高中《生物》教學(xué)中的科學(xué)史教育

李文波

[摘 要]:科學(xué)素質(zhì)教育是全面發(fā)展教育的核心。學(xué)生應(yīng)具有的科學(xué)素質(zhì),既包括掌握一定的科學(xué)基礎(chǔ)知識,也包括掌握一定的科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?！渡铩方虒W(xué)中可以通過科學(xué)史,對學(xué)生進行科學(xué)方法教育和科學(xué)精神教育。

[關(guān)鍵詞]:生物教學(xué) 科學(xué)史 科學(xué)方法 科學(xué)精神

當(dāng)前,我國基礎(chǔ)教育改革正全面實施。生物學(xué)科所特有的學(xué)科特點,決定了它在對學(xué)生實施全面發(fā)展的教育中有著不可替代的作用,而科學(xué)素質(zhì)教育是全面發(fā)展教育的核心。學(xué)生應(yīng)具有的科學(xué)素質(zhì),既包括掌握一定的科學(xué)基礎(chǔ)知識,也包括掌握一定的科學(xué)方法,具有學(xué)習(xí)科學(xué)、研究問題的態(tài)度并用科學(xué)的觀點對待、探索事物以及實事求是的科學(xué)態(tài)度和精神,具有關(guān)心自然、關(guān)心社會的情感。生物學(xué)史中蘊含著真實生動、豐富多彩的創(chuàng)設(shè)問題情境的素材,閃爍著前輩學(xué)者智慧的光芒,體現(xiàn)著求索真理的艱辛。如果在教學(xué)中細(xì)心體會、用心挖掘,對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)很有幫助。本文將就這一問題談一談自己的做法。

一、通過科學(xué)史,進行科學(xué)方法教育

生物科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),其概念、模型、原理、定律、公式,都來自于客觀的大量實踐,來自于眾多學(xué)者的科學(xué)研究。

1.教育學(xué)生重視現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在生物學(xué)上的應(yīng)用?！都?xì)胞》一章的引言中指出,近幾十年來,由于電子顯微技術(shù)以及近代物理學(xué)和化學(xué)的新技術(shù)在細(xì)胞研究上的廣泛應(yīng)用,特別是近年來分子生物學(xué)概念與方法的引入,促使對細(xì)胞的研究進入更加深入的階段,并且取得了迅速發(fā)展。又如講到細(xì)胞分裂間期時,提到近年來利用放射性同位素標(biāo)記自顯影技術(shù),證明了間期細(xì)胞的最大特點是完成DNA分子的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。再如講光合作用過程時,介紹美國科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法,用氧的同位素18O分別標(biāo)記H₂O和CO₂進行光合作用實驗,科學(xué)地證明光合作用釋放的氧全部來自水。通過以上諸多事例,教育學(xué)生注重自身全面發(fā)展,努力學(xué)習(xí)各學(xué)科的知識技能,在以后的學(xué)習(xí)和工作中重視不同學(xué)科知識的融合、滲透。

2.教育學(xué)生重視理解科學(xué)研究的過程和方法。研究生物學(xué)最基本的方法有觀察法、實驗法和調(diào)查法,其中實驗法更是基礎(chǔ)。教學(xué)中有意向?qū)W生滲透這種方法的基本環(huán)節(jié):觀察現(xiàn)象→提出問題→做出假設(shè)→設(shè)計實驗→完成實驗→檢驗假設(shè)→得出結(jié)論。通過向?qū)W生介紹前人的研究、實驗過程,啟發(fā)學(xué)生根據(jù)實驗過程中的現(xiàn)象如何提出問題,得出結(jié)論,以訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和研究方法。如講述“微生物的類群”一節(jié)的引言時,介紹17世紀(jì)荷蘭學(xué)者列文虎克用自制的顯微鏡觀察肉眼看不到的微生物,發(fā)現(xiàn)剛收集來的雨水里并沒有微生物,而收集幾天后的雨水里就有很多,因此他得出結(jié)論,風(fēng)能將空氣灰塵中的微生物帶入水中,微生物和動物一樣有完整的繁殖過程。講“生物的進化”時,介紹微生物學(xué)的奠基人——法國巴斯德于1857年所做的著名的曲頸瓶試驗。該實驗徹底推翻了生命的自然發(fā)生說并建立了胚種學(xué)說,誘導(dǎo)學(xué)生體會前人獨具匠心的實驗設(shè)計和實驗過程中體現(xiàn)的那種追求科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的精神。此外還有“酶的發(fā)現(xiàn)”、“光合作用的發(fā)現(xiàn)”、“生長素的發(fā)現(xiàn)”、“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗”、“植物的組織培養(yǎng)”,等等。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),一方面,使學(xué)生掌握一定的科學(xué)基礎(chǔ)知識,另一方面,也使他們掌握一定層次的科學(xué)方法。

