林細富

摘 要： 生物科學史是生物學家思維與智慧的結(jié)晶，蘊含豐富的科學思想、科學探究方法等教育資源。本文就運用生物科學史從知識構(gòu)建、能力培養(yǎng)、情感態(tài)度與價值觀教育三方面培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

關鍵詞： 生物科學史 知識構(gòu)建 能力培養(yǎng) 情感態(tài)度與價值觀教育

高中生物新課程標準提出“生物科學素養(yǎng)”是指公民參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物學知識，探究能力，以及相關的情感態(tài)度與價值觀。它反映了個人對生物科學領域中核心的基礎內(nèi)容的掌握和相應水平，以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養(yǎng)的能力。而過去的生物課程過于偏重知識要求，忽視情感與價值觀；強調(diào)結(jié)果，忽視過程；注重科學，忽視技術(shù)。這或許是我國公民科學素養(yǎng)較低的原因之一。新一輪課程改革了解了原有生物課程的不足，明確將提高學生的生物科學素養(yǎng)作為課程的基本理念之一，并作為實施課程標準的核心任務。

培養(yǎng)生物科學素養(yǎng)的教學途徑多種多樣，但運用生物科學史是最好的策略、方式之一。生物科學史是以生物科學產(chǎn)生和發(fā)展的過程為輪廓，生動地描述科學家進行科學探索的過程和方法，呈現(xiàn)了科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學世界觀，是一門充滿生命力的科學史。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質(zhì)和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神。因此，生物科學史對培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)有重要教育意義。在生物教學中，教師可通過生物學史展示生物學家的探究行為，使學生能主動地獲取科學知識，體驗科學過程與方法，形成一定的科學探究能力和科學態(tài)度與價值觀，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。下面就筆者在教學中如何運用科學史培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)展開論述，供同行參考。

1.運用生物科學史，建構(gòu)生物學知識

生物學知識包括基本的生物學概念、原理和規(guī)律，讓學生掌握一定的生物學知識，既是生物課程所規(guī)定的基本任務之一，又是學生具備生物科學素養(yǎng)的基本要求和標志。如果教師只注重科學知識傳授，而忽視概念、理論的建構(gòu)過程，則學生只會死記硬背知識，而不能深刻理解和掌握科學原理或方法。通過科學史中對一些經(jīng)典實驗和邏輯分析再現(xiàn)，可以讓學生體驗生物學知識的形成過程，從而理解生物學概念、原理的來龍去脈。這樣的教學既傳授了知識，更培養(yǎng)了學生的科學思維。例如在講授“光合作用的探究歷程”時，老師通過實驗引導學生探索光合作用的原料、產(chǎn)物和條件，實際上是重復英格豪斯、薩克斯及魯賓和卡門等科學家的研究方法，從而建構(gòu)了光合作用的概念。這段科學史的研究和學習不僅有助于學生更好地認識光合作用的實質(zhì)，而且有助于他們體會科學家的思維過程及科學發(fā)現(xiàn)的艱難過程。

又如必修1模塊中的“生物膜流動鑲嵌模型”一節(jié)對生物膜結(jié)構(gòu)的探索過程，如果教師直接將生物膜流動鑲嵌模型的內(nèi)容告訴學生，則學生會感到枯燥無味，對這個模型也很難理解，這樣會走上死記硬背的老路。因此，運用科學史中材料設計問題串，引導學生一步一步地分析科學家的實驗和結(jié)論。如：（1）細胞膜的什么成分組成的呢？（介紹歐文頓的實驗和推論）你認為歐文頓的推論是正確的嗎？細胞膜中除了有含脂質(zhì)外，是否還有其他成分呢？（課件展示脂雙層圖片）（2）脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是如何形成膜的結(jié)構(gòu)呢？（講解兩位荷蘭科學家的實驗，得出“細胞膜中的脂質(zhì)為連續(xù)雙層”的結(jié)論）（3）對羅伯特森電鏡觀察到細胞膜的結(jié)構(gòu)，讓你推測，你會推出什么樣的結(jié)論？（圖片展示電鏡下細胞膜的結(jié)構(gòu)）（4）羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型，認為是靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，你覺得該結(jié)構(gòu)模型有什么不足？（課件展示草履蟲的運動和細胞分裂）（5）對于熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗觀察到怎樣的動態(tài)現(xiàn)象？說明了什么結(jié)論。（動畫播放融合實驗，指出細胞膜具有一定的流動性）在上述問題串的分析討論之后，生物膜流動鑲嵌模型已經(jīng)呼之欲出了。教師可讓學生歸納總結(jié)流動鑲嵌模型的基本要點，再呈現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖，結(jié)合該圖闡述流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在此認知過程中，學生宛如親歷科學家探索的歷程，在解決問題的過程中修正原來不正確的概念，構(gòu)建科學的概念，這樣構(gòu)建起來的概念才會有效地整合進學生的知識框架，內(nèi)化為學生的經(jīng)驗，成為進一步學習的基礎。可見，運用生物科學史對學生構(gòu)建生物學知識，培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)具有重要作用。

