中學生物學教學要“講好袁隆平故事”

莊佩璇 胡繼飛

［摘要］ 袁隆平院士是新時代我國科學家的杰出代表，其人生閱歷、學術(shù)成就和科學精神是寶貴的課程資源。在簡要介紹袁隆平院士的生平及學術(shù)成就的基礎(chǔ)上，研究深度挖掘“講好袁隆平故事”所蘊含的生物學課程資源及其教育價值，并列舉了“講好袁隆平故事”的若干教學實例。

［關(guān)鍵詞］ 生物學教學；袁隆平；科學故事；科學家；課程資源

將我國科學發(fā)展領(lǐng)先世界的重要成果有機融入中小學科學教育，以激發(fā)青少年探索科學的熱情、培育家國情懷、增強民族自豪感，是當前科學教育的熱點話題?？茖W家的故事是傳播科學知識、啟迪科學思維和培育科學精神的有效資源，講故事是學生喜聞樂見的一種學習形式，比起教條式說教更容易為學生所接受。袁隆平是我國當代科學家的杰出代表，為我國的科技事業(yè)樹立了一座歷史豐碑，他的故事蘊含著極其豐富的教育資源。

一、袁隆平院士及其科學家精神

1953年從西南農(nóng)學院畢業(yè)后，袁隆平懷揣著報效祖國的赤子之心，到偏遠的湖南安江農(nóng)校任教，教授植物學、遺傳育種、作物栽培等專業(yè)課程。為了上好這些課，他系統(tǒng)研究了小到植物細胞的結(jié)構(gòu)，大到植物生理學、遺傳學等內(nèi)容。他的課堂非常注重實踐，經(jīng)常帶著學生在實踐中驗證課本所學理論。1960年發(fā)生的糧食大饑荒使袁隆平深受觸動，他立志要解決當時水稻育種的世界性難題。自此，他一邊在安江農(nóng)校任教，一邊致力于水稻育種研究。當年夏天，他在實驗田發(fā)現(xiàn)了一棵“鶴立雞群”的水稻植株，等到種子種下成熟后，卻沒有一棵子代植株的性能比得上那棵奇異的植株。袁隆平判斷其是天然雜交稻，并由此入手，突破了雜交水稻研究技術(shù)路線的首個難題，提出“三系法”秈稻雜交路線，明確連續(xù)自交選育優(yōu)良性狀的水稻也可以產(chǎn)生雜種優(yōu)勢?！叭捣ā背晒Φ年P(guān)鍵首先是找到合適的不育系材料。1964年，袁隆平進行大量的田野觀察，并首次發(fā)現(xiàn)天然不育雄株。此后經(jīng)過大量的科學實驗匯總著有《水稻的雄性不孕性》總結(jié)性論文，該文于1966年被《科學通報》刊發(fā)并引起轟動。1970年10月，“雄性不育野生稻”（簡稱“野敗”）在海南被發(fā)現(xiàn)，一時間整個團隊欣喜若狂?！耙皵　钡陌l(fā)現(xiàn)，為多年停滯不前的三系法改良研究找到突破口。經(jīng)過兩年多的協(xié)同攻關(guān)，袁隆平團隊于1973年成功地實現(xiàn)了三系法育種。1976年，三系法雜交水稻在全國大面積種植，至2000年累計種植面積2.53億公頃，增產(chǎn)稻谷達3600億公斤，總體產(chǎn)量比常規(guī)水稻增產(chǎn)約20%，被譽為“第二次綠色革命”。

在享譽盛名之時，袁隆平并沒有陶醉。他發(fā)現(xiàn)三系法依然存在著產(chǎn)生種子環(huán)節(jié)多、配種不自由等問題，于是毅然決定繼續(xù)創(chuàng)新，提出兩系法雜交水稻制種方法，即利用光溫敏感型核雄性不育系作母本產(chǎn)生種子。兩系法于1995年取得成功并開始推廣應用，到2000年在全國累計種植面積達330公頃以上，平均產(chǎn)量比三系法增產(chǎn)5%以上，“東方魔稻”開啟了新篇章。隨后，袁隆平又提出了超級雜交水稻的奮斗目標，于1996年獲得國家立項。他創(chuàng)新地設計了超級雜交水稻的培育路線，即強大的亞種間雜交選優(yōu)并和培育優(yōu)良的稻株形態(tài)有機結(jié)合，借此培育出一批超級稻苗組合。2015年，袁隆平團隊選育的“超優(yōu)千號”，在湖南超級稻示范基地率先達成了每公頃16噸的產(chǎn)量，使得第四期超級稻計劃提前超額完成。2020年初，袁隆平在三亞發(fā)布“袁夢計劃”，突破性地在鹽堿地上進行水稻種植試驗。

