指向生命觀念的科學(xué)史教學(xué)策略
——以“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來”教學(xué)為例

●趙廣宇

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在教學(xué)建議中特別提出要“注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)”，其目的是引領(lǐng)學(xué)生重溫科學(xué)家探索生物世界的歷程，在感受科學(xué)精神的同時(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思路與方法，領(lǐng)悟科學(xué)思維的方式，理解科學(xué)的本質(zhì)，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。在高中生物學(xué)課程中基于科學(xué)史開展教學(xué)，教師需要注意：選材少而精，選擇最能反映科學(xué)本質(zhì)和體現(xiàn)科學(xué)精神的材料；教學(xué)過程循序漸進(jìn)，遵循科學(xué)史的發(fā)展邏輯，層層推進(jìn)，由淺入深；挖掘育人價(jià)值，選擇具有多方面育人價(jià)值的科學(xué)史，避免就史說史。

人教版必修2“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來”一課簡(jiǎn)要介紹了“拉馬克的進(jìn)化學(xué)說”和“達(dá)爾文自然選擇學(xué)說”的基本要點(diǎn)，教師可以補(bǔ)充相關(guān)的生物進(jìn)化科學(xué)史、社會(huì)發(fā)展史、科學(xué)哲學(xué)史等科學(xué)史內(nèi)容，幫助學(xué)生更深入地了解進(jìn)化理論的由來，以形成生物進(jìn)化的生命觀念。本文以“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來”一課為例，探討如何通過科學(xué)史教學(xué)發(fā)展學(xué)生的生命觀念。

一、設(shè)計(jì)思路

生物進(jìn)化是生物學(xué)的核心思想之一，生物進(jìn)化觀是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中生命觀念的核心觀念。有關(guān)生物進(jìn)化的理論還影響著人們的思想觀念，是對(duì)人們形成正確的自然觀和世界觀有著重要影響的生物科學(xué)理論。因此，本節(jié)課將提供相關(guān)的生物學(xué)科學(xué)史料，呈現(xiàn)人類認(rèn)識(shí)生命起源與生物進(jìn)化的重要?dú)v程，引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀科學(xué)史料，了解人類進(jìn)化思想的萌發(fā)、形成及最終建立生物進(jìn)化理論的過程。同時(shí)，運(yùn)用資料分析的方法，領(lǐng)悟在實(shí)證基礎(chǔ)上建立、發(fā)展起來的生物進(jìn)化理論。學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的形成過程，從而把握生物進(jìn)化的內(nèi)涵，樹立生物進(jìn)化的生命觀念，認(rèn)同辯證唯物主義觀點(diǎn)，加深對(duì)生物科學(xué)本質(zhì)的理解。

二、教學(xué)過程

（一）探討圖騰文化，走進(jìn)學(xué)習(xí)課題

教師提出問題：中華民族為何自稱為“龍的傳人”？學(xué)生主要從文化傳說的角度做出解釋。教師指出：龍是中華民族的圖騰，是中華文化重要的組成部分。在古代原始部落信仰中，認(rèn)為本氏族人都源于某種特定的物種，該物種是本氏族最古老的祖先，并用來做本氏族的徽號(hào)或象征，從而形成了圖騰文化。這反映出原始部落對(duì)大自然的崇拜，是人類對(duì)生命起源的初始解讀，也是人類歷史上最早的文化現(xiàn)象。那么，生命到底是如何起源的，又是如何演變成現(xiàn)存的各種生物的？由此導(dǎo)入學(xué)習(xí)的課題。

（二）探尋人類對(duì)生命起源和生物進(jìn)化的認(rèn)識(shí)歷程

1.“神創(chuàng)論”的產(chǎn)生

教師指出：世界上幾乎每一個(gè)原始部落對(duì)于人、樹木、太陽，以至于對(duì)整個(gè)世界的起源都有著各自流傳的神話，人們把具有超自然力或強(qiáng)大生育力的生物，如蟒蛇、巨鳥、魚或獅看作是和生命（人）起源有關(guān)的動(dòng)物。隨著人類文明的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都有專門的著作加以論述。

