生物科學(xué)史實(shí)與生物教學(xué)

朱巧干　陳洪根

在生物科學(xué)發(fā)展過程中，不少科學(xué)家可謂耗盡了畢生的精力，碩果累累的同時(shí)也為后人留下了許多動(dòng)人的史實(shí)：有的是構(gòu)思縝密獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)，有的是令人蕩氣回腸的史話，有的是日常中孜孜以求終獲成功的范例，當(dāng)然也有多種因素造成的失敗及至悲劇等。如今，這些科學(xué)史實(shí)不少已成為傳播久遠(yuǎn)、影響重大的故事與佳話。教學(xué)實(shí)踐表明，在課堂教學(xué)中教師把握契機(jī)，適時(shí)運(yùn)用生動(dòng)、感人的科學(xué)史實(shí)故事對(duì)學(xué)生進(jìn)行滲透、灌輸，往往能收到奇特的效果。

1 培養(yǎng)崇尚科學(xué)──血染的實(shí)驗(yàn)報(bào)告介紹

孟德爾8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)、達(dá)爾文5年的環(huán)球考察是他們揭示遺傳的基本定律、生物進(jìn)化論的重要里程碑，他們的成功與他們對(duì)科學(xué)的執(zhí)著與摯愛密不可分。為了培養(yǎng)學(xué)生崇尚生物科學(xué)，每當(dāng)講到這部分內(nèi)容，筆者對(duì)歷屆學(xué)生講得最多的就是關(guān)于美國科學(xué)家卡爾·施密特的真實(shí)事例：有次在觀察一條美洲蛇時(shí)，他不幸被蛇咬傷，由于受當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貤l件限制，不可能進(jìn)行有效治療。在生命的彌留之際，他以驚人的毅力記錄下自己被毒蛇咬傷后的反應(yīng)：“體溫迅速升到39.5℃”“胃劇痛、燥熱、耳鳴”“睜眼時(shí)眼皮痛”“四小時(shí)后，我的創(chuàng)口、鼻子、嘴開始出血”“視力開始模糊了，都快看不見體溫表了，情況非常糟糕”。最后，他這樣記錄到：血從鼻子和嘴里流出來，軟弱無力，但疼痛感消失了，估計(jì)可能是腦部開始出血了……在生命受到嚴(yán)重威脅之時(shí)，他首先想到的是自己怎樣能為人類做好蛇毒發(fā)作后的第一手資料記錄，為將來的攻克做好鋪墊?？梢哉f，他把自己的全部奉獻(xiàn)給了人類，這記錄就是用血和生命書寫的。每當(dāng)筆者講到這方面事例時(shí)，教室里鴉雀無聲，學(xué)生無不動(dòng)容，之后又嘖嘖稱贊。不少學(xué)生感嘆到：科學(xué)真正是至高無上的，許多前人為了科學(xué)可以獻(xiàn)出一切，甚至生命，而當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展，就依靠我們這代人了。

在教學(xué)過程中，教師借助教學(xué)過程的點(diǎn)滴細(xì)節(jié)和微妙處理可以凈化學(xué)生心靈，既避免了長篇大論的說教，也可潛移默化地修煉學(xué)生崇尚科學(xué)之德，培養(yǎng)學(xué)生探索求真的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，從而為他們掌握、利用、探索生物學(xué)的奧秘做好鋪墊。

2 注重學(xué)以致用──噬菌體的應(yīng)用介紹

學(xué)生懷著極大興趣來學(xué)習(xí)生物課程。如果教師在教學(xué)中只一味地講授枯躁的知識(shí)，必然使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)失去了興趣。教師要讓學(xué)生感覺到他們學(xué)習(xí)的東西在實(shí)際生活中有用處。如，每當(dāng)講到噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者都會(huì)舉如下事例：1985年5月26日深夜，上海的一位叫邱財(cái)康的煉鋼工人被超過1 000℃沸騰的鋼水嚴(yán)重?zé)齻?，急送醫(yī)院搶救。不久，創(chuàng)口上出現(xiàn)了一層淡綠的顏色，這是一個(gè)危險(xiǎn)的信號(hào)，它意味著一種生命力很強(qiáng)的細(xì)菌──綠膿桿菌開始在創(chuàng)面上繁殖了，如果綠膿桿菌進(jìn)入血液，生命就十分危險(xiǎn)。當(dāng)時(shí)對(duì)付綠膿桿菌只有一種抗菌素──多黏菌素，經(jīng)飛機(jī)從廣州調(diào)來了多黏菌素后，綠膿桿菌很快被打退。但不久，創(chuàng)面上又重新出現(xiàn)了綠色的膿液，綠膿桿菌又重新繁殖起來了，這說明綠膿桿菌對(duì)多黏菌素已經(jīng)產(chǎn)生了抗藥性，抗菌素已失去了作用。這時(shí)，醫(yī)生們向細(xì)菌學(xué)家求援，細(xì)菌學(xué)家立即投入戰(zhàn)斗──尋找綠膿桿菌的噬菌體！先在患者的膿液中尋找未果，后發(fā)動(dòng)醫(yī)學(xué)院的學(xué)生從糞池中尋找，終于，一滴含有噬菌體的濾液滴入長滿綠膿桿菌的混濁培養(yǎng)液中，立刻就轉(zhuǎn)成清澄透明，制服綠膿桿菌的武器終于找到了，邱財(cái)康得救了！

