妥文清

一、科學(xué)史教學(xué)的價值和意義

科學(xué)史是描述和解釋科學(xué)知識發(fā)生、發(fā)展與系統(tǒng)化進程的產(chǎn)物，其基本內(nèi)容有：科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明史、科學(xué)社會史和科學(xué)思想史等[1]。學(xué)習(xí)科學(xué)史，不僅僅能使學(xué)生獲得知識，還能體驗科學(xué)的探究過程，在這個過程中讓學(xué)生身臨其境，就很容易體會到探究的樂趣；更重要的是，學(xué)生的思維得到了很好的科學(xué)鍛煉，包括大膽而有根據(jù)的推測、邏輯嚴密的設(shè)計思路以及對誤差不足的分析能力，這對于學(xué)生的情感態(tài)度與價值觀的形成有積極的作用。

《普通高中生物課程標準(實驗)》實施建議中強調(diào)：要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻身科學(xué)的精神，這對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的[2]。

那么，面對高考的壓力、有限的學(xué)習(xí)時間，高中學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)史教學(xué)現(xiàn)狀究竟如何呢？對比在甘肅省臨夏中學(xué)進行了調(diào)查研究。

二、調(diào)查設(shè)計

1.調(diào)查目的

了解高中階段學(xué)生對生物科學(xué)史的認知狀況以及經(jīng)過高中階段的學(xué)習(xí)學(xué)生對生物科學(xué)史的掌握有沒有提升。

2.調(diào)查對象

調(diào)查的對象是甘肅省臨夏中學(xué)2014級(2014年入學(xué))學(xué)生。

3.調(diào)查方法和過程

本調(diào)查采用問卷調(diào)查法，所采用問卷是根據(jù)調(diào)查目的通過查閱相關(guān)文獻搜集資料借鑒其他相關(guān)論文中的調(diào)查問卷制定的。抽樣方法為分層抽樣、多段抽樣相結(jié)合的方法，按照人數(shù)比例在2014級文科班和理科班、普通班和實驗班進行分層抽樣，在2015～2016學(xué)年(高二)以及2016～2017學(xué)年(高三)進行2個階段的多段抽樣進行調(diào)查。

本調(diào)查先后對學(xué)生進行2次問卷調(diào)查。第一階段：在高二理科普通班、理科實驗班、文科普通班、文科實驗班分別抽取580人、64人、594人、63人。實施時間為高二第一學(xué)期末，即2016年1月。調(diào)查目的在于了解高二學(xué)習(xí)一年生物學(xué)后，學(xué)生對生物學(xué)史的認識情況。第二階段：在高三理科普通班和理科實驗班(文科班高三不開設(shè)生物學(xué)課程)按照比例抽取548人、64人。實施時間為高三第一學(xué)期末，即2017年1月。調(diào)查的目的在于了解學(xué)生經(jīng)過一年后，對生物學(xué)史的理解以及相關(guān)能力是否有所提高。在第一階段共發(fā)放調(diào)查問卷690份，回收635份，有效問卷614份，有效率為96.7%。第二階段共發(fā)放330份，回收312份，有效問卷299份，有效率為95.8%。

三、調(diào)查結(jié)果和分析

1.第一階段調(diào)查結(jié)果與分析

在調(diào)查的第一階段中，對理科普通班、理科實驗班、文科普通班、文科實驗班4類對象就學(xué)生對生物科學(xué)史的理解情況以及學(xué)生現(xiàn)階段對生物科學(xué)史的認知程度進行調(diào)查，結(jié)果如下。

