將生物科學(xué)史滲透于高中STS教育之中

劉婉盈

(福建省漳州市第八中學(xué) 363000)

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》明確要求學(xué)生要通過生命科學(xué)史去理解生命科學(xué)的本質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用科學(xué)史對(duì)于提高學(xué)生核心素養(yǎng)是有益的。STS的主要思想是引導(dǎo)學(xué)生把對(duì)自然界的理解、改造世界的手段和日常生產(chǎn)生活交織聯(lián)系起來，使學(xué)生更多地關(guān)注社會(huì)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的決策能力，最終形成正確的科學(xué)價(jià)值觀[1]，其核心精神是提高全體公民的科學(xué)素養(yǎng)。

生物科學(xué)史是一個(gè)持續(xù)發(fā)展的過程，它反映的是在特定的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)背景下科學(xué)家的理性思維、探究方法、實(shí)驗(yàn)歷程，這與STS教育的初衷一致?；谒鼈兊墓残?，將生物科學(xué)史滲透于STS教育是非常有必要的。

1 科學(xué)史滲透于STS教育的教學(xué)策略

1.1 以史為趣，激發(fā)情境興趣，滲透STS教育，轉(zhuǎn)化個(gè)人興趣 興趣對(duì)學(xué)生的注意分配、閱讀理解、努力程度、加工水平等都有著積極的作用[2]。科學(xué)史融入教學(xué)能夠有效促進(jìn)學(xué)生情境興趣的發(fā)展，還會(huì)對(duì)學(xué)生穩(wěn)定而持久的個(gè)人興趣的形成產(chǎn)生影響。情境興趣應(yīng)進(jìn)一步細(xì)分為情境興趣的激發(fā)與情境興趣的維持兩個(gè)層面，激發(fā)情境興趣在于尋找到能夠刺激情境興趣產(chǎn)生的各種情境策略和方法；而保持情境興趣在于幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)知識(shí)的意義以及與自身的相關(guān)性[2]。

例如，在對(duì)酶的探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)史教學(xué)中就能夠得到體現(xiàn)：1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼研究了鷹的消化作用，提出為什么放在金屬籠中的肉在鷹吞入后再取出時(shí)不見了？這樣的科學(xué)史可以一下子提高學(xué)生的探究欲望，讓其產(chǎn)生好奇心理，激發(fā)學(xué)生的情境興趣，隨后介紹關(guān)于酶本質(zhì)的探索科學(xué)史，進(jìn)一步加強(qiáng)情境興趣的作用，在課程學(xué)習(xí)的最后，介紹酶在現(xiàn)今社會(huì)中的應(yīng)用，如加酶洗衣粉、生物酶牙膏、多酶片等等，這就將科學(xué)史有效地滲透到STS教學(xué)中，體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)與生活的關(guān)系，起到了保持情境興趣的作用，有利于將情境興趣轉(zhuǎn)化為個(gè)人興趣。

1.2 以史為例，感悟探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力和合作意識(shí) 生物科學(xué)史是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，科學(xué)史可將結(jié)論產(chǎn)生的真實(shí)背景和歷史經(jīng)過，根據(jù)學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知水平和簡(jiǎn)約化教學(xué)原則重演、再現(xiàn)，讓學(xué)生身臨其境體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程，培養(yǎng)其探究能力、建構(gòu)模型的能力，也增強(qiáng)了各學(xué)科互通合作才能共贏的意識(shí)。

筆者以DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)科學(xué)史為例，培養(yǎng)學(xué)生建模能力和探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)片段如下：在講述了DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)科學(xué)史后，還原了當(dāng)時(shí)沃森和克里克收集他人的相關(guān)理論和發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境，讓學(xué)生換位做沃森和克里克，利用已知成果，分組動(dòng)手搭建DNA的平面結(jié)構(gòu)。此時(shí)的教具可選擇用4種不同顏色的硬紙片剪裁所得的脫氧核苷酸分子模型來代表4種脫氧核苷酸。該活動(dòng)讓學(xué)生對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則和DNA平面構(gòu)造的細(xì)節(jié)都有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，并對(duì)科學(xué)家的探究過程有了系統(tǒng)性的把握，也讓他們意識(shí)到科學(xué)家能做到的事情，在自己掌握了相關(guān)信息后，也可以做到。

隨后將各組搭建好的DNA平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示，增強(qiáng)其合作意識(shí)，接著由學(xué)生觀察自己搭建的模型，讓其總結(jié)出DNA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。學(xué)生通過研究模型來認(rèn)識(shí)原型的各種本質(zhì)特征，繼而建立生物學(xué)概念，得出生物學(xué)規(guī)律，這樣的以科學(xué)史為背景的活動(dòng)探究會(huì)極大地增強(qiáng)學(xué)生的成就感，可以促使他們?cè)谔骄恐兴伎?，在?shí)踐中總結(jié)，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

1.3 以史為據(jù)，學(xué)習(xí)科研方法，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提高 科學(xué)史教學(xué)有利于短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生了解各個(gè)科學(xué)家運(yùn)用的不同方法，從而對(duì)比研究，認(rèn)識(shí)到當(dāng)時(shí)的技術(shù)及社會(huì)因素是制約科學(xué)發(fā)展的重要原因。