教師提出問題：多黏菌素一開始能制服綠膿桿菌，為什么后來不能？噬菌體與細(xì)菌是什么關(guān)系？噬菌體為什么能對(duì)付細(xì)菌？其原理是什么？這么重要的噬菌體最早又是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢（這又可以引出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一段佳話）？

每當(dāng)講到達(dá)爾文進(jìn)化理論、生物種間關(guān)系、DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)時(shí)，都會(huì)引用上述故事。學(xué)生們一個(gè)個(gè)凝神定氣，一雙雙目光聚焦講臺(tái)，其情其景真讓人感動(dòng)?！凹S池中的東西也能救命”，這對(duì)學(xué)生的影響太大了。他們感慨：這個(gè)世界看來永遠(yuǎn)是未知大于已知，值得我們?nèi)ヌ骄康臇|西太多。其實(shí)，只要留心觀察積累，生活中這樣的事例太多了：如罐頭食品的蓋上往往印有“如發(fā)現(xiàn)蓋子鼓起，請(qǐng)勿選購”的字樣；使用加酶洗衣粉時(shí)需要用溫水；不適宜在林中進(jìn)行晨練，等等。

如果教師能常選取身邊的生動(dòng)事例教育引導(dǎo)學(xué)生，無疑學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)就有了更大的動(dòng)力，所學(xué)知識(shí)也會(huì)更加鮮活、牢靠。

3 剖析熱點(diǎn)事件──提升學(xué)生學(xué)科悟性

生活中重大的公共事件往往給人類帶來非常巨大的影響，人們對(duì)此做出的思考是深刻與長遠(yuǎn)的。近年來，我國遭遇了幾次慘痛的巨大破壞性地震事件，人們不得不總結(jié)、思考地震中的一些現(xiàn)象。課堂上，教師可以這樣引導(dǎo)：（1） 人們對(duì)歷次震后的救援工作進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)不同類型的人在遭遇絕境時(shí)，身體的抗擊能力不同。如在地震發(fā)生后200多h，仍有一些生命被救出，但這些救治對(duì)象中，老年人特別多。你能總結(jié)出老年人耐受性更強(qiáng)與細(xì)胞代謝知識(shí)的關(guān)聯(lián)嗎？（2） 可從這種現(xiàn)象聯(lián)系細(xì)胞分裂的相關(guān)知識(shí)嗎？（3） 地震后十多天后才發(fā)現(xiàn)許多尸體，由于高溫等環(huán)境因素的影響，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時(shí)，這些尸體有不少已無法辨認(rèn)，你能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決這一問題嗎？（4） 震后某些地區(qū)人口密度大量下降，聯(lián)系種群數(shù)量特征，如何分析？（5） 地震的發(fā)生往往與其他惡劣天氣相伴而行。如汶川地震時(shí)，災(zāi)區(qū)雨水頻繁，大到暴雨的天氣時(shí)有出現(xiàn)，人們常常饑寒交迫。此時(shí)，人體參與調(diào)節(jié)的主要激素有哪些？（6） 在地震發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，不少動(dòng)物的生存也面臨嚴(yán)重威脅。在一個(gè)氣候和環(huán)境多變的災(zāi)區(qū)中，有利于生存和發(fā)展的種群有什么特點(diǎn)？

客觀地說，上述問題涉及的知識(shí)背景并不復(fù)雜，但如果教師將這些與給人類帶來重大災(zāi)難的地震相聯(lián)系，參與熱情高漲。在同學(xué)討論與老師的點(diǎn)撥下，學(xué)生基本都能解決這些問題。教學(xué)過程中，教師如果能常讓學(xué)生積極主動(dòng)關(guān)注身邊的“生物現(xiàn)象”，用生物學(xué)的觀點(diǎn)“剖析生活”，可以提升學(xué)生用生物學(xué)觀點(diǎn)思考問題的意識(shí)，提高學(xué)生的認(rèn)知水平，培養(yǎng)其對(duì)生物學(xué)科的悟性，對(duì)生物學(xué)科成績(jī)的提高和生物學(xué)素養(yǎng)的開發(fā)與提升，都裨益非淺。

