还原科学史实验在高中生物科学史教学中的应用研究

摘要

当代世界范围内的科学教育改革中，重视科学史教育已成为美国等发达国家科学教育改革的方向，强调生物科学史教学和科学本质的学习是培养学生生物学核心素养的良好途径。但学生对生物科学史的学习往往只是停留在了解水平，缺乏对科学史价值及作用的认识。生物学科学史描述科学家进行科学探究的过程和方法，蕴含了丰富的科学思想和科学探究方法等教育资源，还原科学史实验有助于学生对科学本质的理解，形成尊重科学事实的态度，养成批判性思维，促进科学探究能力的提升。 本研究对比分析新旧课程标准对科学史教学和科学本质学习的教学建议，拓展教材中适合教授科学本质的例子。阐述科学史在高中生物人教版教材中的分布情况，分析科学史模块中经典科学史实验的逻辑关系，挖掘其教学价值。 调查实习学校学生对还原科学史实验的态度和评价，结果表明大多数学生期待生物科学史教学以还原科学史实验的方式来开展。分析贵阳市2018~2019年高三统考考试中学生科学史实验设计思路的答题情况，得出学生科学探究能力、学科交叉综合能力和科学技术手段掌握能力有待提高的结论，提出还原科学史实验有利于学生科学探究能力的培养、促进学生理解科学本质的观点。 以科学史发展历程为主线，选取高中生物人教版必修1“细胞学说建立过程”、“关于酶本质的探索”、“光合作用的探究历程”3个科学史内容，探索培养学生科学探究能力和促进学生对科学本质理解为目的的还原科学史实验教学，并依据学生还原科学史实验时的教学实录来撰写相应的教学案例，本研究的结果不仅丰富了高中生物科学史的教学资源和科学史实验资源，也为今后进一步探索高中生物科学史教学改革提供理论依据和实践参考。

目录

1 绪论

1.1 问题的提出

1.1.1 时代与科技变革对科学教育提出的挑战

1.1.2 科学史和科学史实验教学在高中生物教学中的意义

1.1.3 还原科学史实验在科学史教学中的教学价值

1.1.4 高中生物科学史教学当前存在的问题

1.2 研究现状

1.2.1 科学史教学的前期发展

1.2.2 科学史教学在高中生物学教学中的研究

1.2.3 还原科学史实验教学的发展研究

1.3 研究内容

1.4 研究意义

1.5 研究方法

1.5.1 文献分析法

1.5.2 内容分析法

1.5.3 问卷调查法

1.5.4 教学实验法

1.5.5 案例分析法

2 概念界定和理论基础

2.1 概念界定

2.1.1 科学史

2.1.2 生物科学史

2.1.3 还原科学史实验

2.2 理论基础

2.2.1 建构主义教学理论

2.2.2 情境学习理论

2.2.3 发现学习理论

2.2.4 探究性学习理论

2.2.5 PBLs学习理论

3 科学史实验在科学史教学中应用的教材分析

3.1 新课标对高中生物科学史教学和科学本质的要求

3.1.1 生物科学史

3.1.2 科学本质

3.2 人教版高中生物教材科学史分析

3.2.1 高中生物教材科学史的具体分布

3.2.2 科学史模块中科学史实验的逻辑分析

4 还原科学史实验在高中生物科学史教学中的实践研究

4.1 学生对还原科学史实验的态度和评价调查分析

4.1.1 调查目的及内容

4.1.2 调查对象

4.1.3 调查结果

4.2 学生科学史实验设计能力分析

4.2.1 科学史实验题设计的分析

4.2.2 学生科学史实验设计的能力现状分析

4.3 还原科学史实验的教学原则

4.3.1 尽可能重现原始的实验

4.3.2 质疑已被接受的实验方法和技术

4.3.3 注重探究延伸实验

4.4 还原科学史实验在科学史教学中的实施

4.4.1 实施过程

4.4.2 实施对象

4.4.3 实施评价

4.4.4 实施案例1 细胞学说建立的过程

4.4.5 实施案例2 关于酶本质的探索

4.4.6 实施案例3 光合作用的探究历程

5 讨论

5.1 基于科学史实验的教材分析

5.2 基于还原科学史实验的调查

5.3 基于学生科学史实验设计题的分析

5.4 基于还原科学史实验的教学实施研究

5.4.1 有利于学生理解科学本质

5.4.2 有利于学生科学探究能力的培养

5.4.3 有利于学生批判性思维的培养

5.4.4 有利于激发学生对科学探究的好奇心

5.4.5 有利于学科交叉知识的渗透

5.5 建议

5.5.1 搜集科学史资料，精选科学史实验

5.5.2 还原科学史实验，探究实验相关问题

5.5.3 突破教学时间的局限，规划实验开展顺序

5.5.4 结合多种教学方法，促进学生更好地体验科学史

5.6 展望

参考文献

附录

附录一 新旧课标科学史教学建议比较表

附录二 新旧课标对教材内容选择的比较表

附录三 还原科学史实验的科学史教学调查问卷（学生）

附录四 学生对还原科学史实验的建议和想法（手写）

附录五 素养水平划分标准说明表

附录六 【细胞学说建立的过程】教学实录

附录七 【关于酶本质的探索】教学实录

附录八 【光合作用的探究历程】教学实录

致谢

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