張欣柔

摘 ?要：生物科學史記錄著科學家探索生物學問題的進程，蘊含科學家的科學方法、科學態(tài)度和科學精神，這恰是培養(yǎng)學生生物核心素養(yǎng)的良好素材。本文關(guān)于“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”這一教學內(nèi)容，連接生命觀念，連接理性思維與科學探究，連接社會責任，更利于學生對該教學內(nèi)容的掌握。

關(guān)鍵詞：高中生物;核心素養(yǎng);科學史教學

【中圖分類號】G633.91 ? ?【文獻標識碼】A ? ? ? 【文章編號】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

生物學核心素養(yǎng)是學生發(fā)展核心素養(yǎng)在生物學科的體現(xiàn)，包括從生物學角度認識和解決問題的思維、方法。生物學核心素養(yǎng)的發(fā)展，要求學生應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，學會用科學的思維去解決問題。體驗科學探究進程，研究并掌握科學探究要領(lǐng)，提升科學探究能力。凝聚成一種勇于發(fā)現(xiàn)、探究的內(nèi)在動力，提升社會責任意識，能夠用生物學思維方法詮釋、解決社會實踐中的真實問題。本文以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例，簡述在教學過程中如何圍繞核心素養(yǎng)進行科學史教學。

1.創(chuàng)設(shè)情境，凸顯教學脈絡(luò)

高中生物的科學史教學圍繞核心素養(yǎng)，應對幫助學生構(gòu)建知識框架、加深理解生物學思想、提高學生分析解決生物學問題能力都有重要意義?？茖W史新授課需引起學生興趣，加深其對生物概念的理解，厘清各個科學家所做實驗間的邏輯關(guān)系。用新聞資訊“高樓花盆墜落差點砸中行人”進入本節(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，完善知識體系

（1）明確主題，自主探究

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

本節(jié)課的重點在于加強學生對植物向光性原因的理解，尤其是達爾文、詹森、拜爾和溫特四位科學家所做實驗的目的、過程及結(jié)論。為此，教師首先帶領(lǐng)大家認識科學家所選的實驗材料：胚芽鞘。圍繞達爾文的3組對照試驗設(shè)置三個思考問題：①促進胚芽鞘生長的“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？學生通過觀察實驗現(xiàn)象，思考與討論后能夠解決前兩個問題。第三個問題由教師指出兩個方向：胚芽鞘伸長的部位在尖端或尖端以下。

以下“活動一”強調(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。“活動二”強調(diào)遞進性，分析達爾文的實驗現(xiàn)象，引導學生對相關(guān)現(xiàn)象給出一個比較合理的解釋。

第一，活動一：學生先對伸長部位有所猜想，然后設(shè)計實驗證實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。教師課前給學生提供有折痕的白紙，學生交流討論如何證明該部位確實有所伸長，邀請個別小組上臺展示成果。大部分學生都能想到在折紙?zhí)幃嬕粭l直線，若某部分伸長，將折紙展開，直線會由實線變?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拉大，距離拉大之處即伸長部位。最終教師展示真實的在胚芽鞘上劃線后生長的實驗現(xiàn)象，給學生的猜想提供事實證據(jù)，證實伸長的部位位于胚芽鞘尖端以下。

第二，活動二：針對“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，讓學生嘗試給出一個比較合理的解釋。許多學生的理解可能會有偏差，教師可提供參考方向，引導學生順著以下思路去思考：單側(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，導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，上述活動著重訓練學生的假設(shè)能力，拓寬學生探究視野，把學生的思維引入一個自由開放的空間，引導學生觀察分析實驗現(xiàn)象，大膽質(zhì)疑，科學假設(shè)，檢驗假設(shè)，被科學探究的魅力折服。

（2）引導質(zhì)疑，梳理知識

對于生物科學史的認識不能只是停留在表面，要掌握其中的科學價值，連接生命觀念，了解生命現(xiàn)象，總結(jié)生物學規(guī)律，利用生物科學史引導質(zhì)疑，激發(fā)學生對問題假設(shè)的欲望。

由此圍繞達爾文得到的關(guān)于向光性原因的初步結(jié)論，引導學生深入思考： 胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”確實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？以下活動圍繞亟待解決的問題，體驗三位科學家探究的歷程，用生物科學史分析實驗，體驗探究樂趣，學會用理性思維分析和解決問題