2.運用生物科學史，培養(yǎng)學生探究能力

學習科學應該是一種積極主動的過程，探究是學習科學的重要途徑之一。把教材中科學的經(jīng)典的實驗設計成課堂可以探究的問題，讓學生親身體驗和感受科學家是如何困惑于問題，如何假設問題的“答案”，考慮通過哪些途徑解決問題，并由此漸漸養(yǎng)成探究的態(tài)度、方法和思維的品質(zhì)。例如：關于“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”可以利用教材中的材料，設置探究實驗。（1）設計實驗探究胚芽鞘的向光性與什么部位有關？（2）設計實驗探究胚芽鞘的感光部位是尖端還是尖端下部？（3）如何設計實驗證明造成胚芽鞘彎曲生長是一種化學物質(zhì)？通過上述實驗設計與思考，引導學生掌握生物科學研究的一般方法，即：發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—作出假設—實驗驗證，在引導學生步步深入探究的過程中，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，與此同時，學生在探究過程中體驗到成功的喜悅，激發(fā)了他們的學習興趣，拓展了他們的思維方向。

例如“促胰液素的發(fā)現(xiàn)”的科學史蘊含了科學發(fā)現(xiàn)的思想與方法，是開展探究活動的良好素材。在課本的資料分析中，法國學者沃泰默做了這樣一個實驗：把稀鹽酸注入狗的上段小腸腸腔內(nèi)，發(fā)現(xiàn)會引起胰腺分泌胰液。若直接將稀鹽酸注入狗的血液中，則不會引起胰液的分泌。英國的科學家斯他林和貝利斯讀了沃泰默的論文后，卻大膽地作出假設：沃泰默所做實驗的現(xiàn)象不是神經(jīng)反射而是化學調(diào)節(jié)——在鹽酸的作用下，小腸黏膜產(chǎn)生了一種化學物質(zhì)，這種物質(zhì)進入血液后，隨著血流到達胰腺，引起胰液的分泌。于是教師可引導學生探究討論以下問題：（1）如何通過設計實驗證實斯他林和貝利斯的觀點的正確性？（2）如何才能否排除鹽酸能促進胰腺分泌胰液的可能性，增強實驗的說服力？如果不能，那么怎樣設計實驗排除鹽酸的干擾？以上探究活動，可以讓學生置身于科學發(fā)現(xiàn)的歷程中，體驗科學發(fā)現(xiàn)的過程，培養(yǎng)科學素養(yǎng)，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和探究動力。

3.運用科學史，開展情感態(tài)度與價值觀教育

生物學的科學發(fā)展史就是一部生物學家勤奮治學、嚴謹創(chuàng)新的科學探究史，任何科學上的重大發(fā)現(xiàn)都是科學家在“實事求是，不屈不撓”的科學精神指導下取得的，其人格魅力及科學成就對學生而言具有積極的榜樣作用。科學史的介紹可以潛移默化地使學生受到感染，有效培養(yǎng)學生樂于學習生物科學，養(yǎng)成質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學精神。如在“關于酶本質(zhì)的探索“的資料分析中，巴斯德和李比希雙方各持不同觀點，相互爭執(zhí)。巴斯德是微生物學家，特別強調(diào)生物體或細胞的作用；李比希是化學家，傾向于從化學角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標集中在他們爭論的焦點上，使科學研究更有的放矢。畢希納受限于技術(shù)的困惑，最終薩姆納歷時9年用正確的科學方法，堅持不懈、百折不撓的科學精神，將酶提純出來。教師引導學生分析這些資料，讓學生了解有關科學知識的形成過程，并在此基礎上接受科學精神的熏陶：在科學研究過程中，不要迷信權(quán)威，應該在對實驗事實進行嚴密分析的基礎上，大膽探索，勇于創(chuàng)新。通過對科學史的學習，在激發(fā)學生對科學探究興趣的同時，培養(yǎng)學生勇于存疑、敢于探索、實事求是的科學精神，以及學生的科學素養(yǎng)。

新教材中生物科學史的生動有趣，充滿智慧故事呈現(xiàn)，有利于教師創(chuàng)設情境，讓學生從初級的“有趣”變?yōu)闃酚谔剿鞯摹皹啡ぁ?，激發(fā)學生學習生物學的興趣，形成正確的情感態(tài)度與價值觀。如在學習“伴性遺傳”時，教師通過繪聲繪色地講述道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲的故事，道爾頓雖然不是生物學家和醫(yī)學家，卻成了第一個發(fā)現(xiàn)色盲的人，也是第一個被發(fā)現(xiàn)的色盲病患者。學生不由自主地產(chǎn)生許多質(zhì)疑，充分調(diào)動學生學習本節(jié)課的興趣。于是教師便引導學生思考：從道爾頓發(fā)現(xiàn)紅綠色盲的過程中，你獲得了什么樣的啟示？在課堂分析過程中學生逐漸體會到道爾頓不放過身邊的小事，對心中疑惑進行認真分析和研究，同時道爾頓勇于說出自己是色盲患者，并將自己的發(fā)現(xiàn)公之于眾。道爾頓這種認真的科學態(tài)度及獻身科學、尊重科學的精神值得大家學習。通過這段科學史的學習，引導學生從興奮的激情狀態(tài)回歸到理性的思考狀態(tài)，很好地培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)。

正如美國著名科學史家薩頓所說：“科學史能幫助我們達到教學的主要目的，能說明科學之意義，科學之功能和方法，科學之邏輯的、心理的和社會的含義，科學之深刻的人性，以及科學對思想凈化和文化整體化之重要意義。”高中教材中生物科學史不僅記載生物科學知識的形成過程，而且蘊含著科學家尊重事實、服從真理和實事求是的科學態(tài)度，以及勇于創(chuàng)新、善于合作和無私奉獻的科學精神。運用生物科學史教育，有利于學生建構(gòu)生物學概念、原理；用科學史創(chuàng)設生動具體的學習情景，不僅培養(yǎng)學生科學的探究能力，而且培育正確的態(tài)度情感與價值觀，從而有利于學生科學素養(yǎng)的形成。

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