淺談生物科學(xué)史教育在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的作用

[摘 要]傳統(tǒng)的生物學(xué)教學(xué)大多數(shù)是教師將前人已經(jīng)獲得的成果直接傳授給學(xué)生，使學(xué)生在很短時(shí)間內(nèi)間接地獲得許多現(xiàn)成的知識。但學(xué)生對前人如何獲取生物學(xué)知識的過程和方法缺乏了解，往往形成了“教師講知識，學(xué)生記知識，考試考知識”的被動的教學(xué)模式。生物科學(xué)史作為科學(xué)史學(xué)的一個(gè)門類，具有特殊而重要的教育功能。

[關(guān)鍵詞]生物學(xué)教學(xué)；生物科學(xué)史教育；學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

生物學(xué)教學(xué)中，教師不僅要使學(xué)生形成一定的生物知識體系，還應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)探索過程，形成對待科學(xué)的正確態(tài)度和價(jià)值觀。生物科學(xué)史蘊(yùn)含著科學(xué)思維及方法的多樣性和創(chuàng)造性，體現(xiàn)著科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是對學(xué)生全面進(jìn)行生物學(xué)教育的重要手段。所以，將生物科學(xué)史融入中學(xué)生物課的課堂教學(xué)，并力求做到通過在適當(dāng)?shù)恼鹿?jié)里有機(jī)整合相關(guān)知識的發(fā)現(xiàn)史實(shí)、相關(guān)生物學(xué)家的研究過程和生平經(jīng)歷等方面，再現(xiàn)人類對生物學(xué)知識的動態(tài)發(fā)現(xiàn)過程，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提高，并藉此滲透世界觀和方法論，愛國主義教育和辯證唯物主義教育。

一、利用生物科學(xué)史的教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

生活中人們都喜歡聽故事，因?yàn)楣适碌那楣?jié)扣人心弦，引人入勝。而生物科學(xué)史中就有許多小故事，可以吸引學(xué)生注意力，激發(fā)他們的求知欲望。比如在講伴性遺傳時(shí)，有的教師向?qū)W生講了歷史上著名的“皇家病”。英國的維多利亞女皇夫妻都未患血友病，他們有兩個(gè)兒子和四個(gè)女兒。大兒子奧波德因?yàn)榛佳巡≡缲?；另一個(gè)兒子愛德華健在并繼承了王位。兩個(gè)女兒分別同正常男人結(jié)婚，各生一個(gè)女兒。其中一個(gè)與沙皇尼古拉二世婚配生下一個(gè)患血友病的兒子，另一個(gè)嫁到西班牙皇室，也生了患血友病的兒子。從此，俄國的羅曼諾夫家族和西班牙的巴本家族都因?yàn)槿⒘司S多利亞女皇的外孫女而造成了血友病的遺傳。學(xué)生聽了故事，便急切地想知道“皇家病”蔓延的原因。這樣，學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)就產(chǎn)生了強(qiáng)烈的愿望，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，調(diào)節(jié)了大腦，減少了疲勞，教學(xué)效率也大大提高了。

二、利用生物科學(xué)史教育提高教學(xué)質(zhì)量，

促進(jìn)對知識的理解

科學(xué)史是貫穿整個(gè)文明史的線索，能為知識的綜合提供思路，能成為科學(xué)和哲學(xué)之間的媒介，并能名副其實(shí)地成為教育的基本原理。它把科學(xué)家的研究過程和研究結(jié)果——?jiǎng)屿o兩方面有機(jī)、內(nèi)在地結(jié)合起來，使學(xué)生興趣盎然地獲得相互聯(lián)系的、有來龍去脈和發(fā)展變化的生動知識。