例如，帕拉德設(shè)計(jì)了同位素示蹤技術(shù)研究蛋白質(zhì)的合成分泌過程，成功證明了自己的推測(cè)。同位素的應(yīng)用還發(fā)現(xiàn)了非常多的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，揭示了很多生理過程，如證實(shí)了光合作用過程中氧氣來自于水，CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成了有機(jī)物；T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)說明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA；探究DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)說明了DNA是半保留復(fù)制的。同位素巧妙的應(yīng)用，把看不見的生理過程，通過推測(cè)，再到物質(zhì)的檢測(cè)來加以證明，把假說演繹法的思維方法展現(xiàn)在學(xué)生的面前，讓學(xué)生知道科學(xué)家是如何極其巧妙地用簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)揭示重要科學(xué)規(guī)律，也清楚地認(rèn)識(shí)到技術(shù)的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步，這樣的引導(dǎo)有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高其核心素養(yǎng)。

1.4 以史為鏡，突出情感教育價(jià)值，利用科學(xué)家特質(zhì)幫助學(xué)生完善人格 科學(xué)研究自身的特點(diǎn)決定了科學(xué)家具有誠(chéng)實(shí)、無功利、持久不息的探索精神和品質(zhì)[3]，科學(xué)史的教育可以凸顯出這種情感教育的價(jià)值，從而影響中學(xué)生的人生觀和價(jià)值觀。

在DNA分子結(jié)構(gòu)的教學(xué)中，筆者沒有突出講沃森和克里克的貢獻(xiàn)，相反重點(diǎn)介紹默默無聞、卻功勞卓越的女性科學(xué)家富蘭克林：DNA的X射線衍射圖是由她拍照的，但是她卻無緣了1962年的諾貝爾獎(jiǎng)，因?yàn)楦ヌm克林已經(jīng)于1958年死于癌癥，年僅37歲。弗蘭克林在科學(xué)上的執(zhí)著是讓人崇敬的，她直到去世前一個(gè)月還依然堅(jiān)持在實(shí)驗(yàn)室工作，并且以每年6～7篇文章的發(fā)表速度在為科學(xué)界做出貢獻(xiàn)，她的研究成果也為后人提供了大量數(shù)據(jù)，她的精神將不會(huì)被后人所遺忘，為此英國(guó)設(shè)立了富蘭克林獎(jiǎng)?wù)?，足以見證她在科學(xué)界的地位。這樣的科學(xué)史讓學(xué)生了解到科學(xué)家所具有的品質(zhì)，陶治了情操，也鍛煉了意志。

2 利用科學(xué)史教學(xué)進(jìn)行STS教育的價(jià)值

2.1 科學(xué)史教學(xué)傳達(dá)STS教育中科學(xué)與技術(shù)的真實(shí)聯(lián)系 不同的科學(xué)史體現(xiàn)的科學(xué)與技術(shù)誰占主導(dǎo)地位的內(nèi)容是不同的，有一類科學(xué)史是以技術(shù)為核心的內(nèi)容，例如克勞德摸索出采用不同的轉(zhuǎn)速對(duì)破碎的細(xì)胞進(jìn)行離心，可將細(xì)胞內(nèi)的不同組分分開。這種操作方法離不開高速離心機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造，這說明現(xiàn)代科學(xué)的重大突破，離不開技術(shù)的革新和進(jìn)步。另一類是以科學(xué)為核心內(nèi)容，從科學(xué)原理逐漸引導(dǎo)到相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用，例如：1927年，美國(guó)遺傳學(xué)家繆勒發(fā)現(xiàn)，用X射線照射果蠅，后代發(fā)生突變的個(gè)體數(shù)大大增加，有些科學(xué)家做了類似實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)也有類似結(jié)果。利用這樣的科學(xué)理論，科學(xué)家發(fā)展出了X射線誘變育種，這種方法能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異品種。在教學(xué)中選擇這些科學(xué)史內(nèi)容，不管是“科學(xué)中的技術(shù)”還是“技術(shù)中的科學(xué)”都可以讓學(xué)生看到了技術(shù)與科學(xué)之間的密切關(guān)系。

2.2 科學(xué)史教學(xué)展示STS教育中科學(xué)與社會(huì)的真實(shí)互動(dòng) 科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響通過技術(shù)這座橋梁來實(shí)現(xiàn)，科學(xué)史內(nèi)容從社會(huì)的價(jià)值和社會(huì)成果的角度審視科學(xué)和技術(shù)。在如何對(duì)遺傳病進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)防的學(xué)習(xí)中，教師可介紹達(dá)爾文：“達(dá)爾文與表姐結(jié)婚，后代10個(gè)孩子中3個(gè)夭折，3個(gè)終生不育，其余的孩子也是體弱多病。達(dá)爾文家族奉行近親結(jié)婚，使得這個(gè)家族的后代中半數(shù)無后?！边_(dá)爾文的家族史，足以讓我們看到近親結(jié)婚的弊端，所以更加理解法律規(guī)定禁止近親結(jié)婚的必要性。正因?yàn)檫z傳學(xué)上的科學(xué)發(fā)展、醫(yī)生的遺傳學(xué)咨詢建議等措施，才提高了國(guó)民的生育質(zhì)量。這樣的科學(xué)史體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響，科學(xué)最終的落腳點(diǎn)就應(yīng)該是服務(wù)社會(huì)的。當(dāng)然科學(xué)的發(fā)展不一定都是有利的一面，如X光拍照技術(shù)診斷疾病，如果長(zhǎng)期暴露，沒有做好防護(hù)措施，就會(huì)產(chǎn)生癌變，學(xué)生在生物學(xué)習(xí)過程中，不僅要探索“是怎樣”的問題，而且更要探討“應(yīng)該怎樣”的問題，正確理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的復(fù)雜關(guān)系。