指向深度学习的高中生物学科学史教学——以“DNA是主要的遗传物质”（第一课时）为例

郑丽对张锋

（1.福建省漳州市第二中学福建漳州363000）

（2.福建省普通教育教学研究室福建福州350007）

深度学习是学生在完成概念知识学习的同时，发展生物学学科核心素养和关键能力的一种深层次的学习方式。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）提出科学史的学习能帮助学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，有利于发展学生的科学思维和科学探究。在高中进行科学史教学，教师可创设情境，引导学生体验科学家的探究活动，有效促进学生的深度学习，发展学科核心素养。

不少生物学教师意识到科学史的教学价值，却找不到适合的方法途径进行有效教学。究其原因，科学史的教学仍处于浅显的知识输出，这些教师忽视了其中蕴含的科学思维和方法的教学；不考虑学生的学习力，一味增加学科史内容的深度和广度，加重学生的学习负担；创设科学史相关的问题情境，未作深入分析，学生处于一知半解的境地；过分强调科学史的重要性，要求学生记忆相关事件。此类教学方式都未能有效地发展学生的学科核心素养。教师利用科学史资源进行有效的深度学习，需要关注教学情境的设置、问题解决过程中思维的发展以及学习过程中的深度互动。

科学史的深度学习注重学生学习过程中的情感体验，强调问题情境的适配性。科学史作为深度学习情境素材，能重现学科理论产生的问题情境，帮助学生搭建深度学习的场景，激发学生科学探究的热情。在科学史资料的转化过程中，教师应考虑设计能够引发学生深度学习的问题情境或任务。

高中生物教材中的科学史资料展现了科学家的探索过程，蕴含了丰富的生物科学思维和方法。科学思维是问题解决的重要思维方法。教学中，教师应引导学生批判性地自我思考，使学生学会应用理论或证据进行科学论证，阐述自己的观点，外显解决问题的思维，从而发展生物学学科核心素养。

在学生解决问题时，教师应加强学生与任务之间的深度互动，保证学生能够通过自身的努力学习完成问题的解决，积极主动地参与相关讨论和实践。在指导学生完成学习任务时，教师要引导学生相互启发、互相倾听，共同合作交流，厘清问题解决的关键思路，活跃学生思维，让每一个学生融入课堂。

下面以“DNA是主要的遗传物质”的第一课时为例，阐述指向深度学习的科学史教学策略。教师以科学家的探究历程为线索，通过还原科学家所处时代背景，让学生更好地理解科学家进行实验的初衷及原由。但由于认知的局限性及有限的科学史篇幅，学生对本节内容只达到浅层次理解水平，对科学家实验的背景和本质并不清楚。教师可设置探究实验，提升学生的科学思维和实验设计能力，使学生更好地理解科学本质，充分落实生物学学科核心素养的培养。

本节教学思路设计如图1所示，教师联系肺炎链球菌实验的科学背景，创设情境，有利于激发学生的探索热情，引导学生深度思考格里菲斯肺炎链球菌转化实验，推测转化因子的存在，从而为理解艾弗里实验奠定思维基础。在设置实验设计环节，教师可让学生以科学家的思维展开对转化因子的探索，突破艾弗里实验的难点。

在学生已知DNA是遗传物质的基础上，教师带领学生回顾科学家的研究成果，介绍当时的社会背景：由于科学家对DNA和蛋白质结构认知的差异，绝大多数科学家主张蛋白质是遗传物质。教师由此引发学生产生认知冲突，激发学生的探索热情，为接下来的科学史学习奠定情绪基础。

通过对格里菲斯四组实验的阐述和分析，教师引导学生思考第四组实验的预期结果。学生深入对比四组实验，通过观察预期实验与实际结果的差异，思考第四组小鼠死亡的原因。这个实验结果会导致学生认知冲突，教师此时补充资料：格里菲斯对死亡小鼠尸体的解剖，得到了活的S型细菌，并且将其进行培养后所得到子代仍是S型细菌。通过分析资料，学生找到小鼠死亡的原因是体内出现了S型细菌。学生分组讨论出现S型细菌的原因。

这道问题是一道开放性问题，能够有效激发学生的批判性思维。学生根据所学知识和自我认知，主要提出三种观点：①在R型细菌的影响下，加热杀死的S型细菌死而复生；②在加热杀死的S型细菌影响下，R型菌转化为S型细菌；③R型细菌和加热杀死的S型细菌混合后，成为S型细菌。基于学生提出的各种可能性，教师鼓励学生提出相关证据，支持或否定某种观点，以此发展学生的批判性思维。在教师的引导下，学生能够例举蛋白质高温变性失活这一证据否定第一种可能，例举格里菲斯培养S型菌后子代都是S型菌这一证据否定第三种可能。最后，学生通过对问题抽丝剥茧式的探讨，水到渠成地得出格里菲斯实验的结论。

在传统的科学史教学中，教师只是简单地呈现科学家所做的实验，并对其进行粗浅分析，无法达到科学史教育的深层意义。教师应引导学生沿着科学家探索历程，使用合适的研究方法体验真实的探究过程。在学生得出加