用生物科學(xué)史促進(jìn)學(xué)生對知識的理解，針對教材中難以理解的重點(diǎn)問題或結(jié)論性敘述，適當(dāng)補(bǔ)充必要的生物科學(xué)史，會有助于學(xué)生對知識的理解。例如，通過介紹用不同的熒光染料標(biāo)記的抗體分別與小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞的膜抗原相結(jié)合，它們能分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將這兩種細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞時(shí)，開始一半呈綠色一半呈紅色，但在37℃下保溫40分鐘后，兩種顏色的熒光點(diǎn)就呈均勻分布了。這樣，學(xué)生便不難理解細(xì)胞膜的流動性了。講生態(tài)系統(tǒng)中能量流動時(shí)，不妨讓學(xué)生分析林德曼在一個(gè)衰老湖泊所做的生態(tài)研究資料，從具體的數(shù)據(jù)中領(lǐng)悟能量流動的基本原理。實(shí)踐證明，這是一條使學(xué)生“既會學(xué)、又學(xué)會”的有效途徑。

三、用生物科學(xué)史教學(xué)

進(jìn)行科學(xué)思想和科學(xué)方法教育

以往單向傳授知識型的教學(xué)方法把學(xué)生的思維局限起來，使他們往往思維路線單一，思維方法保守。只有打破這種傳統(tǒng)的習(xí)慣思維，才能在科學(xué)研究的進(jìn)程中有所突破，有所創(chuàng)新。生物學(xué)的發(fā)展史中不乏這種發(fā)散思維、逆向思維的生動實(shí)例。

引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)史中去發(fā)掘那些有利于完成科學(xué)探索過程的思想和方法是有益的。它可以使學(xué)生學(xué)習(xí)借鑒前人的研究思路和方法，大大提高分析、推理、預(yù)測、評估問題的能力。例如講“翻譯”時(shí)，介紹克里克1955年提出的“接頭假說”。先簡介當(dāng)時(shí)的知識背景，認(rèn)識到核糖體是裝配蛋白質(zhì)的場所，核糖體中還有許多的RNA（核糖核酸）且在化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上與DNA（脫氧核糖核酸）十分相象，DNA攜帶信息的作用被人們所接受并逐漸相信在核糖體上存在一種裝配蛋白質(zhì)的模板，該模板一定含有DNA攜帶的信息，但決不是DNA，因?yàn)镈NA始終存在于細(xì)胞核中。那么，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上一點(diǎn)也不像DNA或RNA的氨基酸為何能識別預(yù)先安排給它的準(zhǔn)確位置呢？然后引導(dǎo)學(xué)生沿著克里克的思維路線合理推理，大膽想象：假定存在于核糖體中RNA是這種模板，假如氨基酸本身不能識別RNA模板，那么為何不可以先在其上附著一些能識別RNA模板的物質(zhì)呢？RNA和DNA一樣能利用堿基互補(bǔ)來識別另一條鏈。所以有理由設(shè)想：氨基酸附著在一小段RNA上，而這小段RNA可以識別核糖體中某段核苷酸鏈，這樣不是可以按一定順序合成蛋白質(zhì)了嗎？克里克將這個(gè)吸引人的新思想稱為“接頭假說”，不久，便發(fā)現(xiàn)了tRNA（轉(zhuǎn)移RNA）的存在從而證實(shí)了接頭思想的正確性。根據(jù)已有的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造性地提出一些設(shè)想或假說，并以此作為工作的出發(fā)點(diǎn)去探索、實(shí)驗(yàn)，證實(shí)假說或推翻而建立新假說，這在科學(xué)中是很普遍的。教學(xué)中引入這些科學(xué)史內(nèi)容，使學(xué)生從中學(xué)習(xí)科學(xué)家如何工作、如何思考、如何處理問題，這對學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)方法的培養(yǎng)是大有裨益的。

新課標(biāo)明確指出，要使學(xué)生掌握生物科學(xué)的一些基本方法，因此，重視科學(xué)方法論教育，使學(xué)生學(xué)會如何通過觀察、分類、比較、確立關(guān)系、數(shù)量化、實(shí)驗(yàn)、解釋數(shù)據(jù)、下定義等獲得科學(xué)知識，應(yīng)成為教學(xué)的重要任務(wù)。而生物科學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)方法，例如，研究植物光合作用釋放的O2是來自于H2O還是CO2，范·尼爾通過研究紫硫細(xì)菌的光合作用發(fā)現(xiàn)：它是利用CO2和H2S做原料，產(chǎn)生的是 S而不是 O2。由此類比聯(lián)想到綠色植物光合作用中的 O2應(yīng)來自于 H2O。又如，1941年魯賓用同位素示蹤法，以含 1 8O的 H2O做光合作用原料，用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述結(jié)論。這其中就包含了類比思維和科學(xué)研究中的移植法。再如，孟德爾提出遺傳的兩個(gè)規(guī)律，就綜合運(yùn)用了簡化現(xiàn)象、分析、歸納、假說等方法。教學(xué)中我們有必要講授教材中的科學(xué)史內(nèi)容，讓學(xué)生不僅知道科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么，還能知道是怎樣發(fā)現(xiàn)的，使學(xué)生在對科學(xué)史的分析中受到方法論教育。