(1)不同層次的學(xué)生對生物科學(xué)史的理解不同

如表1所示，對生物科學(xué)史表示清楚的學(xué)生占了多數(shù)。但是不同班級的學(xué)生之間有差異：理科與文科相比，理解生物科學(xué)史的學(xué)生顯然是理科生多于文科生。分析原因，可能是文科班雖然進行生物課程的學(xué)習(xí)，但是在排課上，理科一周4節(jié)，文科一周2節(jié)，排課量少直接導(dǎo)致了學(xué)生對生物科學(xué)史理解程度相對較低的結(jié)果。另外一個原因，可能是生物水平測試要求低，使得不參加生物高考的文科生花費很少的時間甚至不花費時間在生物學(xué)科上，導(dǎo)致很多學(xué)生不理解什么是生物科學(xué)史。理科普通班與理科實驗班相比，實驗班由于入學(xué)選拔水平較高，學(xué)生綜合素質(zhì)相對較好，使得實驗班學(xué)生對生物科學(xué)史的理解較普通班好。在調(diào)查問卷中，為了檢驗學(xué)生對生物科學(xué)史的真實感受，另設(shè)置了一個開放性問題，讓受調(diào)查的學(xué)生寫出他們認為的生物科學(xué)史的概念，其中，有超過七成的學(xué)生能夠?qū)懗隹茖W(xué)發(fā)展的歷史、科學(xué)發(fā)展過程中有關(guān)科學(xué)家的事跡、科學(xué)發(fā)展中科學(xué)實驗的過程、科學(xué)道路中科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)過程等生物科學(xué)史涵蓋的內(nèi)容，因此，大部分學(xué)生是能夠理解生物科學(xué)史的。

表1 不同學(xué)生對生物科學(xué)史的理解情況

(2)學(xué)生在初中時對生物科學(xué)史內(nèi)容的注重程度不夠

學(xué)生在初中階段對生物科學(xué)史的注意程度可用以判斷學(xué)生對生物科學(xué)史的認知情況。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有超過一半的學(xué)生在初中階段不太注意或不注意生物科學(xué)史的內(nèi)容，這一結(jié)果在理科普通班的數(shù)據(jù)是67.4%，理科實驗班的數(shù)據(jù)是55.2%，在文科普通班的數(shù)據(jù)是72.8%，在文科實驗班的數(shù)據(jù)是50.0%。如圖1所示，可以明顯觀察到不同層次的學(xué)生對初中階段生物科學(xué)史的注意程度表現(xiàn)出了驚人的一致性，不太注意的比例占到最大。分析其最可能的原因就是在臨夏回族自治州中考是沒有生物考試的，考試不考，直接導(dǎo)致的結(jié)果就是很多學(xué)生不重視生物的學(xué)習(xí)，甚至放棄對生物的學(xué)習(xí)，所以對教材中的生物科學(xué)史視而不見或者從來沒有翻閱。通過比較發(fā)現(xiàn)，在初中階段非常注意生物科學(xué)史內(nèi)容的學(xué)生實驗班較普通班多，這是因為臨夏中學(xué)實驗班的選拔是根據(jù)初中中考成績，成績優(yōu)異的相對而言學(xué)習(xí)習(xí)慣較好，對初中生物科學(xué)史內(nèi)容有較多關(guān)注。

圖1 學(xué)生在初中階段對生物科學(xué)史內(nèi)容的注意情況

(3)高二階段學(xué)生對生物科學(xué)史的認知狀況

第一階段調(diào)查時， 學(xué)生已經(jīng)完成了必修1《分子與細胞》的全部課程和必修2《遺傳與進化》第1、第2章的內(nèi)容。結(jié)果顯示，大多數(shù)學(xué)生可以完成問卷題目要求的3個有關(guān)生物科學(xué)史的科學(xué)家、事例或?qū)嶒灥睦斫?，一部分學(xué)生只寫出了1～2個，少數(shù)學(xué)生沒有書寫，學(xué)生的答案描述有的清楚明了，有的簡單潦草，在統(tǒng)計時只要寫出一個相關(guān)的關(guān)鍵詞句或知識點，即計算在統(tǒng)計結(jié)果內(nèi)，經(jīng)統(tǒng)計歸納學(xué)生書寫的答案中共有生物科學(xué)史內(nèi)容共12個(見表2)。

