生物科學(xué)史對中學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)形成的影響

鄒純忠

發(fā)掘生物科學(xué)史的思想內(nèi)涵，探索生命科學(xué)史在中學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的新途徑，是值得高中生物學(xué)教師研究的問題。

一、利用科學(xué)實驗故事，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)精神主要是個體在學(xué)習(xí)、理解、運用科學(xué)知識和技能等方面表現(xiàn)的價值標準、思維方式和行為規(guī)范。其中包括崇尚真知、理性思維、勇于探究等方面。在教學(xué)中，可對生物科學(xué)史進行適當?shù)亩嘣奶幚?。例如：在必修二《基因在染色體上》一節(jié)中，可以讓四位學(xué)生分別扮演孟德爾、約翰、薩頓、摩爾根。課堂上用二分鐘的時間生動地重演孟德爾通過豌豆等植物的雜交試驗，提出了遺傳的分離定律和自由組合定律；約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”叫做基因；薩頓用蝗蟲細胞作材料，提出基因在染色體上的假說；摩爾根利用果蠅為實驗材料，證實基因在染色體上，發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖互換律。以“穿越”的方式將四個不同國家不同時期的科學(xué)家的故事整合一起生動演繹出科學(xué)探究中的假說演繹法的過程。在《光合作用的探究歷程》中，以幻燈片的形式生動的演繹普里斯特利通過實驗發(fā)現(xiàn)植物可以更新空氣。英格豪斯發(fā)現(xiàn)普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功，植物只有綠葉才能更新污濁的空氣；德國科學(xué)家梅耶提出植物進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存起來。薩克斯證明光合作用產(chǎn)生了淀粉。恩格爾曼發(fā)現(xiàn)好氧細菌是只向葉綠體被光束照射到的部位集中，證明葉綠體是植物進行光合作用場所。美國科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標記法，證明光合作用中釋放的氧氣來自水。

教學(xué)中不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)知識和成果，掌握基本的科學(xué)方法，而且讓學(xué)生形成尊重事實和證據(jù)，有實證意識和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度；不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)運用科學(xué)的思維方式認識事物、解決問題、規(guī)范行為等，讓學(xué)生體會科學(xué)家百折不撓的探索精神。

二、分析科學(xué)家的實驗過程，讓學(xué)生真正學(xué)會學(xué)習(xí)

學(xué)會學(xué)習(xí)主要表現(xiàn)為個體在學(xué)習(xí)態(tài)度、方式、方法、進程等方面的選擇、評估與調(diào)控。包括樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、數(shù)字學(xué)習(xí)。生物科學(xué)史就是生物科學(xué)的實驗史，它在很大程度上反映了科學(xué)家的探究活動與探究方法。科學(xué)研究離不開科學(xué)的研究方法，設(shè)計思路對了，實驗材料選擇正確，但沒有正確的科學(xué)的研究方法也是難以成功的。高中生物教材為我們介紹了許多的科學(xué)探究歷程中的嚴謹?shù)难芯康姆椒?。如在《細胞膜的流動鑲嵌模型》用到的?gòu)建模型法；人類遺傳病的遺傳方式和發(fā)病率中用到的調(diào)查分析法；孟德爾的豌豆雜交實驗用到的假說-演繹法，體會提出問題、形成假設(shè)，并通過科學(xué)方法檢驗求證、得出結(jié)論的過程；薩頓觀察蝗蟲卵細胞和精子形成是用的類比推理法等等。學(xué)生從中系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)家在探究過程中所采取的觀察、實驗、比較、分析、判斷、推理、綜合等科學(xué)方法。領(lǐng)會到科學(xué)研究的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法。

教學(xué)中教師應(yīng)該注重通過對生物科學(xué)史的挖掘，培養(yǎng)學(xué)生的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。同時教育學(xué)生了解自己學(xué)習(xí)的狀態(tài)，根據(jù)不同情境和自身實際，選擇合理有效的學(xué)習(xí)策略和方法。

三、了解科學(xué)家的探究歷程，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新精神

實踐創(chuàng)新主要是學(xué)生在勤于實踐、敢于創(chuàng)新方面的具體表現(xiàn)。包括熱愛勞動、批判質(zhì)疑、問題解決。

在科學(xué)研究中，不但要有正確的設(shè)計思路，適合的實驗材料，好的研究方法，而且必須配合科學(xué)探究精神和獻身科學(xué)的精神。自然科學(xué)的每一個成果，都浸透著科學(xué)家們追求真理的汗水，都凝聚著歷代科學(xué)家堅忍不拔、奮力求索的精神。以達爾文為例，為了研究物種的起源，他不顧生命危險，積極勇敢探索，用了五年的時間進行艱苦的環(huán)球航海，收集了各種動植物的資料以及化石材料，出版了《物種起源》的巨著。達爾文的成就融入了熱愛科學(xué)、鍥而不舍、敢于獨立思考的科學(xué)精神，同時也體現(xiàn)了實事求是、嚴謹?shù)刈非罂茖W(xué)真理的態(tài)度。許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)史包含了科學(xué)家的思維、分析、假設(shè)和判斷等全過程，是科學(xué)家嚴謹作風、勇于探索的結(jié)果，這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，不怕挫折、困難的探索精神。