四、用生物科學(xué)史進(jìn)行創(chuàng)新意識教育

在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育的今天，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力成為目前的熱門話題。一部生物科學(xué)史，就是生物學(xué)家靠堅(jiān)韌不拔的毅力、刻苦奮斗的精神、艱苦卓絕的創(chuàng)新過程和輝煌燦爛的創(chuàng)新成就譜寫成的。無論達(dá)爾文進(jìn)化論的創(chuàng)立，還是現(xiàn)代分子生物學(xué)的形成，以及人類基因組的成功破譯，都是對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育的事實(shí)材料。達(dá)爾文歸納進(jìn)化理論、孟德爾研究遺傳定律等，都具體地昭示學(xué)生：創(chuàng)造與發(fā)明并不遙遠(yuǎn)，就在房邊屋角，在人們習(xí)焉不察的地方。不過，要讓學(xué)生明白，機(jī)遇只偏愛有心人?？茖W(xué)研究是不斷深入和拓寬的，需要獨(dú)創(chuàng)性。生物科學(xué)史實(shí)際上就反映了一些科學(xué)家從事創(chuàng)造活動的研究過程和方法?？茖W(xué)的發(fā)展道路中有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，接受教訓(xùn)，拓展思路，堅(jiān)持創(chuàng)新：這是前人在創(chuàng)造性活動中的共性，對于學(xué)生會有很大的啟迪。孟德爾之所以能發(fā)現(xiàn)遺傳的兩大規(guī)律，與他精心選用實(shí)驗(yàn)材料有關(guān)。但在孟德爾之前，不少科學(xué)家如奈特、高斯等也以豌豆做材料進(jìn)行過雜交實(shí)驗(yàn)，卻并沒有發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律。關(guān)鍵就在于孟德爾有科學(xué)的觀察和分析方法，他善于總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，認(rèn)為必須從最簡單的事物中去認(rèn)識真理。他在觀察時(shí)，對紛繁復(fù)雜的雜交現(xiàn)象，只看其一對性狀，而對其他性狀暫且不管，這就使研究對象大大簡化。孟德爾還開創(chuàng)性地將數(shù)學(xué)方法引入遺傳學(xué)研究中，這也是他成功的原因：將遺傳學(xué)從單純描述推進(jìn)到定量分析，開拓了遺傳學(xué)研究的新途徑，這就是獨(dú)創(chuàng)性。

五、生物科學(xué)史再現(xiàn)科學(xué)發(fā)展過程，

有助于認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)

《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分為八大部分，科學(xué)史和科學(xué)的本質(zhì)是其中之一?？茖W(xué)的大廈絕非一蹴而就，而是在無數(shù)次失敗后，科學(xué)先驅(qū)們不屈不撓的鉆研下不斷地構(gòu)建。21世紀(jì)的科學(xué)殿堂雖然已經(jīng)富麗堂皇，但是仍在添磚加瓦。真理總是相對的，沒有絕對的真理。有些理論尚不完善，有些假說尚待事實(shí)的支持。正如當(dāng)作為支柱的理論、學(xué)說不能支撐某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，必須對理論進(jìn)行修正。生物學(xué)的發(fā)展從來沒有脫離其他學(xué)科的滲透。生物科學(xué)史上無數(shù)的實(shí)例都受當(dāng)時(shí)其他學(xué)科水平的推動或制約。科學(xué)的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的、線性的，而是螺旋上升、不斷完善的。