袁隆平還積極分享傳授雜交水稻技術(shù)。在國際農(nóng)業(yè)合作和“一帶一路”推動下，累計培訓50多個發(fā)展中國家超2000名政府人員和農(nóng)業(yè)技術(shù)專家，幫助多國培育高產(chǎn)雜交水稻，努力踐行著雜交水稻覆蓋全球的目標。2021年5月22日，擁有雜交水稻之父、共和國勛章獲得者、國家最高科學技術(shù)獎得主、中國工程院院士和美國科學院外籍院士等頂級榮譽稱號的袁隆平，與世長辭，舉國哀悼。

二、袁隆平故事的生物學教育價值

袁隆平院士給世界留下了寶貴的物質(zhì)財富和精神食糧，包括造福全人類的雜交水稻研究成果，更包括其身上折射出來的可敬的科學精神和崇高的愛國情操，這些都蘊含著極其豐富的生物學教育價值。

1.“袁隆平故事”是難得的生物學課程資源

“雜交水稻之父”袁隆平及其事跡多次被寫進中小學教科書。比如，人教版初中生物學教材中先后出現(xiàn)3次袁隆平的故事，在新版高中生物學教材必修2中以正文之首的“科學家訪談”形式出現(xiàn)，其事跡還入選語文、歷史等學科教材。在教材之外，教師搜集利用各類課程資源，深度挖掘袁隆平故事所蘊含的生物學課程資源及核心素養(yǎng)內(nèi)涵，可為生物學教學提供有益的借鑒和參考?；仡櫾∑脚嘤s交水稻的過程，我們可以清楚地看到其中包含了大量的遺傳學理論知識，研究過程展現(xiàn)出嚴謹?shù)目茖W研究方法和創(chuàng)新思維范式，以及背后艱苦奮斗的科學精神，這些生動的故事可為生物學教學提供直接或間接的課程資源。資源形式也非常豐富，除了紙質(zhì)的圖書、報刊外，還有眾多的影像資料及實踐基地。袁隆平的故事還為勞動教育提供了極好的教育素材，如袁隆平雜交水稻科學園、袁隆平雜交水稻科技館及安江農(nóng)校試驗田（袁隆平發(fā)現(xiàn)天然雜交稻之處）等研學基地都可作為校外的活動課程資源，將生物學理論知識和實踐有效結(jié)合，在榜樣激勵的作用下有機滲透勞動教育，培養(yǎng)學生的勞動意識和實干精神。

2.“袁隆平故事”蘊含豐富的核心素養(yǎng)

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出的生物學四大學科核心素養(yǎng)，均可以在“袁隆平故事”中找到支撐和落腳點。一是生命觀念。袁隆平在研究雜交水稻的過程中充分詮釋了生命觀念中的遺傳與變異觀。他在發(fā)現(xiàn)天然雜交稻后培育子代并發(fā)現(xiàn)子代的性狀都比不上前一代“鶴立雞群”的植株，到后來的遠緣雜交、雄性不育系等研究，其中涉及“性狀分離”“雜交”“雜種優(yōu)勢”“配子不育”等大量的生物學概念。雖然生物學概念并不等同于生命觀念，但生命觀念作為生物學學科核心素養(yǎng)的標志，是在眾多生物學核心概念基礎(chǔ)上的抽象和概括，是貫穿生物學課程教學的主線，有助于學生理解大范圍的生物學事件，并解釋相關(guān)的生命現(xiàn)象。因此，教師在教學過程中要正確理解并運用概念教學，充分利用故事中的生物學事實，幫助學生形成遺傳與變異觀、進化與適應觀等正確的生命觀念。

