挖掘生物科学史,培养学生探究能力

摘 要： 科学史本身蕴涵着丰富的课程资源。现行生物教材中有关科学史的内容，大多以实验介绍的形式呈现，在实际教学中，可以把科学家们的经典实验设计成探究性的课题，让这些知识成为学生再发现和再创造的过程。学生沿着科学家的探索思路，领悟科学家的思维过程，了解科学家是怎样发现问题、分析问题和解决问题的。学生在学习的过程中不仅了解历史，更重要的是领会科学研究的一般方法，培养科学探究能力。

关键词： 光合作用科学史 探究性学习 提出问题 分析问题 设计实验

生物科学是由众多生物学事实和理论组成的知识体系，是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的，所以科学史本身蕴涵着丰富的课程资源。将生物科学史融入生物课程，学生通过学习，能沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质及其研究方法，学习科学家献身科学的精神，而且对培养学生的生物科学素养有重要意义。

《生物课程标准》倡导探究性学习。在探究性学习中，实验探究是一个重要手段，生物教材中有关光合作用的科学史内容，是以实验介绍的形式呈现的。在实际教学中，可以把科学家们的经典实验设计成探究性的课题，学生沿着科学家的探索思路，领悟科学家的思维过程，领会科学研究的一般方法，培养探究能力。

现结合光合作用的科学史和探究性学习的基本过程，我将想法总结如下。

一、提出问题

科学的任何发展和进步，为我们解决问题的同时，都会引发新的问题。在教学设计中，教师可以适时引导学生发现问题，并提出问题。如比利时科学家海尔蒙特柳树称重的实验证实了植物的生长不是仅依赖土壤，那么，影响植物生长的还有什么？英国科学家普利斯特利证明植物可以更新空气，为什么有人重复实验时，却得到了相反的结论？在科学证实植物的光合作用需要光以后，我们不禁要问：光能哪里去了？在清楚了光合作用的原料有水和二氧化碳，产物中有氧气后，我们是否想弄清楚产物氧气中的氧到底来自二氧化碳还是水？等等。我们可以在科学发展中发现很多问题。在问题的驱动下，才有探究的动力。

二、作出假设

提出问题以后，同学们基本上都能根据自己对光合作用的了解作出正确的回答。这时要提醒学生，在科学发展史上，发现这些问题的当时，人们并不知道正确的答案，他们可能会误入歧途，也可能会有正确的回答，但即使他们回答正确，在当时能判断正确与否吗？充其量只是推测、假说而已，它的正确性还需要实验来验证，设计实验证实答案很重要。

三、设计实验

在设计实验环节，教师要引导学生从多方面完善实验的设计方案。首先，实验目的一定要明确，然后要清楚实验自变量和因变量的关系，能找到在当时条件下可行的观察或测量变量的方法，能列出实验的重要步骤，选择合适的材料用具等。

1.材料用具的选择

实验的成功与否，能否恰当地选择实验材料用具很关键。如恩格尔曼的实验，在众多可进行光合作用的植物中，他为什么偏偏选择了水绵这种低等植物？为什么又选用了好氧细菌？它有什么作用？在教学中，引导学生分析原因的同时，体会实验材料用具恰当选择的重要性。

2.方法步骤的设计

实验的方法步骤需要精心设计，可行严谨的实验方案有利于得出正确结论，促进科学的不断发展。实验设计的过程能反映出学生分析能力和解决问题能力，同时在讨论制订方案及学习分析科学家们实验设计方案的过程中，学生的探究能力会得到进一步提高。

如在恩格尔曼证明光合作用的场所是叶绿体的实验中，学生可以讨论恩格尔曼为什么把临时装片放在没有空气的黑暗环境中？为什么选择极细的光束照射水绵？如何设置对照实验？在萨克斯证明光合作用的产物中有淀粉的实验中，为什么要把绿叶先在暗处放置几小时？这个实验有没有遵循实验的对照原则？实验组和对照组分别进行了怎样的处理？在探究光合作用释放的氧气是来自二氧化碳还是水的探究课题中，如何区分二氧化碳中的氧和水中的氧？如何设置对照实验？如何收集植物释放的氧气并检验？等等。

学生在学习和讨论中领悟科学家们的思维过程，再发现再创作，领会科学研究的一般方法，培养探究能力。

四、进行实验

当然，科学史中涉及的实验，大多无法重复，但这并不意味着全部无法重复。比如普利斯特利的实验，萨克斯的实验就具有可操作性，虽然实验的结果已知，但说实验和做实验是两回事。在实验具体实施过程中，不仅能锻炼学生的实验操作技能，而且将促进良好的科学品质的形成，认真操作，仔细观察，实事求是地记录实验结果等。所以教师应当积极鼓励和帮助学生进行实验。这些实验可以交给生物兴趣小组同学在课外完成。

上面列举了生物科学史对学生的探究性学习可能产生的影响。不仅光合作用的发现史如此，教材中有关科学史的素材还有很多。当然，科学史的教育价值远不止这些。科学史本身是丰富的教育教学资源，在教学中，教师要善于带领学生去发现、去挖掘，正确、恰当地处理科学史，使静态教条式的历史活起来。学生从科学史中不仅了解历史，更重要的是领会科学研究的一般方法，培养探究能力。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）［S］.北京：人民教育出版社，2003.

［2］朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书.,生物1，必修，分子与细胞［M］.北京：人民教育出版社，2007.

［3］鲁亚平.生物教学论［M］.合肥：安徽人民出版社，2007.

［4］刘恩山.中学生物学教学论［M］.北京：高等教育出版社，2003.