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例谈利用生物科学史培养学生生物科学素养
摘要：提高科学素养是新课程改革的核心任务，生物科学史是提高科学素养的良好素材。本文通过光合作用的探究历程的教学及分析，说明可以通过不同形式的探究式教学，挖掘科学史中科学素养的素材，有针对性地培养学生生物科学素养。
关键词：光合作用探究历程培养生物科学素养
高中生物新的课程标准的目标是：面向全体学生，培养学生的科学素养，培养学生的探究能力。《普通高中生物课程标准》指出：生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观。主要是包括了三方面的内容：生物科学知识、生物科学方法和科学思想。同时《标准》指出：学习生物科学史能使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方法，学习科学家献身的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的。
如何在生物教学中发挥学生的主体性，引导学生通过生物科学史的学习，使生物科学素养的培养与生物科学史教育水乳交融地结合起来呢？下面，以《光合作用的探究历程》的教学为例，探讨科学史教学中的科学素养培养。
一、教学设计意图
光合作用的探究历程，如果只是照本宣科，或者简单的讲解，使得同学们对科学史的认识停留在对人物、时间、事件的记忆这样一个水平上，或者让学生单纯地了解科学结论和技术成果，这些做法不但不能从实质上提高学生的科学素养，而且还会增加课业负担，引起学生的反感情绪。
本节课以科学发现的先后顺序作为构建框架的主线，遵循科学家的探索思路，采用资料阅读、资料分析、学生讨论、设计实验等多元化教学方式，充分调动学生的积极性，将探究光合作用的各实验进行巧妙地连接过渡，自然引出化学反应的原料、产物，以及与物理学、化学发展的关系，同时贯穿实验设计的一般原则：单一变量原则、对照原则等，力求让学生体验科学探索的过程，理解科学的本质和科学研究的方法。
二、教学内容及过程
[设疑]植物为什么长大？所需营养物质来自哪里？
[投影]历史材料：公元前3世纪，古希腊学者亚里斯多德曾经提出：土壤是构成植物体的原材料。这一观点长期被捧为经典。
[设疑]此观点是否正确？怎样证实？
[投影]资料1．1642年比利时海尔蒙特实验：柳树的实验
[设疑]此实验的自变量是什么？因变量是什么？
在当时的情况下，此实验能得出什么结论呢？
[学生活动]思考讨论发言……
结论：水分是植物建造自身的原料。
[设疑]通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？
从植物生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？
[学生]讨论发言……
[引导提出问题]空气对植物的生长有影响吗？
[投影]资料2：英国普利斯特利实验(Flash动画演示实验过程)
[学生活动]思考讨论
1.几组实验的现象是什么？
2.有无植物的两组实验装置起什么作用？
3.该实验装置中玻璃罩有什么作用？（引导分析，并指出实验设计中的基本原则：对照、单一变量等）
3、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？
4、这个实验说明什么问题？
[学生活动]思考讨论回答问题……
学生回答是氧气，但要引导学生知道当时的知识条件，还没有研究出空气的成分，所以，当时的结论是：植物可以更新空气。
[讲述]有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊。
[设疑]为什么相同的实验结论相反呢？
植物在什么情况下可以更新空气呢？
[投影]资料3：1779年，荷兰的扬·英格豪斯经过500多次的实验，把带叶的枝条放到水里才能更新空气。
[讲述]这段资料表明：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。
那么植物吸收了什么气体，释放出什么气体？
直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确这一结果。可见生物科学的发展需要建立在其他学科的基础上。
在这个过程中,绿叶吸收的光能哪里去了?
[投影]资料4：1845年，德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律指出光能转化成化学能。
[设疑]化学能贮存在什么物质中？
[投影]出示资料5：萨克斯的实验（1864年）
[学生活动]分组讨论
第一组：暗处理的目的是什么？叶片一半曝光，另一半遮光，目的是什么？
第二组：碘蒸气处理叶片，目的是什么？这个实验成功证明了什么？
第三组：自变量、因变量是什么？
第四组：为何用一片叶子做实验，而不是用两片叶子做实验？
各小组展示讨论结果……
小组发言并进行补充，教师做鼓励性评价，并进行总结。
结合课件引导归纳每个实验结论，并同步板书：
[过渡]科学家们通过上述实验明确了光合作用的原料、产物及反应条件。但是，科学家对光合作用的研究并没有停止，又进一步提出了新的问题：产物中的O2来源是CO2还是H2O？
[问题]你的假设是什么？
[学生发言]……
学生的假设有三种，O2来自于C