資料1《圣經(jīng)·舊約（創(chuàng)世紀(jì)）》有關(guān)上帝創(chuàng)造世界的故事：上帝第一天創(chuàng)造了光，第二天造空氣和水，第三天造陸地、海和各類植物，第四天造日、月、星辰和定晝夜、節(jié)令、日子和年歲，第五天造各類動(dòng)物，第六天上帝按著他的形象創(chuàng)造男人（用泥土吹），然后用其肋骨創(chuàng)造出女人，第七天創(chuàng)造工作完畢，上帝休息，并賜福給第七日，定為圣日。

教師組織學(xué)生分析、討論“神創(chuàng)論”的主要論述，學(xué)生認(rèn)為：人類在無法真正認(rèn)識(shí)自然界時(shí)，是以超自然的“神”來解釋自然及生命現(xiàn)象的。但是，此類“神”好像都具有生命的特征，類似于“超人”。而具有生命特征的“神”是從何而來的呢？可見，神創(chuàng)論是人類早期文明無法真正從科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)生物界，從而創(chuàng)造神話來解釋未知的世界，并沒有解決生命的起源問題。

教師總結(jié)：在宗教興起以后，早期人類所信奉的具體神靈就是萬物的創(chuàng)造者，比如，古代希臘的宙斯、雅典娜、波塞冬等神靈。神創(chuàng)論強(qiáng)調(diào)的是物種不變論，創(chuàng)造世界是一次性事態(tài)，其結(jié)果是一個(gè)靜止的世界，唯一的變化只有季節(jié)的輪換與人類世代的更替。

2.唯物主義思想的萌芽

近代科學(xué)誕生以前，神創(chuàng)論一直占據(jù)統(tǒng)治地位。但是，隨著科學(xué)的發(fā)展開始出現(xiàn)一些不同的觀點(diǎn)。

資料2“自然發(fā)生論”認(rèn)為，生物是從非生命物質(zhì)中迅速而直接產(chǎn)生出來的。例如，從汗水中產(chǎn)生出虱子，從潮濕的土壤中產(chǎn)生蛙和老鼠，“腐肉生蛆”等。17世紀(jì)，范·赫爾蒙特開出“制造老鼠處方”：把小麥、污濕人汗的襯衣放進(jìn)容器，以人的蒸汽為能源進(jìn)行“發(fā)酵”，21天會(huì)長(zhǎng)出活的老鼠[1]。

學(xué)生都認(rèn)為該理論的想法滑稽，尤其是“制造老鼠的處方”有點(diǎn)荒誕不經(jīng)。教師引導(dǎo)學(xué)生比較“自然發(fā)生論”與“神創(chuàng)論”的不同之處：自然發(fā)生論是從唯物主義角度闡釋生命的起源，認(rèn)識(shí)到生命與非生命物質(zhì)之間的關(guān)系，對(duì)探索生命起源的本質(zhì)有積極的意義。其問題在于“自然界在極短時(shí)間內(nèi)完成了非生命物質(zhì)向生命的發(fā)展”是不可能的，不能科學(xué)解釋生命的起源。

3.生物進(jìn)化思想的提出

教師說明：隨著文化啟蒙運(yùn)動(dòng)的興起，生物科學(xué)得到迅猛發(fā)展，關(guān)于現(xiàn)存生物和化石生物的資料逐漸豐富。少數(shù)生物學(xué)家開始質(zhì)疑“神創(chuàng)論”，提出了進(jìn)化的觀點(diǎn)或思想。

資料3 18世紀(jì)中葉，法國(guó)博物學(xué)家布豐觀察化石的分布，發(fā)現(xiàn)兩類事實(shí)：①化石材料，古代生物和現(xiàn)代生物有明顯區(qū)別；②比較解剖學(xué)發(fā)現(xiàn)存在著不完善、沒有用處和退化的器官，例如，豬的側(cè)趾雖已失去了功能，但內(nèi)部的骨骼仍是完整的。因此，布豐提出進(jìn)化的觀點(diǎn)：生物的物種是可變的，生物的變異是基于環(huán)境影響，環(huán)境變了，生物會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變異，而且這些變異會(huì)遺傳給后代（獲得性遺傳）。

1762年，瑞士學(xué)者邦尼特首先將“進(jìn)化”一詞應(yīng)用于生物學(xué)中，代表“一切生命形態(tài)發(fā)生、發(fā)展的演變過程”的意思。

