生物科學(xué)史教學(xué)中科學(xué)精神的滲透

馮下余 余正文 張 來

(1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽550025；2.安順學(xué)院農(nóng)學(xué)院，貴州 安順561000)

生物學(xué)課程是一門科學(xué)課程，很多生物學(xué)概念、理論以及很多生物學(xué)規(guī)律都是通過大量的生物學(xué)實踐總結(jié)歸納出來的[1]。生物科學(xué)史中包含許多科學(xué)家的生物學(xué)實踐探究活動，在這些科學(xué)實踐中，記錄了科學(xué)家們?yōu)榱说贸錾飳W(xué)知識所經(jīng)歷的探究過程。在高中生物教學(xué)中充分利用好生物科學(xué)史，合理利用科學(xué)史的教育價值，有利于師生共同完成教育目標[2]?？茖W(xué)精神作為六大核心素養(yǎng)之一，也是生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容[3]。生物科學(xué)史在生物學(xué)教材中占據(jù)較大篇幅，同時，新課程標準也明確提出為培養(yǎng)全面發(fā)展的人以及為了學(xué)生的終身發(fā)展，要重視生物科學(xué)史教學(xué)。因此，在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，挖掘生物科學(xué)史的人文精神并以其為依托，從生物科學(xué)史具體案例中滲透科學(xué)精神具有重要意義。

1 生物科學(xué)史教學(xué)中科學(xué)精神的滲透內(nèi)容

1.1 借助生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑的科學(xué)精神

批判質(zhì)疑的科學(xué)精神是核心素養(yǎng)之一，利用生物科學(xué)史教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑精神，讓學(xué)生敢質(zhì)疑、能發(fā)問；面對已有的科學(xué)事實或者科學(xué)證據(jù)能找出問題、分析問題并解決問題[3]。例如，在高中生物科學(xué)史教學(xué)案例中，教師可以利用“基因在染色體上的實驗證據(jù)”這一科學(xué)史在課堂教學(xué)中滲透批判質(zhì)疑的精神?？梢酝ㄟ^講授美國生物學(xué)家摩爾根質(zhì)疑孟德爾的遺傳理論和薩頓的基因在染色體上的觀點，認為薩頓的觀點證據(jù)不足并開始尋找證據(jù)，最終在他的潛心研究下證明基因在染色體上。教師可以借助該科學(xué)史教育同學(xué)們對于存在的事實要敢于發(fā)問，并在問題的基礎(chǔ)上尋找證據(jù)，以此培養(yǎng)學(xué)生敢質(zhì)疑、能發(fā)問的批判質(zhì)疑精神。

1.2 借助生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神

中華民族的繁榮發(fā)展需要團結(jié)精神，人類社會的發(fā)展進步也需要團結(jié)精神，科學(xué)的發(fā)展進步更需要團結(jié)精神，團結(jié)精神不僅是民族精神，也是科學(xué)精神[4]。在高中生物學(xué)科學(xué)史教學(xué)中，可以借助“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建”這一生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)互助的科學(xué)精神。根據(jù)教材內(nèi)容，研究DNA結(jié)構(gòu)常用X射線晶體衍射法，而作為生物學(xué)家的沃森對此法并不熟悉，但物理學(xué)家出身的克里克對X射線晶體衍射圖譜的分析非常了解，能夠幫助沃森理解晶體學(xué)原理，而沃森則可以幫助克里克熟悉生物學(xué)的內(nèi)容。于是兩人一拍即合，決定合作進行DNA結(jié)構(gòu)的研究。最終在沃森和克里克的共同協(xié)作，以及在威爾金斯、富蘭克林、查哥夫等人對沃森和克里克提供的幫助和重要線索下，搭建起DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1962年，沃森、克里克、威爾金斯三人因這一研究結(jié)成果共同獲得諾貝爾獎。在這一科學(xué)史中教師可以向?qū)W生提問：如果沃森和克里克沒有決定合作研究結(jié)果會怎樣？以此滲透團結(jié)協(xié)作是我們成功路上的墊腳石，同時，通過沃森和克里克團結(jié)合作成功構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的典范教育學(xué)生：眾人拾柴火焰高，團結(jié)合作可以幫助揭示真相、找出答案，團結(jié)協(xié)作是創(chuàng)造成功的關(guān)鍵。