科學(xué)是在不斷質(zhì)疑不斷否定中發(fā)展創(chuàng)新完善，亞里士多德有句名言：“思維從疑問和驚奇開始?！辟|(zhì)疑是學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)后的猜想，是學(xué)生進一步探究的驅(qū)動力，更是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。例如：因為有了生物研究者們對羅伯特森提出的所有生物都是三層結(jié)構(gòu)的靜態(tài)統(tǒng)一模型的質(zhì)疑。才有桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型。因為有了摩爾根對孟德爾的遺傳定律和薩頓假說的質(zhì)疑，才有果蠅的雜交試驗，摩爾根才因此推出了遺傳第三定律；因為有了對艾弗里肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗的質(zhì)疑，才有赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細菌的實驗。利用這些科學(xué)史，讓學(xué)生體會科學(xué)研究的百家開放百家爭鳴的局面，既可以拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和創(chuàng)造性思維。

通過生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生具有好奇心和想象力，敢于質(zhì)疑，善于提出新觀點、新方法、新設(shè)想，并進行理性分析，做出獨立判斷等。善于發(fā)現(xiàn)和提出問題，有解決問題的興趣和熱情，能依據(jù)特定情境和具體條件，選擇制定合理解決方案，具有創(chuàng)新意識，能將創(chuàng)新理念生活化、實踐化等。

四、點評科學(xué)家的生平事跡，啟發(fā)學(xué)生的國家認同感

國家認同主要表現(xiàn)為個體對國家政治制度、核心價值理念、民族文化傳統(tǒng)等方面的理解、認同和遵從。包括國家意識、政治認同、文化自信。

科學(xué)沒有國界，每個科學(xué)家都是深深的熱愛著自己的國家自己的民族自己的人民，如果沒有這種高尚的情懷，他們將失去科學(xué)探究前進的動力和克服困難的毅力。被國際上譽為“雜交水稻之父”的袁隆平培育出的新型水稻——兩系法，被譽為糧食生產(chǎn)上的一次“綠色革命”，袁隆平放棄國外高薪聘請，懷著提高水稻質(zhì)量和產(chǎn)量，為國爭光的遠大理想，留在國內(nèi)從事水稻，2017年袁隆平宣布水稻親本去鎘技術(shù)獲突破；我國參與“人類基因組計劃”課題研究的新進展、新成果；1989年我國轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育；1995年我國抗蟲基因棉花的培育成功、我國生態(tài)農(nóng)業(yè)取得的成就等。愛國主義是每一個公民應(yīng)有的基本素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義是學(xué)科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。教材中根據(jù)內(nèi)容的特點安排了多處我國生物科學(xué)的成就，為教學(xué)提供了不可多得的德育素材。教師應(yīng)不失時機地把握好，以幫助學(xué)生增強愛國信念，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解國情歷史，維護民族團結(jié)、社會穩(wěn)定和國家統(tǒng)一；熱愛祖國，認同國民身份，對祖國有強烈的歸屬感；自覺捍衛(wèi)國家尊嚴和利益等。熱愛中國共產(chǎn)黨；理解、接受并自覺踐行社會主義核心價值觀；具有中國特色社會主義共同理想，有為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢而不懈奮斗的信念和行動等。了解中華文明形成的歷史進程；承認和尊重中華民族的優(yōu)秀文明成果；理解、欣賞、弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和社會主義先進文化等。

五、學(xué)習(xí)科學(xué)家之間的真誠合作，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感

社會責任主要是個體處理與他人（家庭）、集體、社會、自然關(guān)系等方面的情感態(tài)度和行為表現(xiàn)。包括誠信友善、合作擔當、法治信仰、生態(tài)意識。

任何一項科學(xué)研究不是哪一個學(xué)者孤軍作戰(zhàn)，不是單獨一個學(xué)者的成就。牛頓曾說過：“如果我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！边@里的“巨人”指牛頓力學(xué)來源于伽利略、哥白尼、開普勒牛頓在系統(tǒng)地總結(jié)了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了萬有引力定律和牛頓運動三定律。而在生物領(lǐng)域的研究中，往往很多研究成果，都是科學(xué)家們精誠合作的結(jié)晶。例如：《DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)》的研究者克里克、沃森的團結(jié)合作在科學(xué)史上成為典范，他們國籍不同，性格各異，但為了科學(xué)事業(yè)，為了共同的理想追求，默契配合，開辟了分子生物學(xué)的新紀元，對我們的學(xué)生進行合作意識的培養(yǎng)與教育起了很好的作用。

通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生積極參與社會活動，具有團隊合作精神；對自我和他人負責；崇尚自由平等，堅持公平正義；熱愛并尊重自然，與自然和諧相處；保護環(huán)境，節(jié)約資源，具有綠色生活方式；具有可持續(xù)發(fā)展理念和行動等。

生物科學(xué)史以生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)、探究、質(zhì)疑、修正、發(fā)展等為題材，反映了生物科學(xué)的研究歷程，教師在教學(xué)中深入挖掘整理生物科學(xué)史的豐富資源，不僅僅只是為了擴大學(xué)生的知識面，更重要的是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，借此激發(fā)學(xué)生探索生命奧秘的興趣和熱情，從中學(xué)習(xí)和領(lǐng)會科學(xué)的思維、工作方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。這些可以讓學(xué)生更加深刻地理解生物學(xué)知識，更加有效地學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，激發(fā)求知欲，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，樹立起正確的人生觀、世界觀，形成良好的道德品質(zhì)，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

責任編輯邱麗