“科學史”在生物教學中的穿插運用

丁靈麗

[摘 要]簡述生物科學史的內(nèi)涵，結(jié)合教學案例探討生物科學史在課堂導入、課堂教學、教學拓展、實驗操作等環(huán)節(jié)中的有效運用，以激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的生物科學素養(yǎng)。

[關鍵詞]科學史；高中生物；運用

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）32-0087-02

生物科學史是對生物學產(chǎn)生和發(fā)展歷史的科學總結(jié)。高中生物教材中涉及的生物學相關概念、理論和科學思想，生物科學家的成就、科學思維和研究方法，生物學發(fā)展中產(chǎn)生的各個理論與觀點之間的聯(lián)系，生物學與科學技術、社會之間的關系等均屬于生物科學史的范疇。生物科學史蘊含著豐富的科學情感、思維與方法，教學中對生物科學史進行穿插運用，既能激發(fā)學生的學習興趣，又能幫助學生理解生物學知識，把握科學探究的思維與方法，進而提升學生的生物科學素養(yǎng)。在實際教學中，教師可于課堂導入、課堂教學、教學拓展、實驗操作等環(huán)節(jié)中穿插運用生物科學史，以達到激發(fā)學生學習興趣、推動學生進行科學探究、培養(yǎng)學生科學精神、二次開發(fā)生物課程的目的。

一、導課中穿插，激發(fā)興趣

課堂導入中穿插生物科學史，一方面能讓學生體會到生物學知識產(chǎn)生、演變、發(fā)展的神秘性；另一方面能吸引學生的注意力，使學生產(chǎn)生強烈的探究欲，進而快速投入到課堂學習中。

例如，在教學《降低化學反應活化能的酶》一課時，為了讓學生深入了解酶的作用和特性，教師在課堂導入環(huán)節(jié)提出問題：“生活中，哪些生物現(xiàn)象是在酶的參與下產(chǎn)生的？酶在生物的新陳代謝中發(fā)揮著哪些作用？”然后插入相關科學史，如巴斯德提出酶母菌的參與完成了釀酒中的發(fā)酵，證實了活細胞的參與使糖類變成酒精；李比希通過研究認為酵母細胞中引起發(fā)酵的某些物質(zhì)只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用；畢希納從酵母細胞中獲得酶的提取液，并用這種提取液進行了酒精發(fā)酵；薩姆納在1926年從刀豆種子中提取脲酶的結(jié)晶，并證實了脲酶是蛋白質(zhì)。在完成對酶發(fā)現(xiàn)史的介紹后，教師再引導學生學習并掌握酶的作用特性，最后讓學生對酶的特性進行歸納和總結(jié)：酶具有高效性、專一性；酶的作用條件較溫和。

課堂伊始，教師穿插引入與酶相關的科學史，讓學生從感性上對酶的產(chǎn)生、作用等有一個基本的認識。同時通過描述各位科學家的各種發(fā)現(xiàn)，讓學生認識到酶對生命活動的重要性，誘發(fā)了學生學習酶的特性和作用的興趣，調(diào)動了學生的學習積極性。

二、教學中穿插，推進探究

生物科學史呈現(xiàn)了生物科學家科學研究的過程，向?qū)W生揭示了科學家發(fā)現(xiàn)問題、選用合適的研究方法、解決問題、得出結(jié)論等過程。這一過程的呈現(xiàn)恰恰是科學家研究生物問題的思維的呈現(xiàn)，能夠為學生學習和探究生物規(guī)律提供方向。尤其是當學生遇到科學問題時，學生能從科學史中找到前人研究的線索，從而快速厘清解題思路，有效解決問題。

例如，在教學《生物膜的流動鑲嵌模型》時，為了讓學生在深入理解生物膜與功能相適應的基礎上總結(jié)出生物膜的構(gòu)建方法，教師讓學生以小組合作的形式開展學習，并給每個小組發(fā)放能夠拆裝的磷脂分子模型。接著讓學生觀察模型并思考問題：磷脂分子在細胞膜中是怎樣排列的？借此教師引入高特和倫德的實驗結(jié)論：構(gòu)成細胞膜的脂質(zhì)分子呈雙層排列。最后，教師再穿插引入：羅伯森（1959年）利用電鏡觀察到生物膜的模型由暗（蛋白質(zhì)分子）—亮（磷脂分子）—暗（蛋白質(zhì)分子）三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。而此時的模型是靜態(tài)的，顯然與膜功能的多樣性不統(tǒng)一，進而提出疑問。直到1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流動鑲嵌模型，才明確了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子在生物膜中的分布。當學生對生物膜的流動鑲嵌模型有了基本的了解后，教師可組織學生利用磷脂分子模型演示生物模型構(gòu)建的過程，讓學生在演示操作中理解與掌握知識，重溫科學家探索構(gòu)建模型的過程。這一過程并不是簡單的重復性的演示，需要學生結(jié)合所學知識不斷地探究、解疑。