1.3 借助生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真、實事求是的科學(xué)精神

生物概念的形成需要科學(xué)事實和證據(jù)提供支撐，然而生物科學(xué)史是科學(xué)家們求證生物學(xué)事實以及相關(guān)的生物科學(xué)探究過程，這個過程體現(xiàn)了科學(xué)家們嚴謹認真和實事求是的科學(xué)精神，該科學(xué)精神對學(xué)生終身發(fā)展具有重要意義[5]。在生物學(xué)教學(xué)中，可以利用孟德爾對于分離現(xiàn)象的解釋和驗證這一科學(xué)史出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的科學(xué)精神。根據(jù)教材內(nèi)容，孟德爾通過觀察和統(tǒng)計分析，對分離現(xiàn)象的原因在嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂蠛筇岢觥斑z傳假說”，教師可以根據(jù)書本內(nèi)容繼續(xù)向?qū)W生提問：孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋已經(jīng)邏輯分明，條理清晰，那他設(shè)計測交實驗對分離現(xiàn)象的解釋進行驗證體現(xiàn)了他怎樣的科學(xué)精神呢？教師先讓學(xué)生思考，然后再總結(jié)教育學(xué)生正是因為孟德爾對待科學(xué)有著嚴謹認真的精神，所以盡管在已經(jīng)做出嚴謹?shù)募僬f后，還要通過實驗進行驗證，使科學(xué)理論具有真實性、說服力，同時這也是孟德爾能成功得出分離定律的原因，以此教育學(xué)生不管是面對生活、學(xué)習(xí)還是科學(xué)探究，成功都離不開嚴謹認真的科學(xué)精神。

此外，在中學(xué)生物教學(xué)中教師可以借助“證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一生物科學(xué)史滲透實事求是的實證精神。為證明這一論點，首先是格里菲思通過肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗證明：已經(jīng)加熱致死的S型細菌中存在“轉(zhuǎn)化因子”使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌。這時教師可以向?qū)W生提問：這個實驗是否證明“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA？如果不能應(yīng)該怎么設(shè)計實驗？然后在此基礎(chǔ)上向?qū)W生引出艾弗里和他的同事帶著同樣的問題通過體外轉(zhuǎn)化實驗證明DNA才是遺傳物質(zhì)。教師繼續(xù)提問根據(jù)體外轉(zhuǎn)化實驗就認為DNA是遺傳物質(zhì)的論點是否真實可靠？是否能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)？最后講解赫爾希和蔡斯用噬菌體侵染細菌的實驗才真正證實了在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)。教師可以利用在這一科學(xué)史中科學(xué)家們都提供了不同的實驗證據(jù)并且層層遞進，一步一步地接近真相，最終用不同的實驗證明“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”向?qū)W生們滲透凡事都講求證據(jù)、要實事求是、不能盲目下結(jié)論的精神品質(zhì)。

1.4 借助生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生堅持不懈、永不言敗的科學(xué)精神

在當(dāng)前教育內(nèi)容中，對學(xué)生進行挫折教育也是主要內(nèi)容之一；生物科學(xué)史中蘊含著許多科學(xué)家堅持不懈、永不服輸?shù)目茖W(xué)探究故事，利用這些科學(xué)探究史教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神具有重要的教育意義[6]。在生物學(xué)課堂中，可以借助“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”這一科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生永不言敗的精神。美國科學(xué)家薩姆納在探究酶本質(zhì)的過程中，他認為酶是蛋白質(zhì)，然而為了證明這一觀點，他嘗試了多種方法，歷經(jīng)一次又一次的失敗，歷經(jīng)九年之后才得以證明脲酶是蛋白質(zhì)并因此榮獲諾貝爾獎。因此借助薩姆納因為堅持不懈、永不言敗的科學(xué)精神取得優(yōu)異成績的科學(xué)事件滲透永不言敗的科學(xué)精神。

此外，在人工合成蛋白質(zhì)的探究歷程中英國科學(xué)家桑格為測出牛胰島素全部氨基酸的排列順序經(jīng)歷了十年之久；結(jié)晶牛胰島素的合成也是我國科學(xué)家們在長達6年零9個月的不懈努力，經(jīng)歷了多次失敗之后才終于在1965年取得成功。因此，教師可以通過講述世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)是在科學(xué)家們經(jīng)過不懈堅持和努力才得以誕生的科學(xué)故事向?qū)W生滲透堅持不懈、不懼失敗的科學(xué)精神。

