[融合科学史,感悟科学探究过程]科学探究方法有什么

作者：陈亚丽

生物学通报 2012年09期

　　一、问题呈现

　　目前的生物学教学过分重视学科知识的传授，忽略对学生科学精神、科学方法和科学态度的培养，特别是科学史内容的呈现都是简单而概括，通常是让学生自己阅读或几句话一带而过。这样的教学不仅无法让学生的知识体系达到系统完整，无法和生活联系紧密，甚至无法抓到问题的根本。其实，生物科学史中蕴含着丰富的探究资源，既为发展学生的探究能力提供了可供借鉴的范例，同时又为培养学生的探究精神和发展创造性思维创造了条件。

　　“基因的显性与隐性”是人教版8年级下册第2章第3节的内容。以往上这堂课时教师通常都是让学生阅读教材，了解孟德尔豌豆杂交实验的大致过程，并运用分析、比较等方法，区分显性性状与隐性性状、显性基因和隐性基因的概念，以及通过回顾以前学过的有关表示基因的知识，掌握显性基因和隐性基因的表示，并写出3种基因组成。如果按照这种方法，落实点在于重要概念的掌握和孟德尔实验的重复，学生往往只是记住结论，并没有真正理解。

　　二、解决方法

　　1.科学史的重要性

　　科学史是记录人类长期探索大自然的过程[1]，其所展示的是人类了解自然、运用大自然资源并改善人类生活的一个历史进程。一部科学发展史蕴含着科学家科学探索和应用的漫长历程，而且包含着探索过程中积累起来的科学思想、科学认识和科学史实，它所代表的教育意义是极其深远的。

　　融合科学史，学生不仅能深刻理解知识，还能感受知识本身发生的过程以及科学家勇于创新的科学精神和锲而不舍的探索态度，并能学到正确的科学研究方法。学生了解它，远比直接了解科学的结论及技术的成果更有价值和意义，也远比单纯告诉他结论更有助于创造性思维的培养。这种方法能让学生学会主动获取知识，获得科学思维方法的熏陶和引导，使他们得到各方面的提高和发展。学生重温科学家当年研究的历程，不仅能体验前人的经历、思想，而且能在主动探求中掌握重点知识。教学难点也随着科学家的实验进行逐步地被一一化解。

　　2.以科学发展史为教学背景进行教学

　　要解决上述问题，可以在学习本课之前先介绍生动有趣的科学发展史，先以当时的背景来激发学生的兴趣：在当时，关于遗传物质在细胞的存在以及如何在亲子代间的传递，很多科学家对遗传现象问题做出一些解释，其中学术界一致认为以达尔文为代表的一些科学家提出的融合遗传理论[2]是正确的，主张两亲代的相对性状在杂种后代中融合而成为新的性状而出现，即子代的性状是亲代性状的平均结果。例如：双亲中一方直发，一方是卷发，那么孩子头发就是中等程度的卷曲。如果是这样。则生物的性状就不可能有显、隐性之分，也不可能有分离现象。但是当时早期的植物杂交实验者却已经发现植物的性状有显、隐性之分和性状分离现象。当时孟德尔发现了原有理论与新事实的对立，并充满疑惑，于是一直想解决性状如何传递的问题。孟德尔是如何做的呢？由此引入新课，就会使学生的思维处于探究问题的活跃状态，从而可以激发学生的求知欲望，为教学的顺利进行铺垫了良好的心理基础。此时再以科学史重演[3]过程设置持续的问题情境来展示知识发生过程，帮助学生深刻理解知识，则效果会事半功倍。

　　下面结合“基因的显性与隐性”教学实践，引导学生跟着孟德尔以科学史重演过程的方式进行探究实验。

　　（1）背景：孟德尔在做什么？解决：孟德尔在天主教堂的后院左边种了高豌豆，右边种了矮豌豆，然后把矮豌豆的花粉授给高豌豆（或相反）。获得的种子种下去长成的豌豆都是高豌豆。

　　（2）提出问题：孟德尔遇到了什么问题？子—代全是高茎豌豆？矮茎豌豆为何看不到？

　　（3）作出假设：孟德尔的解释是什么？解决：高茎有表现出来，矮茎没有表现出来。

　　判断依据：

　　①子一代只表现出1种性状。

　　②孟德尔认为子一代显示出来的性状叫做显性性状；未显示出来的性状为隐性性状。

　　③相对性状有显性性状和隐性性状之分。

　　④用字母表示基因，3种基因组成：亲代高茎（DD）；亲代矮茎（dd）；子一代（Dd）。

　　（4）制定计划和实施计划：你觉得孟德尔该如何进行验证他的假设？解决：让子一代高茎豌豆自交（具有相同基因型的2个个体进行交配）。得到子二代种子再种植下去，发育的个体既有高茎也有矮茎。

　　（5）表达与交流：这说明了什么呢？

　　解决：逻辑推理——基因组成是Dd的个体只表现D控制的性状，不表现d控制的性状，但d不受D影响还会继续遗传下去。

　　深入挖掘实验现象：

　　①在实验过程中细心的孟德尔还发现高茎、矮茎豌豆的比例接近3∶1。

　　②孟德尔觉得这不是偶然的。于是又实验了多种相对性状，同样得到了相同的结果。

　　（6）思考：孟德尔为什么选择豌豆？孟德尔为什么能成功？为什么是孟德尔打开了“遗传学的大门”？

　　解决：①引导分析孟德尔的实验能成功关键在于他选择了豌豆作为实验材料。因为豌豆的相对性状明显：豌豆是严格自花传粉的植物，且是闭花传粉。②点明孟德尔在坚持不懈的长时间实验下还作了细致的统计和记录。

　　此方法以“背景、发现问题—提出问题—作出假设—制定计划和实施计划—归纳和总结规律”的探究过程为主线，让学生亲自踏着孟德尔的足迹，亲身经历提出问题、设计实验验证假设的科学研究过程。

　　3.融合科学史的反思

　　课堂教学中给予学生重要的不是知识，而是思维能力的发展，让学生能够通过所获得的这种能力来解决遇到的新问题。科学史就是从历史的角度看待科学的整个发展变化过程，总结科学成果和科学方法，使学生对现有科学的来源有清楚的了解，并从中得到经验和启示。那么融合科学史的目的就在于要使学生在学习新知识的同时，掌握各种思维能力以及科学的方式方法，并且运用这些学到的新方法去解决遇到的问题。

　　在利用科学史素材进行教学时，应注意以下几个问题：①科学史不是基础知识而是背景知识，只是供学生分析和讨论的材料。应及时地对科学史中所包含的基本概念和原理进行归纳和梳理。②注意引导学生体会科学发现过程中的科学方法、科学态度和科学精神，思考科学的本质。③不必要求学生记住每位科学家的工作和贡献，但是应该让学生知道，现代科学研究中，一项重大的科学发现，往往都是许多科学家努力的结果。借此对学生进行团队精神、合作精神的教育。

作者介绍：陈亚丽，福建师范大学生命科学学院（福建 福州 361000）。