鈕明華

在新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后的人教版高中生物教材中出現(xiàn)了不少生物學(xué)史的介紹，從酶本質(zhì)的探索、光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、促胰液素的發(fā)現(xiàn)，等等?？茖W(xué)史的加入不但豐富了教材的內(nèi)容，更重要的是通過(guò)對(duì)科學(xué)史的了解，學(xué)生可以體驗(yàn)當(dāng)時(shí)科學(xué)家是如何進(jìn)行科學(xué)探究的，培養(yǎng)他們從事科學(xué)研究的基本技能和素養(yǎng)，激發(fā)他們今后從事科學(xué)研究的興趣。

1 沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)——?jiǎng)?chuàng)新及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性

這是人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》中一個(gè)非常經(jīng)典的科學(xué)史教育。筆者在講授相關(guān)知識(shí)的時(shí)候不再像以前那樣直接將沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型展示給學(xué)生，逐條講述DNA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，要求學(xué)生記憶，而是展示當(dāng)時(shí)從事此項(xiàng)研究的三個(gè)主要團(tuán)隊(duì)的情況：第一組是美國(guó)著名化學(xué)家鮑林，1931年就將量子力學(xué)用于化學(xué)領(lǐng)域，闡明了化學(xué)鍵的本質(zhì)，這使他后來(lái)獲得了1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1950年，他首先闡明并發(fā)現(xiàn)了氨基酸鏈的α螺旋狀結(jié)構(gòu)。此后，鮑林又投入了DNA結(jié)構(gòu)的研究。他是最早認(rèn)定DNA分子具有與氨基酸鏈類似的螺旋結(jié)構(gòu)的科學(xué)家，而且做研究的環(huán)境最優(yōu)越。但他錯(cuò)誤地認(rèn)為DNA分子是由三股螺旋組成的。

英國(guó)女生物學(xué)家富蘭克琳是最早認(rèn)定DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的科學(xué)家，并且運(yùn)用X射線衍射技術(shù)拍攝到了清晰而優(yōu)美的DNA照片，為探明其結(jié)構(gòu)提供了重要依據(jù)，她還精確地計(jì)算出DNA分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的軸向與距離。而英國(guó)生物物理學(xué)家威爾金斯則計(jì)算出DNA分子螺旋的直徑與長(zhǎng)度。他們二人還對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)作出了確切而關(guān)鍵性的描述：磷酸根在螺旋的外側(cè)，堿基在螺旋內(nèi)側(cè)。

英國(guó)劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院1946年就設(shè)立了DNA結(jié)構(gòu)研究室，第二個(gè)團(tuán)隊(duì)富蘭克琳與威爾金斯擁有充足的經(jīng)費(fèi)和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，他們與成功地建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型只有咫尺之遙，但卻未能跨出最后也是最關(guān)鍵的一步。這一方面是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為探索DNA結(jié)構(gòu)的惟一途徑是使用晶體學(xué)和數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，拒絕采用建立結(jié)構(gòu)模型的方法；另一方面是由于人際關(guān)系等方面的因素（當(dāng)時(shí)在科學(xué)領(lǐng)域存在歧視女性的風(fēng)氣，包括威爾金斯本人）。

第三組就是沃森和克里克。在三組DNA結(jié)構(gòu)研究人員中，沃森和克里克資歷最淺（1951年開始從事相關(guān)研究時(shí)，沃森才23歲，克里克也不過(guò)35歲），知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)最缺乏，也沒(méi)有進(jìn)行過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但他們卻在這場(chǎng)科學(xué)競(jìng)賽中贏得了勝利。他們既吸收了鮑林利用模型構(gòu)建的方法來(lái)研究問(wèn)題，又從富蘭克林那兒獲得了DNA結(jié)構(gòu)所需的許多數(shù)據(jù)，并且從查哥夫處了解到在DNA中4種堿基的含量：腺膘呤與胸腺嘧啶的數(shù)量相等，鳥膘呤與胞嘧啶的數(shù)量相等。

當(dāng)學(xué)生了解到相關(guān)歷史背景之后，教師一方面鼓勵(lì)他們自主組建DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，另外一方面在回顧這段歷程之后，要求學(xué)生就這些科學(xué)探索過(guò)程的成功與失敗進(jìn)行反思。許多學(xué)生在課上和課后都表達(dá)了這樣的看法：① 年齡大和資歷深并不是科學(xué)研究的優(yōu)勢(shì)，有時(shí)反而是劣勢(shì)；② 團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作非常重要；③ 科學(xué)研究既要能及時(shí)搜集大量的信息資料又要對(duì)這些信息進(jìn)行分析加以揚(yáng)棄，并注入自己的思想才是創(chuàng)新；④ 科學(xué)研究競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。其中對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作在科學(xué)研究中的重要性深有體會(huì)。

這堂課，傳統(tǒng)的教學(xué)要求就是要求學(xué)生能夠掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)，在轉(zhuǎn)換教學(xué)思路和模式之后，學(xué)生對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)掌握依舊牢固，同時(shí)體驗(yàn)到了科學(xué)研究過(guò)程中的成功的關(guān)鍵與失敗的原因，并得出了自己的見解，一舉兩得。

2 達(dá)爾文與自然選擇學(xué)說(shuō)——人文與科學(xué)之間的調(diào)和

高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第六章第一節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的由來(lái)一文中112頁(yè)思考與討論環(huán)節(jié)中有這樣兩個(gè)問(wèn)題：19世紀(jì)末嚴(yán)復(fù)、梁?jiǎn)⒊纫赃_(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)中“物競(jìng)天擇、適者生存”的觀點(diǎn)，作為喚醒同胞救國(guó)圖強(qiáng)的警鐘。這一做法在當(dāng)時(shí)積貧積弱的中國(guó)起到了什么作用？有一本普及進(jìn)化知識(shí)的英文書《Evolution》（Dylan Evans & Howard Selina著，英國(guó)出版）中寫道：“Science aims to discover facts，but leaves us free to choose our own values.”你同意這樣的觀點(diǎn)嗎？作者為什么要在本書的最后一頁(yè)寫這句話？