表2 不同學(xué)生對生物科學(xué)史內(nèi)容的熟悉情況

學(xué)生填寫的關(guān)于生物科學(xué)史的科學(xué)家、事例或?qū)嶒瀮?nèi)容偏向于必修2，造成這一結(jié)果的原因是學(xué)生在受調(diào)查的時間段之前剛剛學(xué)習(xí)必修2相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生的印象是比較深刻的，符合教學(xué)事實。理科生與文科生相比，文科生幾乎對前面必修1的生物科學(xué)史的內(nèi)容沒有任何印象，只有文科實驗班的1名學(xué)生填寫施萊、登施旺建立細胞學(xué)說，但是理科生對必修1的部分重點主干生物科學(xué)史內(nèi)容有印象；理科普通班和理科實驗班相比較，理科普通班掌握了細胞學(xué)說的學(xué)生較多，理科實驗班掌握了光合作用探究歷程的學(xué)生較多，這一細微的差別可以顯示兩類學(xué)生把握課本重點的能力，細胞學(xué)說和光合作用都是重點，但是在《考試大綱導(dǎo)讀》中，知識內(nèi)容要求掌握的是細胞學(xué)說是Ⅰ，光合作用是Ⅱ。可見，理科實驗班能夠更準確地把握課程的重點，從而進行有針對性的學(xué)習(xí)。

2.第2階段調(diào)查結(jié)果與分析

調(diào)查的第二階段中，對理科普通班、理科實驗班進行調(diào)查，共設(shè)置15個生物科學(xué)史問題，其中包含第一階段7個生物科學(xué)史問題，首先對理科普通班和理科實驗班高三階段學(xué)生對生物科學(xué)史的認知狀況進行分析，其次就2個階段中理科普通班和理科實驗班的學(xué)生認知的變化進行分析。

(1)高三階段學(xué)生對生物科學(xué)史的認知狀況有所改善

整體而言，高三階段學(xué)生對生物科學(xué)史有了更廣泛的理解。分析發(fā)現(xiàn)，實驗班學(xué)生較普通班學(xué)生掌握的生物科學(xué)史內(nèi)容更為清楚?？傮w來看，理科普通班超過半數(shù)的學(xué)生對光合作用的探究歷程、遺傳學(xué)兩大定律的提出、基因在染色體上的提出、DNA是遺傳物質(zhì)的三個實驗、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程、進化理論的提出、動物激素促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程、植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程、基因工程等9個生物科學(xué)史內(nèi)容表示清楚，其中對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過程、遺傳學(xué)兩大定律的提出、DNA是遺傳物質(zhì)的3個實驗等生物科學(xué)史內(nèi)容表示非常清楚的占最多，對細胞的發(fā)現(xiàn)和命名、細胞膜的探索歷程、細胞核功能的4個實驗等單個內(nèi)容表示不清楚的占最多，這個結(jié)果符合學(xué)生的認知規(guī)律，最近學(xué)習(xí)的內(nèi)容較以前學(xué)習(xí)的內(nèi)容熟悉度高，可見，學(xué)生在平時學(xué)習(xí)的過程中很少養(yǎng)成邊學(xué)習(xí)、邊復(fù)習(xí)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師在平時的教學(xué)工作中也沒有很好地滲透生物科學(xué)史的知識。理科實驗班受調(diào)查學(xué)生對問卷中涉及的問題清楚的占九成以上，對細胞核功能的4個實驗、酶的本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)歷程清楚的分別占73.3%和73.4%，這個值小于普遍值，且理科實驗班的調(diào)查問卷中，只有這兩個內(nèi)容有不清楚的學(xué)生，分析其原因，可能是這2個內(nèi)容都是位于必修1，離問卷調(diào)查的時間較長，學(xué)生可能記憶不清，另外，這2個知識都出現(xiàn)在教材的“資料分析”欄目中，在教學(xué)過程中沒有引起學(xué)生的注意，或者教師在講解過程中只是作為閱讀資料講述，使得學(xué)生對這兩部分知識掌握不夠。

(2)學(xué)生對生物科學(xué)史的認知程度有提升

在第1階段中最后一道開放性題目直觀地檢驗了學(xué)生掌握的生物科學(xué)史內(nèi)容，根據(jù)表2可知學(xué)生填寫的關(guān)于生物科學(xué)史的科學(xué)家、事例或?qū)嶒灩?2個，在第二階段中設(shè)置有7個問題對第一階段涉及的12個生物科學(xué)史內(nèi)容進行了第二次調(diào)查(見表3)。通過比較發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷2個學(xué)期的學(xué)習(xí)后對生物科學(xué)史的認知程度有了一定的進步(如圖2所示)。