著名分類學(xué)家林奈則認(rèn)為：不同的物種是上帝分別創(chuàng)造的結(jié)果。布豐在他晚年聲明：堅(jiān)決地信仰圣經(jīng)上所說的關(guān)于神創(chuàng)造世界的時(shí)間和事實(shí)，放棄所有可能與摩西故事相沖突的說法[2]。

學(xué)生通過分析認(rèn)識(shí)到：如果所有物種在創(chuàng)世時(shí)已經(jīng)完善設(shè)計(jì)，而且自創(chuàng)世以來沒有發(fā)生過變化，就不可能存在退化器官。因此，布豐等學(xué)者依據(jù)生物存在退化器官的事實(shí)，推翻了物種不變論。

教師強(qiáng)調(diào)：此時(shí)，進(jìn)化的觀點(diǎn)仍在發(fā)展中，并在與神創(chuàng)論的交鋒中積蓄力量。如同時(shí)代學(xué)者伊·達(dá)爾文研究退化器官和痕跡器官后，提出了生存斗爭(zhēng)、獲得性遺傳、性選擇等觀點(diǎn)。但是，當(dāng)時(shí)的宗教和神學(xué)派的勢(shì)力仍然強(qiáng)大，生物進(jìn)化的觀點(diǎn)沒有得到普遍認(rèn)可。

4.基于實(shí)證的生物進(jìn)化理論

布豐之后，法國(guó)學(xué)者拉馬克系統(tǒng)闡述了“進(jìn)化學(xué)說”，成為進(jìn)化論的倡導(dǎo)者和先驅(qū)，推動(dòng)了進(jìn)化理論的發(fā)展。

資料4拉馬克研究巴黎地層化石時(shí)發(fā)現(xiàn)：不同的地層出現(xiàn)不同的化石，地層越深，化石和現(xiàn)在的生物距離越遠(yuǎn)。他認(rèn)為是進(jìn)化的結(jié)果，在生命的早期階段，以自然發(fā)生的形式產(chǎn)生簡(jiǎn)單的物種；在生命的復(fù)雜階段，則是通過環(huán)境的變化引起生物獲得一種新的結(jié)構(gòu)或新的器官得以進(jìn)化；許多物種在時(shí)間上經(jīng)歷了緩慢而逐漸的變化，人就是由較為低等的動(dòng)物逐漸進(jìn)化而來的；動(dòng)物只有不斷調(diào)節(jié)自身以適應(yīng)變化的環(huán)境，才能生存，如果不能與生存環(huán)境保持和諧，就會(huì)滅絕；環(huán)境的變化可以使動(dòng)物產(chǎn)生定向的變異。拉馬克在1809年出版的《動(dòng)物哲學(xué)》一書中，用環(huán)境作用的影響、器官的用進(jìn)廢退和獲得性的遺傳等原理解釋生物進(jìn)化過程，創(chuàng)立了第1個(gè)比較嚴(yán)整的進(jìn)化理論[3]。

同時(shí)期的著名法國(guó)動(dòng)物學(xué)家、古生物學(xué)家，比較解剖學(xué)的創(chuàng)立者居維葉提出了器官相關(guān)定律，并在古生物學(xué)研究上有杰出貢獻(xiàn)，為建立進(jìn)化論提供了寶貴材料，但是他本人卻反對(duì)生物進(jìn)化的觀點(diǎn)。

學(xué)生分析拉馬克的觀點(diǎn)，認(rèn)為：拉馬克的理論否定了神創(chuàng)論和物種不變論，即生物都不是神創(chuàng)造的，是由更古老的生物進(jìn)化而來，奠定了科學(xué)生物進(jìn)化論的基礎(chǔ)。

教師指出：拉馬克否定了神造萬物的概念，以唯物主義和歷史的觀點(diǎn)打擊了神創(chuàng)論和物種不變論，為確立科學(xué)的生命觀做出了重大貢獻(xiàn)。并且提出系統(tǒng)性解釋進(jìn)化的理論，初建生物進(jìn)化的理論體系，為生物進(jìn)化論奠定了基礎(chǔ)。但是，拉馬克在說明進(jìn)化的原因時(shí)，用作論證的事實(shí)不夠充分，有時(shí)憑借臆測(cè)，說服力不大，沒有得到當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。所以該時(shí)期進(jìn)化論與神創(chuàng)論的交鋒，仍然是神創(chuàng)論占上風(fēng)，直到達(dá)爾文的理論出現(xiàn)。

