例谈核心素养培养视域下的高中生物科学史教学

张欣柔

摘  要：生物科学史记录着科学家探索生物学问题的进程，蕴含科学家的科学方法、科学态度和科学精神，这恰是培养学生生物核心素养的良好素材。本文关于“植物生长素的发现”这一教学内容，连接生命观念，连接理性思维与科学探究，连接社会责任，更利于学生对该教学内容的掌握。

关键词：高中生物;核心素养;科学史教学

【中图分类号】G633.91    【文献标识码】A       【文章编号】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

生物學核心素养是学生发展核心素养在生物学科的体现，包括从生物学角度认识和解决问题的思维、方法。生物学核心素养的发展，要求学生应用生命观念探寻生命规律，诠释生命现象。通过观察、思考、分析、归纳，学会用科学的思维去解决问题。体验科学探究进程，研究并掌握科学探究要领，提升科学探究能力。凝聚成一种勇于发现、探究的内在动力，提升社会责任意识，能够用生物学思维方法诠释、解决社会实践中的真实问题。本文以“植物生长素的发现”为例，简述在教学过程中如何围绕核心素养进行科学史教学。

1.创设情境，凸显教学脉络

高中生物的科学史教学围绕核心素养，应对帮助学生构建知识框架、加深理解生物学思想、提高学生分析解决生物学问题能力都有重要意义。科学史新授课需引起学生兴趣，加深其对生物概念的理解，厘清各个科学家所做实验间的逻辑关系。用新闻资讯“高楼花盆坠落差点砸中行人”进入本节课，分析其内在原理，围绕“向光性”，深入探究向光性的原因。

2.构建框架，完善知识体系

（1）明确主题，自主探究

迈克尔·桑德尔说过：“学习的本质，不在于记住哪些知识，而在于它触发了你的思考”。生物科学史作为情境教学中原始材料的关键来源，具备了2个重要特征。其一是真实性，生物科学史是从真实世界中提取出来的，与社会生产生活紧密联系。其二是实践性，生物科学史是人类了解、改造世界的生产生活实践和科学实践。

本节课的重点在于加强学生对植物向光性原因的理解，尤其是达尔文、詹森、拜尔和温特四位科学家所做实验的目的、过程及结论。为此，教师首先带领大家认识科学家所选的实验材料：胚芽鞘。围绕达尔文的3组对照试验设置三个思考问题：①促进胚芽鞘生长的“影响”在哪产生？②胚芽鞘感受光刺激的部位在哪？ ③胚芽鞘伸长的部位在哪？学生通过观察实验现象，思考与讨论后能够解决前两个问题。第三个问题由教师指出两个方向：胚芽鞘伸长的部位在尖端或尖端以下。

以下“活动一”强调探究性，旨在解决胚芽鞘伸长的部位是在尖端还是尖端以下。“活动二”强调递进性，分析达尔文的实验现象，引导学生对相关现象给出一个比较合理的解释。

第一，活动一：学生先对伸长部位有所猜想，然后设计实验证实胚芽鞘伸长的部位是在尖端还是尖端以下，并用物理模型展示。教师课前给学生提供有折痕的白纸，学生交流讨论如何证明该部位确实有所伸长，邀请个别小组上台展示成果。大部分学生都能想到在折纸处画一条直线，若某部分伸长，将折纸展开，直线会由实线变为虚线，虚线出现之处即为伸长部位。而后教师也可补充：在折纸处画等距的横线，展开后的折纸上横线之间的距离会拉大，距离拉大之处即伸长部位。最终教师展示真实的在胚芽鞘上划线后生长的实验现象，给学生的猜想提供事实证据，证实伸长的部位位于胚芽鞘尖端以下。

第二，活动二：针对“影响在尖端产生、感光部位在尖端、伸长部位却在尖端以下”的奇怪现象，让学生尝试给出一个比较合理的解释。许多学生的理解可能会有偏差，教师可提供参考方向，引导学生顺着以下思路去思考：单侧光照射使胚芽鞘的尖端产生某种“影响”，该“影响”传递到下部的伸长区时，导致背光面比向光面生长快，所以胚芽鞘出现弯曲。

合理假设往往是萌生创新的开始，上述活动着重训练学生的假设能力，拓宽学生探究视野，把学生的思维引入一个自由开放的空间，引导学生观察分析实验现象，大胆质疑，科学假设，检验假设，被科学探究的魅力折服。

（2）引导质疑，梳理知识

对于生物科学史的认识不能只是停留在表面，要掌握其中的科学价值，连接生命观念，了解生命现象，总结生物学规律，利用生物科学史引导质疑，激发学生对问题假设的欲望。

由此围绕达尔文得到的关于向光性原因的初步结论，引导学生深入思考： 胚芽鞘尖端产生的“影响”确实能传递到尖端以下吗？胚芽鞘弯曲的原因是什么？与“影响”有关吗？胚芽鞘尖端产生的“影响”到底是什么？以下活动围绕亟待解决的问题，体验三位科学家探究的历程，用生物科学史分析实验，体验探究乐趣，学会用理性思维分析和解决问题

第一，活动一：观察詹森的实验过程及现象，认识琼脂片与云母片两种实验材料。引导学生解决胚芽鞘尖端产生的“影响”能否传递到尖端以下的问题。学生通过观察，分析得出胚芽鞘尖端产生的影响确实能传递到尖端以下，且可以透过琼脂片传递给下部，而不能透过云母片向下传递。

