淺談在《DNA的結(jié)構(gòu)》課堂教學(xué)中科學(xué)史教育的作用

為了貫徹新一輪課程改革的理念，人教版新課程的教科書中增添了大量的科學(xué)史內(nèi)容，這些內(nèi)容在篇幅上甚至超出了生物學(xué)核心概念所占的比例。這引發(fā)了一個問題：科學(xué)史的內(nèi)容是否比基本概念和原理更為重要？為何教材要安排如此之多的科學(xué)史內(nèi)容？下面，我將結(jié)合人教版《遺傳與進(jìn)化》模塊中第三章第二節(jié)《DNA的結(jié)構(gòu)》的科學(xué)史部分教學(xué)，分享我的感悟。

一、通過科學(xué)史學(xué)習(xí)，深化對知識的理解

正確理解科學(xué)史與生物學(xué)概念原理的關(guān)系是至關(guān)重要的?？茖W(xué)史展現(xiàn)了生物學(xué)概念的形成過程，它并非與基本概念和原理對立或割裂，而是與之相輔相成。引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)史的目的之一，在于促進(jìn)學(xué)生主動建構(gòu)知識，幫助他們更好地理解基本概念和原理。

例如，在教授DNA分子結(jié)構(gòu)這一核心概念時，新教材增加了關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)史內(nèi)容。教材以講故事的形式，描述了兩位科學(xué)家進(jìn)行研究的背景與過程，并以黑體字強(qiáng)調(diào)了每個研究階段的結(jié)論。這樣的敘述方式再現(xiàn)了知識的來源，使學(xué)生能夠感受到每一個科學(xué)結(jié)論得出的合理性。再如，1951年，沃森和克里克通過分析威爾金斯與富蘭克林的DNA衍射圖譜，推斷出DNA具有規(guī)則的螺旋結(jié)構(gòu)；但由于圖片質(zhì)量不佳，他們無法確定DNA的具體結(jié)構(gòu)。在多種假設(shè)被推翻后，1953年，沃森在訪問英國皇家學(xué)院實驗室時，偶然看到了弗蘭克林拍攝的高度清晰的DNAX射線衍射照片，從而獲得了關(guān)鍵信息，最終與克里克構(gòu)建出了雙鏈螺旋模型。在這個過程中，查哥夫的堿基分析結(jié)果為兩位科學(xué)家提供了重要啟示，他們確定了堿基互補(bǔ)配對原則為A-T、C-G。通過這一科學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅理解了DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也完成了本節(jié)課的知識目標(biāo)。

然而，在科學(xué)史的教學(xué)中，應(yīng)及時歸納和梳理基本概念和原理，避免它們被科學(xué)史的細(xì)節(jié)所淹沒。同時，應(yīng)避免將科學(xué)史本身作為知識記憶的對象。畢竟，這不是生物科學(xué)史課程，不能“為史而史”。

二、巧妙運(yùn)用科學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

1. 學(xué)習(xí)科學(xué)史能讓學(xué)生親身體會科學(xué)探究的過程，掌握科學(xué)探究方法，培養(yǎng)嚴(yán)密的科學(xué)思維品質(zhì)。例如，在教授《DNA的結(jié)構(gòu)》時，教師可以設(shè)置一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。在沃森和克里克研究DNA分子結(jié)構(gòu)之前，該領(lǐng)域的研究處于何種狀態(tài)？在已有的研究中，DNA由四種脫氧核苷酸組成的長鏈結(jié)構(gòu)，并且含有四種不同的堿基，威爾金斯和富蘭克林已經(jīng)拍攝出DNA衍射圖譜等。在此基礎(chǔ)上，沃森和克里克需要解決的問題有哪些？他們是如何通過模型建構(gòu)法解決這些問題的？這種方法有何優(yōu)點(diǎn)？通過這些問題，學(xué)生可以體會到科學(xué)探究的過程，以及提出問題、建模和驗證假設(shè)的能力。

2. 學(xué)習(xí)科學(xué)史能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)精神，如沃森和克里克的精誠合作精神，他們的思維流暢性、變通性和創(chuàng)新性，以及他們堅定的科學(xué)意志和精神。這些品質(zhì)對學(xué)生情感教育具有重要意義。

總之，科學(xué)史是科學(xué)探究的過程，教師在生物教學(xué)中應(yīng)充分利用科學(xué)史素材，挖掘其教育功能，幫助學(xué)生在深刻理解知識的同時，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，形成正確的人生觀和價值觀，提升生物學(xué)核心素養(yǎng)，為終身發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。