1.5 借助生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生為國奉獻的科學(xué)精神

新時代，愛國教育應(yīng)該是全國人民的必修課，而青少年作為愛國教育的重點對象，更應(yīng)該重視對其的愛國教育[8]。為國奉獻也是愛國教育內(nèi)容之一，利用生物科學(xué)史滲透愛國意識是當(dāng)前生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。例如，教師可以利用生物學(xué)教材“生物科技進展”欄目：世界上首例體細胞克隆猴的誕生這一科學(xué)史向?qū)W生滲透愛國意識。老師在實際教學(xué)中，可以首先向?qū)W生展示世界上第一只克隆羊“多莉”的圖片，并借此講述自1996年首只克隆羊產(chǎn)生后，多個國家開始爭相克隆貓、狗、鼠等多種哺乳動物并且取得成功，使得生物克隆技術(shù)的研究前進一大步，在此教學(xué)中，教師可以展示克隆猴“中中”“華華”的圖片，教師繼續(xù)講述為成功完成“克隆猴”工作，我國科學(xué)家借助顯微操作設(shè)備，進行大量練習(xí)，成功完成“去核”難工作，這也為我國科學(xué)家后續(xù)能夠克服困難成功用體細胞得到克隆猴打下基礎(chǔ)。最后教師可以讓學(xué)生思考克隆猴的誕生對我國生物技術(shù)發(fā)展的意義，學(xué)生思考過后老師可以根據(jù)學(xué)生的答案進行總結(jié)然后向?qū)W生滲透克隆猴的誕生將克隆技術(shù)推向新高度，也正是科學(xué)家們不怕困難、不懈努力的結(jié)果，也正因為他們的智慧奉獻使得我國的克隆技術(shù)走在了世界的最前列。

此外，中學(xué)生物學(xué)教師也可以借助生物學(xué)家的故事向?qū)W生滲透為國奉獻的精神。例如，著名的生態(tài)學(xué)家馬世駿留學(xué)歸國的第一個生態(tài)科研任務(wù)就是解決在我國長期蔓延盛行的蝗災(zāi)問題。帶著這個問題，馬世駿用自己深厚的生態(tài)學(xué)知識，從多方面入手弄清了蝗災(zāi)形成的原因及過程，最終通過系統(tǒng)整體調(diào)控使得大面積的蝗害在中國的土地上得到有效防治。通過這個生態(tài)治理故事，教師可以向?qū)W生滲透我們要學(xué)會利用自己的科學(xué)知識和智慧，幫助國家解決困難，讓學(xué)生意識到，科學(xué)知識和科學(xué)研究在一定程度上是在為祖國的發(fā)展、進步做貢獻。

2 生物科學(xué)史教學(xué)中科學(xué)精神的滲透原則

2.1 強調(diào)學(xué)生主體地位，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性

在生物科學(xué)史教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師起主導(dǎo)作用，同時只有學(xué)生主動學(xué)習(xí)科學(xué)史知識，主動構(gòu)建知識框架才能更好地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容[9]。在高中生物科學(xué)史教學(xué)中，為凸顯學(xué)生主體地位，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，教師可以通過問題思考的形式讓學(xué)生主動發(fā)問、主動思考科學(xué)史所展現(xiàn)的科學(xué)精神。例如在高中生物科學(xué)史實際教學(xué)中，教師可以通過讓學(xué)生自己思考：“細胞學(xué)說的建立過程”給了世人怎樣的科學(xué)啟示，以及在建立過程中你感受到科學(xué)家們怎樣的科學(xué)精神，作為中學(xué)生應(yīng)該怎樣做？通過這樣的思考作業(yè)使學(xué)生自己去思考問題，在思考的過程中，主動感悟科學(xué)故事中科學(xué)家們所體現(xiàn)的科學(xué)精神。除對問題的自主思考外，教師也可以讓學(xué)生自己先閱讀史料，然后讓學(xué)生直接表達從中獲得的感悟從而對學(xué)生進行情感上的烘托以達到滲透目的，尤其是對于那些敘述科學(xué)家故事的教學(xué)案例，在課堂上花時間教學(xué)不如先放在課后學(xué)習(xí)再課上學(xué)習(xí)，這樣不僅節(jié)約教學(xué)時間也能使學(xué)生了解相關(guān)生物科學(xué)故事，例如在生態(tài)學(xué)家馬世駿治理蝗災(zāi)的科學(xué)事跡時，可以先讓學(xué)生在課后進行閱讀學(xué)習(xí)，然后在課上讓學(xué)生自己表達看法，最后在課堂結(jié)尾時向?qū)W生們滲透要好好學(xué)習(xí)生物知識，在未來回報祖國。這不僅能幫助提醒學(xué)生生物知識在日常生活中的應(yīng)用，也能幫助滲透愛國意識。