二是科學思維。在雜交水稻研究中，袁隆平在直接的實驗事實依據(jù)的基礎(chǔ)上，運用了大量的科學思維，使雜交水稻研究總體沿著正確的路線前進。研究初期，經(jīng)過數(shù)年的實踐，他否定了當時的權(quán)威理論，確定水稻具有雜種優(yōu)勢，并類比高粱、玉米雜種優(yōu)勢的相關(guān)經(jīng)驗，運用邏輯思維提出三系法路線，此后又開創(chuàng)了兩系法育種和超級稻研究，其理論上都是在三系法路線下的邏輯延伸。袁隆平在研究中充分運用了敢于質(zhì)疑的批判性思維，類比、歸納、推理的邏輯思維，以及創(chuàng)造性思維?？茖W思維是科學教育的高階目標，不同學科的側(cè)重點有所不同。教師可以挖掘袁隆平雜交水稻研究科學思維的關(guān)鍵步驟，簡化成符合學生認知規(guī)律的方式來呈現(xiàn)，這將有助于發(fā)展學生的科學思維。

三是科學探究。袁隆平的成功，除了具備專業(yè)基礎(chǔ)和科學思維，還得益于鍥而不舍的實驗、細致敏銳的觀察、敢于創(chuàng)新的精神、合作攻關(guān)的科學探究能力。從14000多個稻穗中找出6株天然雄性不育株就是他成功的先決條件，據(jù)此才有了野生稻與栽培稻進行遠緣雜交以創(chuàng)造新的不育系材料這一新方案。在研究方向明確、持之以恒努力的條件下，“野敗”的發(fā)現(xiàn)是偶然中的必然。研究過程的路線轉(zhuǎn)變既是勇于創(chuàng)新的探索，也是團隊合力的成果。作為生物學學科核心素養(yǎng)，科學探究既是一種學習方式，也是關(guān)鍵的科學能力，學生在探究性學習中發(fā)現(xiàn)有價值的生物學問題和生物學現(xiàn)象，并對其進行觀察，對結(jié)果進行討論交流，有助于從全周期來培養(yǎng)學生的科學探究能力。

四是社會責任?？茖W研究的成功與人的品格是密切相關(guān)的。袁隆平有造福人類、愛國愛民的社會責任意識，在注意到水稻育種停滯不前、成為世界性難題和人民飽受饑荒時，就立志解決我國糧食短缺問題。在我國推廣應用雜交水稻研究成果時，袁隆平也積極幫助他國發(fā)展高產(chǎn)雜交水稻技術(shù)，這與課程標準對“社會責任”的定義高度一致，即樹立造福人類的態(tài)度和價值觀，關(guān)注社會性科學議題，具備利用生物學知識解決生產(chǎn)、生活問題的擔當和能力?！霸∑焦适隆辈粌H可以滲透人文教育，還能促進學生社會責任的形成和發(fā)展。

三、“講好袁隆平故事”教學舉隅

講好袁隆平的故事，不是為了講故事而講故事，而是要通過整合相關(guān)資源來為落實課程目標和學科核心素養(yǎng)服務。這樣既能幫助學生掌握生物學知識，也能讓學生領(lǐng)悟科學家解決問題的思維和方法。

1.利用“袁隆平故事”引入課堂

人教版生物學教材八年級下冊中的“人類應用遺傳變異原理培育新品種”一課，高中生物學必修2“孟德爾遺傳規(guī)律的應用”一課中都有雜交育種的相關(guān)學習內(nèi)容。在學習這部分內(nèi)容時，可以借助生動的袁隆平研究故事情節(jié)先吸引學生的關(guān)注，以激發(fā)學生內(nèi)在學習動機，然后提出：袁隆平進行雜交水稻研究的原理是什么？他又是怎樣證明雜交水稻優(yōu)勢的？由此順利引入課堂內(nèi)容的學習。

1994年，布朗發(fā)表了《誰能養(yǎng)活中國》的文章并宣稱，中國人口將在21世紀30年代達到16億，但中國無法獨自養(yǎng)活16億人，到時誰來養(yǎng)活中國？誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動蕩危機？面對“中國威脅論”的質(zhì)疑，袁隆平回應道：“中國完全能解決自己的吃飯問題，還能幫助世界人民解決吃飯問題。”現(xiàn)在，中國已經(jīng)成功地用占世界9%的耕地面積養(yǎng)活了占世界近20%的人口。超級雜交水稻也推廣到多國種植，為解決發(fā)展中國家糧食短缺問題提出了中國方案，對發(fā)展中國家的糧食安全和扶貧產(chǎn)生了積極而深遠的影響。