表3 第一階段和第二階段調(diào)查內(nèi)容的對應(yīng)編號關(guān)系

圖2 第一階段和第二階段學(xué)生認知狀況比較

具體表現(xiàn)為：理科普通班的學(xué)生在整體上對涉及的生物科學(xué)史內(nèi)容在經(jīng)歷一段時間后并沒有遺忘，說明學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中重視生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)，注重在學(xué)習(xí)過程中滲透生物科學(xué)史。但是2個階段的調(diào)查表現(xiàn)出了同一個問題，就是學(xué)生對前面所學(xué)的內(nèi)容遺忘得較多，在學(xué)習(xí)新知識的同時忽略了前面知識的復(fù)習(xí)，這一問題可以在高三第一輪復(fù)習(xí)的過程中得到改善；理科實驗班第一階段和第二階段學(xué)生的認知狀況區(qū)別更加明顯，隨著生物學(xué)科學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生對生物科學(xué)史內(nèi)容掌握得更好，并且大部分學(xué)生對調(diào)查的生物科學(xué)史內(nèi)容能做到熟記于心，第一階段學(xué)生由于學(xué)習(xí)的時間前后關(guān)系對后學(xué)的知識掌握得好，對前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容熟悉度不夠，但是在第二階段的調(diào)查中，這種現(xiàn)象幾乎已經(jīng)不存在了，說明學(xué)生已經(jīng)養(yǎng)成了良好的生物學(xué)習(xí)習(xí)慣；在圖2中第6個知識點孟德爾的兩大遺傳定律上理科普通班認知情況有所區(qū)別，是由于該內(nèi)容是高中生物的重難點，在高二花大量精力用于攻克重難點，因此在比例上第一階段的認知狀況好于第二階段。

四、結(jié)論與建議

1.結(jié)論

(1)不同層次的學(xué)生對生物科學(xué)史的理解不同，理科生比文科生更加能夠理解生物科學(xué)史。對生物科學(xué)史的掌握程度實驗班比普通班較高，這與學(xué)生的整體認知水平和學(xué)習(xí)習(xí)慣有關(guān)。

(2)學(xué)生在經(jīng)歷2個學(xué)期的學(xué)習(xí)后對生物科學(xué)史的認知程度有了長足的進步，在學(xué)習(xí)過程中能夠不斷汲取營養(yǎng)，說明教學(xué)過程的實施取得了成效，教學(xué)初步達到了目標，學(xué)生的生物科學(xué)史知識取得了進步，生物科學(xué)素養(yǎng)得到了發(fā)展。

2.建議

在教學(xué)過程中，忽視生物科學(xué)史教學(xué)的教師非常少，大多數(shù)教師重視生物科學(xué)史的教學(xué)，只是側(cè)重點有所不同，重視的程度有所差異，有些教師重視科學(xué)知識的傳授，有些教師重視科學(xué)發(fā)展的完整性，有些教師則更重視生命科學(xué)的發(fā)展。生物科學(xué)史內(nèi)容可以根據(jù)其在教材中地位的不同運用不同的教學(xué)方法，如“問題探討”“資料分析”中的科學(xué)史可用于導(dǎo)課；對于“科學(xué)前沿”“科學(xué)家的故事”“資料搜集和分析”中的科學(xué)史內(nèi)容可用于學(xué)生自學(xué)，以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊眼界；針對教材中的重難點涉及的科學(xué)史內(nèi)容，如“孟德爾遺傳定律”“激素的發(fā)現(xiàn)歷程”等，可開展“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的探究性學(xué)習(xí)，對其中一些實驗思路呼之欲出的內(nèi)容，如“艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗”可開展自主探究學(xué)習(xí)。高中生物教材中科學(xué)史素材豐富，但是在課堂中如何運用科學(xué)史素材是一個關(guān)鍵的問題，這就要求教師在教學(xué)過程中針對具體的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置合理的教學(xué)目標，從學(xué)生的認知水平出發(fā)，適當(dāng)?shù)剡x取并處理相關(guān)的生物科學(xué)史料，將其作為教學(xué)內(nèi)容的一個組成部分融入教學(xué)之中，從而引導(dǎo)學(xué)生從有關(guān)科學(xué)史的學(xué)習(xí)中得到教育和啟發(fā)[3]。