資料5達(dá)爾文在1831年隨“貝格爾”號(hào)軍艦開展環(huán)球科學(xué)考察，在5年（1831-1836年）的時(shí)間內(nèi)，他觀察了所到之處的地質(zhì)礦物和生物類型，深入比較了化石動(dòng)物和現(xiàn)存動(dòng)物的相互關(guān)系，生物的地理分布及地質(zhì)期內(nèi)出現(xiàn)的程序等內(nèi)容，觀察到生物界普遍存在著個(gè)體差異的事實(shí)。后來，他研究并總結(jié)了運(yùn)用人工選擇方法獲得家畜和農(nóng)作物新品種的實(shí)踐成果，批判地吸取了拉馬克等前輩學(xué)者的成果，認(rèn)識(shí)到：生物的種和變種一樣，是由以前別的種演變而來，并非上帝創(chuàng)造的產(chǎn)物，并提出了新的學(xué)說——“自然選擇學(xué)說”。

同時(shí)代的青年學(xué)者華萊士也提出了“生存競(jìng)爭(zhēng)是促使物種進(jìn)化的動(dòng)力”的觀點(diǎn)。赫胥黎在達(dá)爾文進(jìn)化論的啟發(fā)下，詳細(xì)研究了前人發(fā)現(xiàn)的頭骨化石，找到了從猿到人的過渡類型，并通過比較解剖學(xué)和胚胎學(xué)的研究，證明人與猿是最近的親屬。德國(guó)的博物學(xué)家海克爾進(jìn)一步用大量事實(shí)證明了“人猿同祖論”，建立了人類起源的譜系樹，并對(duì)生物進(jìn)化論做了清晰的敘述。

學(xué)生閱讀材料后，教師再補(bǔ)充1860年牛津辯論會(huì)的故事，讓學(xué)生感受到“神創(chuàng)論”者與“進(jìn)化論”者之間的激烈交鋒，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到：①“自然選擇學(xué)說”論證了地球上現(xiàn)存的生物都由共同祖先發(fā)展而來，它們之間有親緣關(guān)系?！白匀贿x擇學(xué)說”能夠解釋生物進(jìn)化的原因，揭示了生物發(fā)展的規(guī)律，創(chuàng)立了科學(xué)的生物進(jìn)化理論。②“自然選擇學(xué)說”以自然界的客觀規(guī)律替代了“造物主”的作用，使人們看到人類的由來，對(duì)宗教信仰發(fā)生了根本性的動(dòng)搖。達(dá)爾文的進(jìn)化觀點(diǎn)，不僅成為生命科學(xué)的指導(dǎo)思想和辯證唯物主義的哲學(xué)基礎(chǔ)，也有力地動(dòng)搖了當(dāng)時(shí)流行的各種唯心主義觀點(diǎn)。③“生物進(jìn)化”思想的形成及生物進(jìn)化理論的建立，不只是幾位天才科學(xué)家的貢獻(xiàn)，更是眾多科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶，是人類文明發(fā)展的必然結(jié)果。

（三）認(rèn)同進(jìn)化理論的基本觀點(diǎn)及其發(fā)展

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀資料和教材，了解拉馬克進(jìn)化學(xué)說及達(dá)爾文“自然選擇學(xué)說”的基本內(nèi)容，重點(diǎn)掌握“自然選擇學(xué)說”的理論體系。

1.拉馬克的進(jìn)化學(xué)說

資料6拉馬克進(jìn)化學(xué)說的主要觀點(diǎn)：①地球上的所有生物都不是神造的，而是更古老的生物進(jìn)化來的；②生物是由低等到高等逐漸進(jìn)化的。拉馬克對(duì)生物進(jìn)化原因的解釋包括：①第一定律是“用進(jìn)廢退”，凡是沒有達(dá)到其發(fā)育限度的動(dòng)物，其任何一個(gè)器官使用得愈是頻繁，則該器官愈能逐漸得到加強(qiáng)、發(fā)展并增大；反之，不經(jīng)常使用的器官就會(huì)削弱和衰退，并逐漸縮小其能力。②第二定律是“獲得性遺傳”，即環(huán)境變化引起的動(dòng)物器官變異可以遺傳[4]。