2.利用“袁隆平故事”發(fā)展生物學觀察能力

觀察能力是指全面、深入、正確地觀察和認識事物的能力，表現(xiàn)在生物學科上就是要善于觀察生物體和生命現(xiàn)象的細微變化和本質(zhì)特征。觀察是科學探究能力的重要組成部分，也是進行科學實驗的前提條件。人教版生物學教材七年級上冊的“技能訓練”欄目就專門設置了“觀察”技能，高中生物學則側(cè)重于利用顯微鏡進行微觀細胞的觀察。因此，學會嚴謹細致的觀察將有助于發(fā)展學生的科學探究能力。理論課上單純的說教并不利于學生掌握觀察的注意事項，因此教師可以先提出“正確的科學觀察和日常觀察有何不同，科學觀察需要遵循什么原則”等問題，然后呈現(xiàn)以下故事素材，引導學生總結(jié)和理解科學觀察具有細致性、全面性和客觀性等特征。

從20世紀60年代，袁隆平就開始水稻良種研究，安江農(nóng)校的師生們經(jīng)常能看到他在本校農(nóng)場稻田里尋尋覓覓的身影，他總是邊觀察、邊記錄，有時還做出標記（細致性）。在1961年夏天，他如獲至寶地在農(nóng)場稻田里發(fā)現(xiàn)了一株高大、穗大粒多的稻株，做完標記后每天都觀察它的生長情況，并記錄在案（細致性）。收割時，將這株稻穗上的170多個種子都收集起來，在來年播種培育（全面性）。第二年，觀察發(fā)現(xiàn)培育的子代都沒有“母種”的優(yōu)良性狀，他敏感地意識到這與當時權(quán)威的“水稻等自花傳粉植物沒有雜種優(yōu)勢”觀點是不符的（客觀性），并由此獲得了靈感，才有了后續(xù)的研究和巨大的研究成果。

通過袁隆平的事跡更有助于讓學生理解并實踐生物學觀察。

3.利用“袁隆平故事”培養(yǎng)科學態(tài)度和價值觀

袁隆平的故事充分展示了科學上的成功需要以扎實的科學知識為基礎(chǔ)，以高尚的科學品質(zhì)為前提。發(fā)現(xiàn)首棵天然不育株后，袁隆平團隊經(jīng)過長達六年的實驗，先后選用了1000多個水稻品種，不辭辛勞地進行了3000多個測交和回交實驗，都不能找到一個不育率100%的雄性不育系，直到發(fā)現(xiàn)“野敗”迎來了轉(zhuǎn)機。多個科研協(xié)作組利用“野敗”與數(shù)百個正常水稻品種進行了數(shù)千個測交實驗，其中“二九南1號”不育系就經(jīng)過了連續(xù)3年共7代的測交和回交，使用了10個株系共3000株實驗稻……通過真實科研故事的沉浸式分享，學生深刻體會到科研的道路是充滿艱辛與曲折的，并在袁隆平實事求是的科學態(tài)度和堅持不懈的科學精神感召下樹立正確的價值觀念。

4.結(jié)合“袁隆平故事”開展第二課堂活動

在第二課堂活動中融入素質(zhì)教育主題和探究學習內(nèi)容，不僅可以提升教學質(zhì)量，還能提高學生的綜合素養(yǎng)。結(jié)合“袁隆平故事”開展第二課堂有多種形式。在社團活動時，可以成立袁隆平事跡學習小組，組織學生分工搜集袁隆平的相關(guān)事跡并形成小組報告，在課堂上匯報、交流與討論，以讓全班同學都深入學習袁隆平的科學家精神。有條件的學校還可以結(jié)合具體實際，在前文提到的袁隆平與雜交水稻的相關(guān)展覽、紀念場所開展研學教育，讓學生在親身經(jīng)歷中體會知識運用的價值。另外，在進行校園文化建設時，可在生物學實驗室、生物園、科學家宣傳欄等場所展示袁隆平的畫像、生平、業(yè)績等，以營造校園崇尚科學的濃厚氛圍。

此外，教師還可以利用“袁隆平故事”輔助講解雜種優(yōu)勢、遠緣雜交、雄性不育等生物學概念，以袁隆平為楷模向?qū)W生介紹育種工作者這一與生物學相關(guān)的職業(yè)，將“袁隆平故事”延伸到職業(yè)生涯教育等領(lǐng)域。

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