4 從生活實(shí)際中發(fā)現(xiàn)、體驗(yàn)科學(xué)──胰島素及其分泌器官的發(fā)現(xiàn)介紹

探究能力早已被列為從事現(xiàn)代科學(xué)活動(dòng)所必備的最為基本的素養(yǎng)之一，而觀察則是探究最基本、最重要的形式。關(guān)于糖尿病的發(fā)現(xiàn)，就有這樣一段科學(xué)佳話：1889年夏季的一天傍晚，德國斯特拉斯堡的醫(yī)院里，一位年輕的醫(yī)生正在散步。忽然，他看見附近有兩灘尿液，一灘上招惹了不少螞蟻，而另一灘上卻一只也沒有。這個(gè)現(xiàn)象引起了他的極大重視。經(jīng)過一番打聽，原來是生理學(xué)家敏柯斯飼養(yǎng)的狗所排的尿。馮末林醫(yī)生取了尿液作了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)吸引螞蟻的尿液中含有糖分，而另一灘卻沒有。他把這個(gè)結(jié)果告訴了生理學(xué)家，這使得生理學(xué)家也大吃一驚，因?yàn)樯韺W(xué)家把一只狗的胰腺割去了，另一只沒有割去。也許，沒有這位德國醫(yī)生的偶然發(fā)現(xiàn)，這一科學(xué)成果的取得尚需一段時(shí)日，人類飽受糖尿病折磨的歷史要延期多長也不得而知。

學(xué)生如果能聯(lián)系生活現(xiàn)象，進(jìn)而善于透過現(xiàn)象看本質(zhì)，學(xué)習(xí)效果就會(huì)更加理想。其實(shí)，生物科學(xué)并不如原來所想象的那樣高不可攀，它就是那么普遍與客觀地存在與現(xiàn)實(shí)生活之中，時(shí)刻影響著人們的生活。教師要教育學(xué)生善于觀察、分析、探究生活瑣事背后的生物學(xué)原理，可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容多一份理性的思考。曇花一現(xiàn)、望梅止渴、萬紫千紅不都蘊(yùn)藏著一定的生物學(xué)知識(shí)嗎？

5 新課導(dǎo)入與結(jié)課──色盲發(fā)現(xiàn)介紹

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，一些最終取得成功的科學(xué)史實(shí)本身就很耐人尋味，具有很強(qiáng)的故事性和趣味性，可充分激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，這樣就為本節(jié)課的學(xué)習(xí)做好了心理鋪墊。例如，在學(xué)習(xí)伴性遺傳時(shí)，筆者總是先介紹英國科學(xué)家道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲癥的故事，使學(xué)生對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)一開始就充滿了濃厚的興趣。在“性別決定和伴性遺傳”這部分內(nèi)容結(jié)束后，可以插入史料“英國皇家血友病史”：英國的維多利亞女皇夫妻都不患血友病，他們育有兩個(gè)兒子和四個(gè)女兒，大兒子因患血友病早夭；另一個(gè)兒子健在并繼承了皇位；有兩個(gè)女兒分別同正常男人結(jié)婚，各生有一個(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，也生了個(gè)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娶了維多利亞女皇的外孫女而造成了血友病的遺傳。在聽完這段生動(dòng)真實(shí)的史料后，教師要求學(xué)生運(yùn)用伴性遺傳的理論知識(shí)，畫出遺傳圖譜并作出相應(yīng)解釋，事實(shí)證明，學(xué)生不但積極性非常高，而且所做遺傳圖譜也非常正確。

一節(jié)課的成功與否與課的導(dǎo)入密切相關(guān)，特別是那些較為枯燥的內(nèi)容。教師如果采用常規(guī)的方法引入，課堂氣氛沉悶，學(xué)生興趣寡然，效果可想而知。上課時(shí)，教師先選講一些小故事，避免了一些知識(shí)內(nèi)容的平鋪直敘和枯燥抽象，既可以讓課堂生動(dòng)有趣，又可以使學(xué)生增長知識(shí)，然后再根據(jù)故事情節(jié)進(jìn)行設(shè)疑，還加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的印象和理解。

生物學(xué)在其慢長的發(fā)展過程中，前人有許多經(jīng)典的研究和發(fā)現(xiàn)，生物教師要善于挖掘、發(fā)現(xiàn)和利用這些科學(xué)史實(shí)故事，讓這些沉睡的故事煥發(fā)出新的活力。