高中生物教学中运用生物科学史培养学生创新能力的探讨

引言

新一轮课程改革不断推进的当下，高中生物教育正在由传授知识向培育核心素养转变，创新能力作为科学素养的重要组成部分，被纳入教育体系的关键环节之中，这种能力的形成不是一朝一夕就能完成的，而是要依靠学科内容与实践途径，在具体情境中经过长时间的积累与潜移默化的方式慢慢提升起来。

一、生物科学史的创新教育价值

（一）揭示创新思维的形成过程

生物科学史蕴藏着不少科学家冲破传统观念，创建崭新理论体系的实例，给培育学生革新意识给予了重要参照，拿人教版高中生物学必修一“细胞的多样性和统一性”这一章节来说，施莱登和施旺经过对动植物细胞结构特征展开系统探究之后，提出“全部生物都是由细胞形成的”这种细胞学说，从而颠覆了当时占主导地位的“非细胞形成论”，这个历史进程表现出归纳推理和科学假说在创新思维里有着重要的意义，而且也体现出革新成果常常依靠于细致的观察操作和严格的实验验证这样一个基本规律[1]。

（二）呈现科学探究的创新方法

作为研究科学方法的重要途径，科学史研究体现了科学家在实验设计及解决问题时体现出的创新性思维，在人教版高中生物学必修二“孟德尔的豌豆杂交实验”这一部分里，孟德尔利用“假说 -演绎法”探究遗传规律的实验设计过程被详细讲述出来，他冲破传统的“融合遗传”理论桎梏并精心规划着杂交实验的设计方案、认真开展数据统计工作之后再加以测验分析，在这样的操作步骤当中，“基因分离定律”与“自由组合定律”便由此产生了，这样的一个教学案例显示出了实验设计在科学探究过程中有着重要的地位，也表现出创新方法在科学研究里面不可或缺的作用效果，促使学生们能够深入领会科学发现的实际特性与内在脉络。

二、运用生物科学史培养创新能力的教学策略

（一）创设问题情境以激发创新意识

依据科学史中的矛盾冲突研究范式来创建探究性问题情境，从而促使学生主体参与，在人教版高中生物必修一《酶的作用与本质》教学当中，可以围绕“酶的发现进程”展开连贯的问题链，先问“巴斯德同李比希围绕发酵机制展开争论时，关键争论点为何？”再问“毕希纳采用何种实验手段证明‘酿酶’的存在？”最后问“萨姆纳把脲酶成功提取出来，并且表明其化学本质是蛋白质，这一成果给科学研究带来了哪些深远的影响？”通过重现历史上科学家的争论情形，引领学生从传统知识传授转向自主探究，进而培育学生的批判性思维能力和革新操作能力。

（二）模拟探究过程以培养创新方法

利用科学史的经典实验案例并采用探究式教学方法培养学生的创新思维能力，在人教版高中生物必修二《DNA 的复制》一课单元授课期间，可以选取梅塞尔森 - 斯塔尔同位素标记实验作为典型案例来指导学生进行自主探究学习活动。将班级分成若干个小组，让学生自己去思考完成实验的设计过程，探究“同位素标记的操作步骤”，“亲本和子代DNA 的分离方法”，“离心之后不同部分的含义”，然后模拟实验的设计过程，预测实验的结果，计算实验可能出现的误差等，使学生能对“半保留复制”的知识有系统性的理解，而且更能体会到在实验设计过程中控制实验变量，设置实验对照的重要性，从而提高了他们对实验操作过程的理解能力和整体素质 [2]。

三、教学实践中的注意事项

（一）基于教材精选科学史材料

人教版教材包含不少科学史资源，其选取要联系教学目的和学生认知发展水平来准确把握，基础性素材（细胞学说的形成过程）有益于观察能力和归纳思维的培育，探究性素材（孟德尔遗传定律的实验设计）有利于加强学生的实验革新意识，争议性素材（光合作用机理的研究进程）可以极大调动学生的批判性思维能力，在实际运用时，要重视科学史资源的恰当融合，保证每个环节都紧扣创新能力培养的关键需求。

（二）持续评价，关注创新过程

形成多种评价体系，重点考查学生在科学史学习过程中的创新思维和实际操作能力，除了传统的理论考核之外，可以从实验设计的革新性，研究论文的品质，课堂互动次数等多方面着手，全方位评价学生的革新意识，研究方法和实际效果，完成孟德尔遗传规律实验之后，针对他所提出的“自由组合定律验证新方案”，采用差别化评价手段，促使学生展开个性化革新探究[3]。

四、结论

生物科学史是高中生物教育里培育创新素养的重要资源，它蕴含着生物学知识，创新思维，研究方法，科学精神等诸多要素，通过情境创设唤起学生的创新意识，用模拟实验传授科研技巧，引领批判性思考加深理性认识，推动项目式学习以提升综合能力，就能促使科学史同创新教育深度融合，在实际教学时，教师要依据教材选取典型事例，改良教学规划，完善评价体系，避免科学史教学陷入形式化倾向，唯有如此，学生才可能在探究科学发现的过程中领悟创新的本质意义，渐渐养成“质疑精神，探究能力，实践意识”，为自身终生发展构筑根基，从而助力生物学科“立德树人”的根本任务得以达成。

参考文献

[1] 张伟 . 基于高中生物科学史的教学实践及建议 [J]. 生物学通报 ,2024,59(03):53-58.

[2] 周红 . 基于生物科学史的高中生物学命题策略研究 [J]. 生物学教学 ,2020,45(04):45-48.

[3] 王剑锋 . 基于生命观念的高中生物概念深度教学策略研究[J]. 华夏教师 ,2020,(10):29-30.