例如，高中教材中有關(guān)酶的發(fā)現(xiàn)史的內(nèi)容，介紹了300年間人們對酶的認(rèn)識過程、探索方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)論及其分析，充分證實(shí)了這一點(diǎn)。

六、用生物科學(xué)史進(jìn)行科學(xué)態(tài)度、

價(jià)值觀教育以及愛國主義教育

結(jié)合科學(xué)史，向?qū)W生展示科學(xué)家在科學(xué)探索中體現(xiàn)出的實(shí)事求是、開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神和自由探索、民主討論、尊重事實(shí)和服從真理的科學(xué)態(tài)度，將會有助于學(xué)生形成對待科學(xué)的正確價(jià)值觀。具體地講，從事科學(xué)活動應(yīng)持的價(jià)值觀主要包括真實(shí)、自由、質(zhì)疑、獨(dú)創(chuàng)性、交流和合作。真實(shí)是進(jìn)行科學(xué)活動的最基本價(jià)值觀，尋求真實(shí)必然要重視自由探索和敢于質(zhì)疑，不能唯書、唯上，只能唯實(shí)。

素質(zhì)教育的一個(gè)重要方面，就是要培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義品質(zhì)。生物科學(xué)史中就包含著豐富的愛國主義內(nèi)容。在生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi) ，我國科學(xué)工作者取得了許多令人矚目的偉大成就，這些都可以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生愛國熱情。例如：1965年，我國科學(xué)家在世界上第一次合成了具有全部生物活性的蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素；1981年合成了具有全部生物活性的核酸——酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核酸。另外，在教學(xué)過程中還可以向?qū)W生介紹我國古代在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)方面的發(fā)明創(chuàng)造。以上這些都屬于當(dāng)時(shí)世界領(lǐng)先水平，是值得學(xué)生自豪的。它將激勵(lì)著我們的莘莘學(xué)子為了祖國的明天而勤奮讀書，使他們將來有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，為早日實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興而奮斗。

七、用生物科學(xué)史進(jìn)行科學(xué)精神、品質(zhì)和情感教育

科學(xué)品質(zhì)是一種非智力因素，它主要包括情感、意志、作風(fēng)、態(tài)度等方面。因?yàn)檫@些品質(zhì)具有強(qiáng)化學(xué)習(xí)過程的驅(qū)動作用，又對學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)具有控制調(diào)節(jié)的反作用。良好的科學(xué)品質(zhì)能使人樂于參與科學(xué)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐活動，并從中得到樂趣和滿足；能使人有堅(jiān)強(qiáng)的意志，表現(xiàn)出高度的自覺性、頑強(qiáng)性和自制性；還能使人具有謙虛謹(jǐn)慎、虛懷若谷的胸襟。有人曾說，第一流人物對于時(shí)代和歷史進(jìn)程的意義，在其道德品質(zhì)方面，也許比單純的才智成就方面還要大。

在生物科學(xué)史中就包含著許多關(guān)于生物科學(xué)家良好道德風(fēng)范的故事，這些故事無疑就是道德教育的良好素材。如在講孟德爾遺傳規(guī)律時(shí)向?qū)W生介紹：孟德爾用豌豆等材料做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律，寫的論文登在奧地利的一家地方性刊物上，但在當(dāng)時(shí)并未受到人們的重視。一個(gè)世紀(jì)后，有三位科學(xué)家（荷蘭的德弗里斯、德國的科論斯和奧地利原丘歇馬克）在各自互不知曉、也不知道孟德爾論文的情況下，各自做了類似于孟德爾的實(shí)驗(yàn)，并且都寫了相應(yīng)的論文，然而他們在查閱了過去這方面的文章時(shí)，都意外地看到了孟德爾的論文，三人在以后發(fā)表的文章中都把發(fā)現(xiàn)的榮譽(yù)讓給了孟德爾，而把自己的工作只說成是證實(shí)而已。這三位科學(xué)家不計(jì)個(gè)人名利、為人誠實(shí)的態(tài)度值得當(dāng)今學(xué)生學(xué)習(xí)。

