設、闡述觀點等行為及時進行評價，如鼓勵學生的開放性思維，糾正學生的錯誤觀點等。

二、以科學史為主線的生物課堂教學的設計思路

（一）提出問題

教師展示一個與本節(jié)課內容相關的現(xiàn)象，拋出本節(jié)課需要解決的問題，引起學生的興趣和思考。

（二）引出觀點

教師引導學生利用自己的知識儲備、生活經(jīng)驗，提出關于上述問題答案的假設。

（三）展示科學史

教師按時間順序為學生簡要整理人們對于該現(xiàn)象的不同解釋、不同觀點，即認知觀點的發(fā)展脈絡。

（四）設計實驗或分析經(jīng)典實驗

經(jīng)過前面的學習，學生對科學史中的各觀點的正確性已有了自己的初步判斷。下面教師引導學生設計相關實驗驗證上述觀點。對于一些在高中階段難以開展的實驗，可以采取設計問題串，學生分析經(jīng)典實驗的形式開展。

（五）形成科學觀點

通過實驗驗證或經(jīng)典實驗分析，學生得出正確的科學觀點。

（六）回顧與評價

可采用班級討論、小組匯報等形式開展。教師通過評價學生的學習成果，達到對整節(jié)課總結提升的目的。

三、以科學史為主線的生物課堂教學的實例

“遺傳的染色體學說”這節(jié)課中多處涉及科學史內容，教師適當補充相關資料，就可以將這節(jié)課以學習科學史經(jīng)典實驗的方式呈現(xiàn)給學生。

（一）導入

教師引導學生回憶孟德爾定律和減數(shù)分裂的過程。提出線索1：形成配子的過程中，基因和染色體在行為上有什么特點？是否預示二者之間存在什么關系？

（二）基因與染色體關系的探索

1.薩頓假說

教師請學生列表比較基因和同源染色體的行為。

教師提出線索2：你能預測一下基因和染色體之間的位置關系嗎？

學生提出“基因在染色體上”的假設，教師及時鼓勵。

教師總結：1902年，薩頓在研究蝗蟲的減數(shù)分裂和受精作用時，就提出了“基因在染色體上”的假設。但該結論只是假設，還需要實驗驗證。

教師提出線索3：我們所學過的這些遺傳學實驗中，有沒有可以驗證薩頓假說的？

2.摩爾根的果蠅雜交實驗

（1）紅白眼果蠅雜交實驗

教師引導學生回顧摩爾根的紅白眼果蠅雜交實驗，證明薩頓假說。并指出這是第一個能將基因定位在某個染色體上的實驗證據(jù)，證明了基因在染色體上的假說。

教師提出線索4：基因和染色體的數(shù)量對應關系是怎樣的？

（2）灰身長翅和黑身殘翅果蠅雜交實驗

教師展示資料：

教師提出線索5：摩爾根將F1中的雄蠅與黑身殘翅雌蠅測交的結果與我們前面學習的孟德爾F1代黃圓豌豆和綠皺豌豆測交的結果有什么不同？我們該如何解釋這個實驗現(xiàn)象？

學生分析資料，認識到控制果蠅體色的基因和控制果蠅翅型的基因位于一條染色體上，即一條染色體上可以有兩個基因。

3.基因與染色體的數(shù)量對應關系

教師提出問題：果蠅體細胞中只有4對染色體，但被人們研究過的基因就達數(shù)百個。你覺得基因與染色體可能有怎樣的數(shù)量對應關系？

學生分析資料，得出結論：一條染色體上應該有許多個基因。

4.基因在染色體上的排列方式

教師展示果蠅四條染色體上的基因相對位置圖。提出線索6：這些基因以什么方式分布在染色體上？

學生分析資料，得出結論：基因在染色體上呈線性排列。

最后教師展示現(xiàn)代分子生物學技術將基因定位在染色體上后的圖像，使學生直觀感受基因與染色體的關系。

綜上，學生通過學習科學史，沿著基因在染色體上→一條染色體上可以有兩個基因→一條染色體上應該有許多個基因→基因在染色體上呈線性排列的主線，形成對遺傳的染色體學說的完整認識。

（三）孟德爾定律的細胞學解釋

教師為學生提供已畫出細胞輪廓的模板，請學生用紙條代表染色體，圖釘代表著絲點，用記號筆標記基因，通過構建模型，模擬分離定律和自由組合定律。

學生展示、介紹小組學習成果。

教師對學生的學習成果進行評價。

（四）總結

教師總結全課。

四、開展以科學史為主線的生物課堂教學的意義

在以科學史為主線展開的生物課堂教學中，損棄了傳統(tǒng)的"知識灌輸"教學模式，轉而將科學研究的過程和方法同學生的學習過程相結合。學生在學習科學知識的基礎上，領會科學思想、學習科學方法、理解科學本質，最終提高學生的生物學科素養(yǎng)。