利用科學史促進高中生物核心概念建構的策略研究

張志杰

(鹽城市田家炳中學，江蘇鹽城，224000)

一、利用科學史促進核心概念建構的方法

生物課程的學習進入高中階段后，學生會接觸到越來越多的生物學概念。有些概念對于初學者而言理解起來并不太容易，然而概念的準確掌握卻是學好這門課程的基礎，也是展開后續(xù)更為深入的知識探究的前提。想要深化學生對概念的理解與認知，以科學史為切入點不失為一種好方法。利用科學史展開概念教學時，首先需要做好概念教學的有效建構，要讓與概念相關的科學史能夠清晰地為學生呈現(xiàn)。這不僅能夠讓學生了解某個特定生物學概念的形成過程，也能夠讓學生從科學史中認識到特定概念在不同時期的發(fā)展情況。

“細胞”是生物學中一個非常核心的基礎概念，對于這個概念有良好的掌握與認知對于后續(xù)相關知識的學習非常重要。在高中生物課本中，關于細胞的認識是很重要的一個章節(jié)，這一章內容的學習會讓學生對各個細胞器的功用有良好的認知，同時，也會讓學生認識到這些細胞器是如何協(xié)同維持整個細胞的生命活力的。為了讓學生更好地理解細胞的定義，筆者會借助科學史讓學生首先了解這個概念形成與發(fā)展的歷程。

羅伯特·虎克：英國人，細胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)許多規(guī)則的“小室”，并把“小室”稱為cell——細胞。

列文虎克：荷蘭人，他用自制的顯微鏡進行觀察，對紅細胞和動物精子進行了精確的描述，但沒用“細胞”來描述其發(fā)現(xiàn)。

19世紀30年代，德國植物學家施萊登和動物學家施旺提出了細胞學說，指出細胞是一切動植物結構的基本單位。

維爾肖：德國人，他在前人研究成果的基礎上，得出“細胞通過分裂產生新細胞”的結論。

從這段科學史中，學生能夠感受到細胞這個概念由來已久，在生物學的發(fā)展過程中很早就展開了對這個概念的探究。同時，學生也能夠認識到關于細胞研究的一些重要階段：從細胞的發(fā)現(xiàn)到概念還未形成時對細胞的描述，最后到細胞學說的提出直至后期的進一步完善。雖說細胞只是生物學中一個最基礎的概念，然而這個概念的提出與演進卻經歷了一段著實漫長的歷程。對這段科學史的理性認知不僅能夠讓大家對細胞這個概念的由來有較好的把握，也能夠深化學生對這個概念的認識。這個過程為后續(xù)知識的學習打下了堅實的基礎。

二、利用科學史促進核心概念建構的層次

在利用科學史展開生物相關概念的教學時，要注重層次建構。有些生物學概念看似簡單，但其形成過程可能非常漫長，不僅如此，早期對這個概念或者相關物質的研究也可能會極其復雜與不易。前人的研究不僅為生物學的發(fā)展打下了堅實的基礎，也為相關概念的教學提供了很有價值的素材。有些生物學概念的形成過程十分復雜，對于有些物質的研究也耗費了前人很多心力，這些都被很好地記錄在了科學史中。對于科學史的學習既能讓學生了解到相關概念的形成過程，也能讓其認識到前人在研究概念時所付出的心血。這不僅是一種知識教學，也能夠潛移默化地讓學生感受到治學的精神。

現(xiàn)在我們都知道DNA是細胞的遺傳物質，它不僅會決定生物體的基本性狀，也是決定生物體一些最為重要特征的遺傳密碼。科學家對這個概念的研究經歷了非常漫長的過程，從最早對這種物質的探究到逐漸弄清楚其作用，科學家進行了大量繁瑣復雜的實驗。在學習這個概念時有必要讓學生了解這段科學史，這不僅能夠讓學生了解這個概念的形成過程，這個過程中的一些有代表性的實驗研究也是這節(jié)課的教學重點。

1928年，英國科學家格里菲思通過實驗推想，已殺死的S型細菌中含有某種“轉化因子”，使R型細菌轉化為S型細菌。(體內轉化實驗)

1944年，美國科學家艾弗里和他的同事通過實驗證明上述“轉化因子”為DNA，也就是說DNA才是遺傳物質。(體外轉化實驗)

1952年，赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細菌的實驗證明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質是DNA，而不是蛋白質。

在給學生逐層介紹這段科學史時，筆者有意識地讓學生進一步了解各個階段所涉及的一些核心實驗。這些實驗富有代表性，對每個階段實驗的剖析能夠幫助學生形成科學研究的一般思路。這樣的教學過程不僅富有層次性，而且能夠讓學生在清晰思維的指引下更好地掌握相關生物學概念。

三、利用科學史促進核心概念建構的一般教學步驟

在利用科學史展開生物學核心概念的教學時，教學步驟的有效建構很重要?？茖W史的學習很容易讓學生覺得枯燥乏味，無法激起學生的學習興趣。然而，如果能夠改善史料的呈現(xiàn)方式，讓科學史中的某些內容貼近學生所熟悉的生活，這樣就往往容易被學生接受。此外，教師還可以對不同階段的科學史做深入挖掘，通過有效教學步驟的設置讓學生更深入地了解在科學發(fā)展的進程中特定生物學概念所發(fā)生的特定變化。這既能夠讓教學過程更為豐富，也能夠深化學生對概念的理解。

“內環(huán)境”和“穩(wěn)態(tài)”是兩個相互關聯(lián)的生物學概念，這兩個概念的發(fā)現(xiàn)過程也有內在的聯(lián)系。筆者首先給學生簡要介紹兩個概念的發(fā)現(xiàn)經過。

貝爾納：法國人，1857年，他提出“內環(huán)境”的概念，并推測內環(huán)境的恒定主要依賴于神經系統(tǒng)的調節(jié)。

坎農：美國人，1926年，他提出了“穩(wěn)態(tài)”的概念，并提出了穩(wěn)態(tài)維持機制的經典解釋，即內環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經調節(jié)和體液調節(jié)的共同作用下，通過機體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調統(tǒng)一而實現(xiàn)的。

在初步介紹科學史的發(fā)展歷程時，筆者有意識地對每個過程展開深入挖掘。例如，“內環(huán)境”概念在提出時的具體經歷如何？“穩(wěn)態(tài)”的概念又是如何在“內環(huán)境”的概念基本確認后慢慢被人們認識與發(fā)現(xiàn)的？這些介紹不僅是對概念的拓寬與延伸，也能夠加深學生對概念的接受程度。

在介紹完這些科學史后，筆者進一步將學生引入到現(xiàn)代環(huán)境中來，向學生強調：神經—體液—免疫調節(jié)網絡是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調節(jié)機制。這不僅深化了概念教學，也能夠讓學生對剛剛學過的概念有良好的應用。

在借助科學史展開生物學概念的教學時，做好教學步驟的設計很重要。良好的教學步驟不僅能讓教學有針對性地展開，也能更好地挖掘科學史中有價值的史料，進而為概念教學提供好的素材，深化學生對概念的理解與掌握。

科學史不僅能夠讓我們認識一門學科的發(fā)展歷程，以科學史為依托也能夠很好地展開生物學中某些核心概念的教學。在利用科學史進行概念教學時要注重教學方法的選取，教學過程應當富有層次性。此外，教學步驟的設置也很重要，良好的教學步驟不僅能夠讓概念教學有針對性地展開，也能夠更好地挖掘科學史中一些有價值的史料。這些方法都有利于科學史輔助生物學概念教學的開展。

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