2.2 注重教師教學(xué)主導(dǎo)地位，發(fā)揮教學(xué)高效性

教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用相輔相成是實現(xiàn)教學(xué)目的的重要途徑，在教學(xué)中，教師的主導(dǎo)作用發(fā)揮得越充分，越能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而學(xué)生的主體地位發(fā)揮得越充分，就越能體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，教學(xué)的高效性才更能展現(xiàn)出來[10]。在利用生物科學(xué)史向?qū)W生滲透科學(xué)精神時，老師的主導(dǎo)作用主要體現(xiàn)在:第一，設(shè)置教學(xué)情境，營造課堂氛圍。有趣的教學(xué)情境能幫助激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更好地受到科學(xué)精神的熏陶。例如，在學(xué)習(xí)世界上首例體細胞克隆猴的誕生過程時，教師可以通過技術(shù)落后國家與先進國家的對比凸顯技術(shù)對國家發(fā)展的重要性來引出克隆猴的誕生對中國生物技術(shù)的發(fā)展具有巨大意義來強化學(xué)生的愛國意識，以及激發(fā)學(xué)生認真學(xué)習(xí)以幫助國家強大的學(xué)習(xí)思想，營造學(xué)習(xí)氣氛。第二，在教學(xué)過程中進行合理的指導(dǎo)與引導(dǎo)。在學(xué)生思考問題時，對于出錯的地方老師要給予正確的指導(dǎo)和引導(dǎo)，因為在對史料進行分析時，由于學(xué)生認知的差異難免有學(xué)生對問題的思考有異議或者有困難。例如，在“證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)”時科學(xué)家們做了三個實驗，如果學(xué)生不能正確理解肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗、體外轉(zhuǎn)化實驗、噬菌體侵染細菌實驗三者的關(guān)系，那么學(xué)生將很難體會實驗證據(jù)在證明生物學(xué)事實中的重要性，則學(xué)生就很難在這一科學(xué)史教學(xué)中領(lǐng)悟到實證精神的重要意義。因此，在滲透教學(xué)中教師在教學(xué)過程中要及時對學(xué)生的問題進行指導(dǎo)和引導(dǎo)，以便更好地完成教學(xué)目的。

2.3 根據(jù)史料正確滲透生物科學(xué)史中的科學(xué)精神

生物科學(xué)史的介紹可以在潛移默化中使學(xué)生感悟到科學(xué)家們在生物學(xué)探究歷程中敢質(zhì)疑、敢求證、堅持不懈等科學(xué)精神，但是任何事物都有兩面性，生物科學(xué)史所隱含的科學(xué)啟示也同樣需要正確看待和解讀。首先，科學(xué)家們的科學(xué)探究和發(fā)現(xiàn)并一定就全是對的，但對于其錯誤的理論要理性看待；其次，科學(xué)家們也非無可挑剔的人，也會有缺點，不論是其探究發(fā)現(xiàn)還是科學(xué)家本身的不足，都要正確評價。例如，法國生理學(xué)家沃泰默，通過全部切除狗的一段小腸神經(jīng)，只留下血管部分，在這段小腸中注入稀鹽酸溶液，發(fā)現(xiàn)仍能引起胰液分泌。他固執(zhí)認為這是由于小腸上的神經(jīng)難以切除干凈造成的。但經(jīng)貝利斯、斯塔林論證，促使胰液分泌的物質(zhì)為“促胰液素”。在該科學(xué)史滲透教學(xué)中，應(yīng)該告訴學(xué)生:不論是成功的科學(xué)探究還是失敗的科學(xué)探究在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中都具有不同的重要意義。也應(yīng)該教育學(xué)生科學(xué)家們也會犯錯誤，也會有不足，他們是普通人，并不是遙不可及的人，只要我們努力學(xué)習(xí)，善于發(fā)現(xiàn)，在長期的實踐和不懈努力下可能會成為科學(xué)家。最后，滲透生物科學(xué)史中的科學(xué)精神時，不能將科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程歸結(jié)為簡單的發(fā)現(xiàn)過程，科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程不僅在于發(fā)現(xiàn)還有可能需要付出大量的時間、精力和金錢以及在多次反復(fù)的實驗中進行求證。因此要客觀敘述科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱難歷程，正確滲透生物科學(xué)史中的科學(xué)精神。

結(jié) 語

生物學(xué)教學(xué)要緊跟國家、社會、時代的發(fā)展要求，不僅要踐行發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)、促進學(xué)生全面發(fā)展，還要幫助學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展和滿足學(xué)生終身發(fā)展的需要。然而不論是適應(yīng)社會發(fā)展還是滿足終身發(fā)展，生物科學(xué)史中所體現(xiàn)的敢質(zhì)疑、能發(fā)問的批判質(zhì)疑精神；與他人團結(jié)協(xié)作的精神；嚴謹認真、實事求是的精神；堅持不懈、永不言敗的精神以及為國奉獻的科學(xué)精神對于學(xué)生未來的發(fā)展都至關(guān)重要。同時，在利用生物科學(xué)史滲透科學(xué)精神教學(xué)過程中，既要注重學(xué)生的主體地位，也要強調(diào)教師是學(xué)生教學(xué)活動中的組織者和引導(dǎo)者；既要根據(jù)科學(xué)史內(nèi)容正確滲透科學(xué)精神，也要采取多樣化的學(xué)習(xí)策略達成教學(xué)目的。