第二，活动二：对于胚芽鞘弯曲的原因是什么？与“影响”有关吗？在无法真实还原科学史的探究实验时，利用问题串的引导推进生物科学史教学，开展小组合作学习，实施探究性学习，按照科学发现过程逐步实施，实现探究学习与科学史教学的有机结合。引导学生观察拜尔的实验过程及现象，分析得出：胚芽鞘弯曲生长的原因是尖端产生的影响在伸长区分布不均匀。

第三，活动三：胚芽鞘尖端产生的“影响”到底是什么？围绕上述实验，学生初步猜测其是一种化学物质，如何验证呢？教师可给大家介绍主要方法有提取法和介质转移法。碍于当时科学技术水平的限制，提取法对温特来说难以操作，可引导学生使用介质转移法。观察温特的试验后，教师继续设问：该实验设计的是否完美？学生基本都能发现实验并不完美，从而引导学生完善该实验，模拟温特的实验思路设计更完美的对照实验。最终得出：尖端确实能产生某种化学物质进而影响尖端以下的生长。而后教师继续补充，这种化学物质被温特命名为“生长素”。

借助科学史，教师结合学生已有的知识水平，按照个人的教学风格，依据不同的教学目标、教学内容，针对重难点对个别步骤进行探究。学生亲历发现问题、做出假设、制定方案、获取信息、真实实验或模拟实验、检验假设、概括总结的过程，借此掌握生物学概念与原理，养成理性思维、科学探究的习惯。

第四，活动四：给学生展现四位科学家得到的所有实验成果：尖端受单侧光刺激向下传递某种“影响”。尖端产生的“影响”可以透过琼脂块传递给下部。弯曲生长是由于尖端产生的“影响”在下部分布不均。这种影响是一种化学物质，并命名为“生长素”。让学生尝试解释植物的向光性原因，并完成概念模型（可参考人教版必修三教材P48）：   产生生长素→在   照射下，生长素   运输→生长素   运输→伸长区的生长素   侧多于   侧→   侧生长的更快一些→向光性。

上述活动将科学史融入生物学科教学中，使学生沿着科学家探寻生物问题的路途，积极主动参与教学。理解生物教学的本质，提升生物教学的内在乐趣，保证学生的课堂主体地位。使学生达到深刻理解知识、提升科学探究能力、领会创新思维的目的。

由此教师可介绍关于生长素的继续探索：1931年，荷兰科学家郭葛等人首先从人的尿液中分离出了具有生长素效应的化学物质—吲哚乙酸（IAA）;而后1946年，才从高等植物中分离出生长素，并确定它就是IAA，除IAA外还有苯乙酸（PAA）、还有吲哚丁酸（IBA）等。在补充科学史素材时，应考虑拓展的必要性及价值，注重与原有材料的高效整合，不沉迷于量的扩充，不过分关注科学史中的时间、人物、事件及影响，在理解教科书的基础上作必要的增添。最终展现为先行者和自己加工过的，从大量史实材料中选择的有线索贯穿的、容易领会的、归纳性的材料。

3.联系生活，培养社会责任

在我国人教版高中生物学教材中，生物科学史包含了丰富的人文信息，展现了丰富的人文价值。从很早之前科学家对向光性的简单解释，到1880年的深入研究，1910年探究胚芽鞘下部生长原因，1914年得出胚芽鞘的弯曲源自不均，1928年“生长素”的命名，1934年揭示其本质，1946年从植物中成功提取，而后对生长素的新发现等等。众多学者不断探索、百折不挠，历经了漫长艰辛的过程，才共同造就如今系统的生物学知识结构。

教师可展现达尔文的名言：我的成功是因为，对科学的热爱、对问题的思索和对时间的执着。充分认识到提高当前学生人文素养是培养学生必不可少的一部分，特别是情感态度与价值观的培养。以启发者和引导者的身份将学生带入当时的社会背景，感悟当时科学家的选择和思想，理解科学研究的继承性、发展性，启发学生热爱科学、学会思索、学会坚持。生物科学史教学的魅力就在于此。

生物科学史没有通过说教直接灌注价值观念，而是在渗透式地启发学生，使学生自发地改进自身价值观。在教学时，教师可以充分发掘生物科学史所蕴含的思维品质和思想观念，让学生在学习生物知识的同时，提高社会责任意识，理性辨析和解决社会问题。在教学过程中全方位关注科学史对人品质、品格、习惯、价值观等的影响，有意识地培养学生求真务实、严谨治学、持之以恒的生活品质和习惯，培养学生良好的道德观、世界观。

中学生物学教育培养的基本目标并非是生物学家，而是对生物学科有所体悟的人。最后教师可以请学生简单谈谈研究向光性的意义，如提高农作物的产量;培养观赏植物等方面。同时也可以与本节课开头呼应，启示大家不要在未封闭的阳台放置花盆，关爱他人的生命健康。

4.检测反馈，提升运用能力

在高中生物教学中，教师需运用适当的教学策略，加强学生对生物概念的理解，充分发掘生物科学史的内涵，让学生经历生物学知识的生成历程，理解生物学概念原理，驾驭科学家的思维方法，进一步提升生物学核心素养，最终体现在其运用能力。

最终教师可设置检测活动，旨在对学生的水平做简单的评价与测试，深入分析胚芽鞘在不同角度光照、不同云母片放置、不同琼脂块放置及不同胚芽鞘处理的条件下的胚芽鞘的生长情况。

参考文献

[1]吴成军.基于生物學核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016（10）： 25-31.

[2]周红. 生物学核心素养在高中生物科学史教学中的实现[J].生物学教学，2017.42（6）：

[3]吴晓燕. 利用生命科学史教学提高高中生的生物科学素养[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2017.30（5）：162-164.