二、通過科學(xué)史,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)精神是指在研究和學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出來的那種自覺執(zhí)著、團結(jié)協(xié)作、頑強勤奮、實事求是甚至冒險的情感、態(tài)度與價值觀。讓學(xué)生重溫科學(xué)家當(dāng)年的研究歷程,“遭遇”前輩們曾經(jīng)經(jīng)歷過的困境,體驗類似的心理沖突。這樣能使學(xué)生在主動探究中培養(yǎng)自己科學(xué)的思維方法,同時認(rèn)識到,探究并不神秘,而探究的過程是曲折艱辛的。在未知中求索,不可能一帆風(fēng)順,更可能“千呼萬喚不出來”,生物學(xué)發(fā)展史上,許多創(chuàng)新成果是在逆境中誕生的,經(jīng)受了無數(shù)次失敗和打擊,更有甚者奮斗一生卻終不得志。

1.教育學(xué)生勤奮頑強、敬業(yè)奉獻、甘于寂寞、矢志不渝的科學(xué)精神。講雜交育種時,向?qū)W生介紹“雜交水稻之父”袁隆平教授在文革期間頂住政治壓力,與他的助手常年在野外奔波,水稻揚花的中午,頂著烈日,仔細(xì)尋找著幾萬分之一的雄性不育水稻。為了克服栽培稻種親緣關(guān)系近,雜交優(yōu)勢不顯著的缺點,多次南下海南,尋找遠(yuǎn)緣的野生雄性不育稻。1970年秋,他的助手李必湖終于在一塊沼澤地里發(fā)現(xiàn)了一株花粉敗育的野生稻!為加快研究進程,袁隆平把研究思路和成果無私的公布給了全國的同行,經(jīng)過103個單位的300多名專家的協(xié)同攻關(guān),1975年,世界第一批雄性不育雜交稻種終于在中國誕生!消息傳出,全世界的炎黃子孫都感到揚眉吐氣。再如,加拿大的年輕醫(yī)生班廷發(fā)現(xiàn)胰島素的過程中,同樣克服了極大困難:實驗室潮濕、悶熱;多數(shù)實驗狗由于傷口感染而死亡;經(jīng)費枯竭,為了繼續(xù)研究不得不搭上自己的生活費;兩位助手之一中途辭別;女友承受不了壓力也離他而去。就是在這樣的逆境中班廷堅持實驗,終于因發(fā)現(xiàn)了胰島素而獲得1923年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎。通過這些事例教育學(xué)生成功的取得要靠勤奮頑強的意志和持之以恒的求索。相比之下,學(xué)習(xí)中的一些困難就顯得微不足道,從而增強了學(xué)生戰(zhàn)勝困難的決心和勇氣。也使他們懂得,科學(xué)并不神秘,只要善于發(fā)現(xiàn),勇于探索,就能取得成功。

2.教育培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、善于合作的團隊精神。生物學(xué)家本身就是善于發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題的典范。生物學(xué)史中很多學(xué)者在科學(xué)探索的艱辛過程中表現(xiàn)出來的治學(xué)態(tài)度、合作精神是留給人們的寶貴財富。例如講DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)時,向?qū)W生介紹美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(xué)家克里克的事跡。20世紀(jì)50年代初,世界上有三個研究小組圍繞DNA結(jié)構(gòu)的研究展開了一場激烈的競爭。他們分別是美國加州理工學(xué)院的鮑林小組,英國倫敦皇家學(xué)院的維爾金斯小組和英國劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室的沃森、克里克小組。ト個小組中沃森和克里克不僅資金、設(shè)備是最差的,而且在DNA方面所具備的知識也是最差的,起步也最晚,卻最終獲得了成功。在創(chuàng)立模型的過程中,他們博采眾長,注意及時吸收和借鑒別人,如鮑林、維爾金斯、富蘭克林、查哥夫的最新研究成果,同時也得到了正是同一研究領(lǐng)域的競爭對手的無私幫助,加之邏輯推理與實驗的有機結(jié)合,自主創(chuàng)新的學(xué)術(shù)氛圍,這一切使得兩位年輕的科學(xué)家從1951年秋到1953年2月,僅用了18個月就創(chuàng)立了雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。他們的默契配合,作為跨國界、跨學(xué)科的科學(xué)家合作的典范,在科學(xué)界傳為佳話,也為科學(xué)無國界的精神做出了最完美的注解。這一偉大發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著生物科學(xué)從此進入了分子生物學(xué)時代,它和量子力學(xué)、相對論被視為20世紀(jì)最富創(chuàng)新力的三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。再如單克隆抗體的制備同樣體現(xiàn)了團結(jié)協(xié)作精神的重要。通過這些教育學(xué)生加強彼此間的互助合作,取長補短,共同進步。

總之,在實際教學(xué)中一定要注意挖掘教材資源,把握教材特點,腳踏實地落實科學(xué)素質(zhì)教育。