科學(xué)情感主要是指對科學(xué)的熱愛，渴求科學(xué)知識，關(guān)心自然，對自然事物和所發(fā)生的現(xiàn)象具有好奇心，喜歡進(jìn)行觀察和探究；關(guān)心與社會密切相關(guān)的課題，具有社會責(zé)任感；努力追求真理，具有創(chuàng)新的欲望。科學(xué)情感在相當(dāng)大程度上對學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)知識起著遠(yuǎn)景動機(jī)的作用，同時(shí)也是他們將來走進(jìn)社會后為國家和人民貢獻(xiàn)力量，為人類造福的內(nèi)在驅(qū)動力之一。對教學(xué)過程而言，它是指引和維持師生的教學(xué)行為，排除教學(xué)過程中遇到的障礙，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)的必要保證之一。

在教學(xué)“生物進(jìn)化學(xué)說”這節(jié)內(nèi)容時(shí)，進(jìn)行科學(xué)情感教育的著眼點(diǎn)是：通過對達(dá)爾文生平的介紹，突出強(qiáng)調(diào)達(dá)爾文對自然的熱愛、好奇、觀察和探究。達(dá)爾文對生機(jī)盎然的大自然有著濃厚的興趣，他常津津有味地觀察蝴蝶、蜜蜂、螞蟻等小昆蟲的生活習(xí)性。一次，他在郊外捕捉昆蟲時(shí)，他的兩只手上已各抓了一只昆蟲。這時(shí)他又看到了另一只以前沒有見過的昆蟲，他毫不猶豫地將一只放進(jìn)嘴里，以便騰出一只手去捉那只昆蟲。他也酷愛旅行、打獵、釣魚、捉小老鼠。他的臥室中擺滿了親手搜集來的各種昆蟲、植物、貝殼等生物標(biāo)本，看上去像是一個(gè)小博物館。在大學(xué)里他雖然學(xué)的是醫(yī)學(xué)和神學(xué)專業(yè)，但卻把主要精力投入大自然的懷抱，熱衷于植物、動物和地質(zhì)學(xué)的研究。可見，達(dá)爾文的成就與他對大自然的濃厚興趣是密不可分的。通過這些介紹，使學(xué)生產(chǎn)生情感的共鳴和轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、熱愛科學(xué)的情感。

生物科學(xué)史教育在中學(xué)生物學(xué)課堂中的作用是不可低估的，教師在利用相關(guān)素材時(shí)要注意教學(xué)的策略，使其與教材和課堂融為一體，自然地呈現(xiàn)出來。在將生物科學(xué)史整合入課堂時(shí)，教師可以按一定順序有條理地向?qū)W生介紹某個(gè)生物學(xué)事件。例如，講細(xì)胞器的時(shí)候可以講某些細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)史及命名根據(jù)，根據(jù)情況可以在介紹之后帶領(lǐng)學(xué)生對該史料進(jìn)行分析和點(diǎn)評。又如，在講維生素對人的生理作用時(shí)，順便提及人類對維生素的認(rèn)識過程。教師可以這樣組織教學(xué)：“人們對于維生素的認(rèn)識，也是由不知到知，由知之甚少到知之較多。在一次長時(shí)間的航海過程中，大批海員患了腳氣病，這時(shí)人們首先想到的是細(xì)菌導(dǎo)致腳氣病的發(fā)生。因?yàn)槟菚r(shí)人們想到的是，疾病的發(fā)生是由于細(xì)菌的存在或是由于毒物的存在，總之是由于多了一種東西才發(fā)生疾病的，沒有認(rèn)識到是因?yàn)樯眢w內(nèi)缺少一種微量物質(zhì)。通過臨床診斷治療實(shí)驗(yàn)和大量的動物飼養(yǎng)試驗(yàn)，才發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這種疾病的原因是身體里少了一種物質(zhì)，它就是硫胺素（VB1）。從此，人們認(rèn)識了維生素，也改變了人們的習(xí)慣思維?！蓖瑯樱處熞部梢砸龑?dǎo)學(xué)生從生物學(xué)的某些發(fā)現(xiàn)歷程去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，讓學(xué)生有更多的互動。

（責(zé)任編輯 甘 璐）