2.達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說

教師講解“自然選擇學(xué)說”的主要內(nèi)容：過度繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳變異、適者生存。并舉例加以說明：過度繁殖是生物進(jìn)化的條件，生存斗爭(zhēng)是生物進(jìn)化的手段、動(dòng)力，遺傳變異為進(jìn)化的基礎(chǔ)，適者生存為生物進(jìn)化的結(jié)果。最后形成如下模型：

圖1 達(dá)爾文自然選擇學(xué)說

教師展示遠(yuǎn)古長(zhǎng)頸鹿和現(xiàn)代長(zhǎng)頸鹿的對(duì)比照片，要求學(xué)生運(yùn)用進(jìn)化理論解釋長(zhǎng)頸鹿進(jìn)化的原因。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課是沿時(shí)間軸線，呈現(xiàn)人類文明史中有關(guān)生命起源和生物進(jìn)化的史料，引導(dǎo)學(xué)生在感知人類科學(xué)發(fā)展史的基礎(chǔ)上，領(lǐng)悟人類思想發(fā)展的進(jìn)步史，形成“進(jìn)化與適應(yīng)”的生命觀念，并樹立辯證唯物主義的觀點(diǎn)。

（一）充分認(rèn)識(shí)生物進(jìn)化論在人類文明中的價(jià)值

從“神創(chuàng)論”堅(jiān)持的物種不變論到生物進(jìn)化論，標(biāo)志著人類的思想認(rèn)識(shí)由唯心主義向辯證唯物主義自然觀的重大轉(zhuǎn)變。作為人類智慧偉大結(jié)晶的生物進(jìn)化論，為辯證唯物主義提供了重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)。正如控制論的創(chuàng)始人維納所說：達(dá)爾文的進(jìn)步觀念所產(chǎn)生的影響不僅限于生物學(xué)領(lǐng)域了。所有的哲學(xué)家和社會(huì)學(xué)家都是從他們那個(gè)時(shí)代的種種富有價(jià)值的知識(shí)源泉中汲取他們的科學(xué)思想的。因此，看到馬克思及其同時(shí)代的社會(huì)學(xué)家在進(jìn)化和進(jìn)步的問題上接受了達(dá)爾文的觀點(diǎn)，就不足為奇了[5]。說明科學(xué)隨著人類社會(huì)的產(chǎn)生而萌發(fā)，隨著人類社會(huì)的發(fā)展而演化?？茖W(xué)進(jìn)步是人類社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，能夠影響人類的思想觀念，促進(jìn)人類社會(huì)文明的發(fā)展。

（二）辯證地看待人類文明發(fā)展的曲折歷程

受科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)有著局限性。由神創(chuàng)論到進(jìn)化論，人類不斷提出新理論、否定舊理論，在不斷自我否定的過程中發(fā)展。而從生物進(jìn)化學(xué)說的提出到形成人們公認(rèn)的生物進(jìn)化理論，人們?cè)诓粩嗟臓?zhēng)論中，對(duì)舊理論進(jìn)行修正和擴(kuò)展，推動(dòng)生物進(jìn)化論向前發(fā)展。要客觀地看待不同時(shí)代科學(xué)家在科學(xué)研究中的不足與錯(cuò)誤，正確評(píng)價(jià)他們的科學(xué)成就，讓學(xué)生們充分認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)展的艱辛與曲折。

（三）促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的提高

在科學(xué)史教學(xué)過程中，通過分析科學(xué)史料，可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的生物學(xué)知識(shí)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行分析、綜合，闡明人們的思維過程，并闡釋理論的合理性，以提高學(xué)生的分析、整合、評(píng)價(jià)等思維能力；在辨析史料的過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生辯證地認(rèn)識(shí)史料的階段性、局限性和創(chuàng)新性；在運(yùn)用史料分析現(xiàn)實(shí)現(xiàn)象時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生樹立實(shí)證思想，實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)。因此，通過科學(xué)史教學(xué)，可以幫助學(xué)生潛入史料，析出歷史，深入思考，發(fā)展科學(xué)思維。