有效利用高中生物科学史提升学生的实验设计能力

摘 要：近年来，随着我国高等教育体制改革的不断发展，对高中的教学内容与教学方法提出了新的要求，其中高中生物作为一门以实验设计为基础的学科，对高中生的科学思维能力与实验动手能力有着很高的要求。因此，本文从高中生物科学史的教学应用角度入手，探究如何提升高中生的实验设计能力，以此来推动高中生物学科的教学质量进一步提高。

关键词：生物科学史;实验设计;能力提升;方法

1 引言

受到传统教育观念的影响，我国高中的生物教学普遍存在严重的形式化教学问题，课堂的教学内容枯燥乏味，难以吸引学生的注意力，而且教学效率不高，学生缺少独立思考、自主分析以及实验设计的能力。因为生物高考题型对学生综合能力的考查点比较多，所以，高中教师在课堂教学过程中要注意对学生综合能力的培养，促进学生全面发展。

2 利用高中生物科学史提升学生实验设计能力的方法

2.1 通过生物科学史渗透生物科学的研究方法

生物科学的研究方法是认识自然或者解密自然的重要方法之一，在高中生物教材中也包括着一些科学的生物研究方法，作为辅助教学的手段，帮助学生更好的理解生物科学。然而，教师在进行课堂教学过程中，如果单独的将生物科学的研究方法传授给学生，学生会感到困惑以及难以理解，课堂教学的氛围也会变得枯燥乏味，学生会逐渐失去学习的兴趣。而将生物科学史应用到实践教学环节中，则可以很好的解决教学与理解的问题，生物科学史不但揭示了科学家发现问题与思考问题的历程，而且也清晰的展示了科学家如何通过实验去证实猜想，做出结论的过程，能够帮助学生深刻理解并且掌握科学的研究方法，提升学生的实验设计能力。

2.2 通过生物科学史帮助学生梳理实验设计过程

高中涉及到的生物实验通常是对已经得出结论的实验进行简单重复，学生需要做到的只是按照已有的实验设计过程，再次进行实验，对实验设计的原理与过程没有清晰的认知。当学生面对新的实验探究性实验时，经常会产生这样的疑问-探究性实验需要遵循什么样的实验设计过程？实验设计的原理又是什么？学生在亲自设计实验时会受到课本上的教学案例的影响，禁锢自己的科学思维。所以，教师在开展生物实验设计课程时，可以充分利用生物科学史的引导作用，引导学生去自主分析问题，并寻找解决问题的途径，在此基础上就能够帮助学生梳理实验设计的过程，从而培养其自主思考与动手实验的能力[1]。

2.3 通过生物科学史培养学生实验选材的意识

生物实验设计是指实验者无法提前得知实验结果的一种尝试，需要实验者通过实验，并且对产生的反应进行探索与分析，最终才能得到实验的结果。实验的过程离不开正确的选材，选材是实验取得成功的关键因素之一，所以，教师可以在实验设计课中利用生物科学史，来培养学生实验选材的意识，例如孟德尔通过豌豆进行了杂交实验，以及恩格尔曼利用水棉与好氧细菌进行的实验等，通过这些生物实验的成功案例，教师可以帮助学生逐渐认识到实验选材的重要性，并且加深学生对实验选材的认知度，同时还要帮助学生归纳总结教材中涉及到的实验如何选材。

2.4 通过生物科学史帮助学生掌握科学的实验方法

生物实验设计应该遵循科学性的原则，一个理想的实验设计，除了要有正确的选材与设计理念以外，还应该要有一个科学的实验方法，只有科学严谨的实验方法才能够得到正确的实验结论。为此，教师在培养学生实验设计能力时要通过生物科学史来帮助学生掌握科学的实验方法，并且引导学生积极的动手参与实验活动，从中获取更多的实践机会，通过不断的实践来巩固自己的实验设计能力，提升自身的综合实验设计能力。

3 生物科学史在高中生物实验设计能力培养中的实践应用

高中生物教材中涉及的实验有很多，其中大部分的实验都是经过反复的推敲，并且得到了大众的认可，教师在生物课堂教学环节中想要培养学生自主实验设计的能力，首先要考虑到的问题就是如何帮助学生养成良好的实验设计意识，能够通过自己的理解去分析实验的过程以及想要得到的结论，并且從以往的实验设计中找到符合自己实验要求的选材或者实验方案[2]。

例如，教师在讲解绿色植物呼吸作用时，为了证明其呼吸作用最终的产物是二氧化碳，可以通过实验的方式来直观的向学生展示结果。首先，教师要向学生讲解实验的原理与设计思路，让学生对实验有一个初步的认识;然后，教师要将实验所用的材料与设备一一向学生展示，并且告知学生它们的用途以及用法;最后，教师要根据制定好的实验过程将实验进行下去。

实验开始时首先要使空气经过NaOH溶液，除去空气中所含有的CO2成分，然后再将净化后的空气通过Ca（OH）2溶液，用来检验空气中是否还含有CO2成分，最后再将空气注入装有绿色植物的暗箱或者密封瓶中，对其作遮光处理，为其创造呼吸作用的条件，让绿色植物释放CO2，待呼吸作用完成后将暗箱中的空气经过Ca（OH）2溶液，证实空气中的CO2是来自于绿色植物的呼吸作用。通过实验的开展能够让学生深刻的理解绿色植物的呼吸作用，并且能够起到加深印象的作用。除此之外，教师还可以引导学生亲自动手去进行实验，让学生通过实验去认识并且了解生物科学史对生物学科起到的重要意义，从而提高学生在课堂学习中的积极性，帮助学生掌握更多的生物实验理论基础与实验方法等，最终实现提升学生实验设计能力的目标，推动高中生物学科的实验教学发展。

4 结论

综上所述，在高中生物课堂教学中应用生物科学史进行教学，对于帮助学生掌握基本的生物科学研究方法、梳理生物实验设计过程，提高学生实验选材意识以及提高学生实验设计能力起到重要作用，具有良好的实践应用价值，应该被广泛推广与应用。

参考文献：

[1] 王雪.生物科学史在高中生物教学中的教育价值[J].现代交际，2019（06）：205+204.

[2] 刘同合.探究生物科学史在高中生物教学中的应用[J].华夏教师，2019.

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