第一，活動一：觀察詹森的實驗過程及現(xiàn)象，認識瓊脂片與云母片兩種實驗材料。引導學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。學生通過觀察，分析得出胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響確實能傳遞到尖端以下，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，活動二：對于胚芽鞘彎曲的原因是什么？與“影響”有關(guān)嗎？在無法真實還原科學史的探究實驗時，利用問題串的引導推進生物科學史教學，開展小組合作學習，實施探究性學習，按照科學發(fā)現(xiàn)過程逐步實施，實現(xiàn)探究學習與科學史教學的有機結(jié)合。引導學生觀察拜爾的實驗過程及現(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，活動三：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”到底是什么？圍繞上述實驗，學生初步猜測其是一種化學物質(zhì)，如何驗證呢？教師可給大家介紹主要方法有提取法和介質(zhì)轉(zhuǎn)移法。礙于當時科學技術(shù)水平的限制，提取法對溫特來說難以操作，可引導學生使用介質(zhì)轉(zhuǎn)移法。觀察溫特的試驗后，教師繼續(xù)設(shè)問：該實驗設(shè)計的是否完美？學生基本都能發(fā)現(xiàn)實驗并不完美，從而引導學生完善該實驗，模擬溫特的實驗思路設(shè)計更完美的對照實驗。最終得出：尖端確實能產(chǎn)生某種化學物質(zhì)進而影響尖端以下的生長。而后教師繼續(xù)補充，這種化學物質(zhì)被溫特命名為“生長素”。

借助科學史，教師結(jié)合學生已有的知識水平，按照個人的教學風格，依據(jù)不同的教學目標、教學內(nèi)容，針對重難點對個別步驟進行探究。學生親歷發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)、制定方案、獲取信息、真實實驗或模擬實驗、檢驗假設(shè)、概括總結(jié)的過程，借此掌握生物學概念與原理，養(yǎng)成理性思維、科學探究的習慣。

第四，活動四：給學生展現(xiàn)四位科學家得到的所有實驗成果：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物質(zhì)，并命名為“生長素”。讓學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 ? 運輸→生長素 ? 運輸→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。

上述活動將科學史融入生物學科教學中，使學生沿著科學家探尋生物問題的路途，積極主動參與教學。理解生物教學的本質(zhì)，提升生物教學的內(nèi)在樂趣，保證學生的課堂主體地位。使學生達到深刻理解知識、提升科學探究能力、領(lǐng)會創(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，荷蘭科學家郭葛等人首先從人的尿液中分離出了具有生長素效應的化學物質(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。在補充科學史素材時，應考慮拓展的必要性及價值，注重與原有材料的高效整合，不沉迷于量的擴充，不過分關(guān)注科學史中的時間、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，從大量史實材料中選擇的有線索貫穿的、容易領(lǐng)會的、歸納性的材料。

3.聯(lián)系生活，培養(yǎng)社會責任

在我國人教版高中生物學教材中，生物科學史包含了豐富的人文信息，展現(xiàn)了豐富的人文價值。從很早之前科學家對向光性的簡單解釋，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，而后對生長素的新發(fā)現(xiàn)等等。眾多學者不斷探索、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)的生物學知識結(jié)構(gòu)。

教師可展現(xiàn)達爾文的名言：我的成功是因為，對科學的熱愛、對問題的思索和對時間的執(zhí)著。充分認識到提高當前學生人文素養(yǎng)是培養(yǎng)學生必不可少的一部分，特別是情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)。以啟發(fā)者和引導者的身份將學生帶入當時的社會背景，感悟當時科學家的選擇和思想，理解科學研究的繼承性、發(fā)展性，啟發(fā)學生熱愛科學、學會思索、學會堅持。生物科學史教學的魅力就在于此。

生物科學史沒有通過說教直接灌注價值觀念，而是在滲透式地啟發(fā)學生，使學生自發(fā)地改進自身價值觀。在教學時，教師可以充分發(fā)掘生物科學史所蘊含的思維品質(zhì)和思想觀念，讓學生在學習生物知識的同時，提高社會責任意識，理性辨析和解決社會問題。在教學過程中全方位關(guān)注科學史對人品質(zhì)、品格、習慣、價值觀等的影響，有意識地培養(yǎng)學生求真務(wù)實、嚴謹治學、持之以恒的生活品質(zhì)和習慣，培養(yǎng)學生良好的道德觀、世界觀。

中學生物學教育培養(yǎng)的基本目標并非是生物學家，而是對生物學科有所體悟的人。最后教師可以請學生簡單談?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。同時也可以與本節(jié)課開頭呼應，啟示大家不要在未封閉的陽臺放置花盆，關(guān)愛他人的生命健康。

4.檢測反饋，提升運用能力

在高中生物教學中，教師需運用適當?shù)慕虒W策略，加強學生對生物概念的理解，充分發(fā)掘生物科學史的內(nèi)涵，讓學生經(jīng)歷生物學知識的生成歷程，理解生物學概念原理，駕馭科學家的思維方法，進一步提升生物學核心素養(yǎng)，最終體現(xiàn)在其運用能力。

最終教師可設(shè)置檢測活動，旨在對學生的水平做簡單的評價與測試，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。

參考文獻

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