在課堂教學中，恰如其分地引入科學史，無疑給學生的探究插上理想的翅膀，從而發(fā)展學生的想象力和思維能力，提高學生的探究能力。

三、拓展中穿插，滲透德育

生物科學史除了展示科學家的研究方法和科學思維以外，還蘊含了豐富的人文精神和科學思想。在教學中運用生物科學史既能拓寬學生的知識視野，又能潛移默化地實現(xiàn)德育滲透，為學生的生物學習注入源源不斷的動力。因此，教師要深入挖掘科學史背后隱藏的人文精神，將其滲透在教學中，讓學生在一段段科學史中體悟科學家勇于探究和創(chuàng)新的精神，實現(xiàn)德育的有效滲透。

例如，在《孟德爾的豌豆雜交實驗》教學中，為了讓學生能夠體會到孟德爾敢于質(zhì)疑創(chuàng)新、勇于實踐、嚴謹求實的科學精神，教師以故事的方式向?qū)W生講述了孟德爾進行長達8年的豌豆雜交實驗，最終發(fā)現(xiàn)了基因分離定律和自由組合定律的歷程。介紹完畢后，教師讓學生思考以下問題：（1）孟德爾獲得成功的原因是什么？（2）孟德爾為何選用豌豆作為實驗材料？讓學生領悟到：要想獲得成功就必須有堅定的信念、克服一切困難的決心，要像孟德爾一樣能夠堅持不懈地探索和研究。除此之外，還要有科學的選材方法、由簡單到復雜進行研究的邏輯順序。對于孟德爾用豌豆做實驗材料，學生可總結(jié)出如下優(yōu)點：豌豆是自花傳粉、閉花授粉，自然狀態(tài)下是純合子；繁殖周期短；有一系列易于區(qū)分的、穩(wěn)定的相對性狀；后代數(shù)目多，等等。借此，教師可讓學生回顧摩爾根采用果蠅作為實驗材料的優(yōu)點，并進行系統(tǒng)地總結(jié)，從兩者的比較中習得實驗材料的選擇方法。

通過科學史的穿插，教師以問題為導向，讓學生思考隱含在科學史背后的科學精神，使其深受感染，并內(nèi)化為自己的德育品行。同時，在對選材優(yōu)點的總結(jié)與比較中，讓學生習得實驗探究的方法，提升學生的科學素養(yǎng)。

四、實驗中穿插，方法引導

在生物學發(fā)展的歷史長河中，離不開對生物實驗的描述與解釋，實驗是獲取科學結(jié)論的重要方法與手段，同時，科學理論也反過來對實驗的改進和完善起引領作用。因此，教師可在實驗教學中運用相應的科學史對實驗操作和探究進行思路上的引領和方法上的引導，幫助學生順利完成實驗探究。

例如，在《物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗方虒W中，需要學生通過細胞吸水和失水實驗探究滲透作用發(fā)生的條件。教師在演示實驗操作過程和方法的同時，穿插介紹對實驗操作有啟發(fā)作用的科學史，如歐文頓（1895年）用了500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(zhì)的通透性不同。以此啟發(fā)學生在實驗中選用植物細胞和動物細胞對細胞的失水與吸水進行探究。如選用洋蔥鱗片葉表皮作為實驗材料探究植物細胞的吸水與失水情況：當細胞的濃度大于外界的濃度時，則出現(xiàn)細胞吸水的現(xiàn)象，反之，細胞失水。那么在動物細胞中是否也是如此？選用哺乳動物紅細胞作為實驗材料探究動物細胞的吸水與失水情況。通過這樣的實驗，學生順利掌握了植物細胞與動物細胞滲透作用發(fā)生的條件：有半透膜；半透膜兩側(cè)存在濃度梯度。

總之，科學史的穿插運用，既能激發(fā)學生的學習興趣，為課堂教學增添活力，又能為學生的學習呈現(xiàn)科學的思維與方法，促進學生科學素養(yǎng)的提升。因此，在教學中，教師可在課堂導入、課堂教學、教學拓展、實驗操作等環(huán)節(jié)中穿插引入生物科學史，實現(xiàn)科學史在生物教學中的有效運用，從而打造優(yōu)質(zhì)高效的生物課堂。

（責任編輯 黃春香）