這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)有以下4個(gè)：

（1） 舉例說(shuō)出達(dá)爾文之前，人們是怎樣看待生物進(jìn)化的；（2） 概述達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容；（3） 評(píng)述達(dá)爾文自然選擇學(xué)說(shuō)的貢獻(xiàn)和局限性；（4） 探討生物進(jìn)化觀點(diǎn)對(duì)人們思想觀念的影響。

教師在講授時(shí)通常對(duì)于前3個(gè)目標(biāo)的達(dá)成度很認(rèn)同，但往往會(huì)忽略第4個(gè)教學(xué)目標(biāo)。而這恰恰是能夠?qū)W(xué)生價(jià)值觀培養(yǎng)的很好的例證。許多學(xué)生從小受到的教育使他們形成了這樣的價(jià)值觀：必須在競(jìng)爭(zhēng)中獲得勝利，否則就是失?。ㄔ诠P者的調(diào)查中72%的受調(diào)查高中學(xué)生認(rèn)同這樣的觀念）；符合主流的思想和想法就是正確的，不符合的就一定是錯(cuò)誤的。

誠(chéng)然，第一個(gè)問(wèn)題人們很容易形成共識(shí)，“物競(jìng)天擇”，落后就要挨打，甚至被消滅，一直在提醒每個(gè)中國(guó)人要自強(qiáng)。但是當(dāng)我們的國(guó)家日益強(qiáng)大起來(lái)以后應(yīng)該怎么做？難道還是和當(dāng)年的西方列強(qiáng)一樣用武力和不平等條約去榨取相對(duì)落后的國(guó)家和民族？作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國(guó)的再次崛起，我們應(yīng)該也必須走和平的道路，走和世界各國(guó)共同發(fā)展的道路。從個(gè)人角度出發(fā)，當(dāng)你屬于弱勢(shì)群體中的一員時(shí)要努力向上，當(dāng)你成為強(qiáng)勢(shì)群體中的一員，比如在同學(xué)中威信較高，擔(dān)任學(xué)生干部時(shí)，如何對(duì)待相對(duì)落后的同學(xué)？當(dāng)你作為一個(gè)健全人在殘疾人面前應(yīng)當(dāng)怎樣做才能既體現(xiàn)出你的友善又不會(huì)傷害到他的自尊？這些問(wèn)題很多學(xué)生事前并沒(méi)有較多的考慮，甚至有學(xué)生根本沒(méi)有想到過(guò)。所以當(dāng)這樣的情況出現(xiàn)在學(xué)生面前時(shí)，他們有些手足無(wú)措。筆者所在學(xué)校的學(xué)生中有肢體殘疾的，有白化病的，面對(duì)這樣的同學(xué)，健全的學(xué)生表現(xiàn)各不相同，有的能夠伸出援手，有的卻在背后議論。生物學(xué)科的教師應(yīng)當(dāng)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候表明自己的立場(chǎng)，教育學(xué)生如何正確對(duì)待他們。

第二個(gè)問(wèn)題的參考答案是：雖然科學(xué)否定了上帝造物說(shuō)，但并不意味著排斥相關(guān)的宗教信仰。作者之所以在書的最后一頁(yè)寫這句話，與所在國(guó)家的社會(huì)文化背景有關(guān)。筆者班上有位學(xué)生在周記當(dāng)中提到她澳大利亞回來(lái)探親的表妹，當(dāng)?shù)弥腥蓑T車撞傷了一只野貓后徑自回家對(duì)那只貓不聞不顧的事情時(shí)，表現(xiàn)出來(lái)的吃驚和憤怒讓自己無(wú)法理解。筆者告訴這位學(xué)生，如果在澳大利亞撞上的是一條狗，你表妹可能因此而報(bào)警，將肇事者告上法庭。這件事中學(xué)生和她表妹的反應(yīng)截然不同，原因既包涵了西方人文教育對(duì)待生命的重視，也反映出東西方文化上的差異。90后的中學(xué)生以后與國(guó)外接觸的機(jī)會(huì)比前輩們多得多，如果因?yàn)椴涣私馄渌麌?guó)家、民族的文化，不尊重其他國(guó)家和民族的文化，他們將無(wú)法與之交流，更不可能與之共同發(fā)展。

3 促胰液素的發(fā)現(xiàn)——有反思才有進(jìn)步

人民教育出版社出版的高中生物必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章第二節(jié)通過(guò)激素的調(diào)節(jié)一文中提到了促胰液素的發(fā)現(xiàn)史。其中提到了巴普洛夫，他因?yàn)檫^(guò)分相信了神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用得出與沃泰默一樣的結(jié)論：胰液分泌的調(diào)節(jié)只存在神經(jīng)調(diào)節(jié)。而斯他林和貝利斯卻不迷信權(quán)威，獨(dú)辟蹊徑發(fā)現(xiàn)了其中的化學(xué)調(diào)節(jié)物質(zhì)（就是現(xiàn)在所說(shuō)的激素），從而提出了生命活動(dòng)的激素調(diào)節(jié)。當(dāng)巴普洛夫得知這一消息后非常懊惱，深深地自責(zé)：“自然，人家是對(duì)的。很明顯，我們失去了一次發(fā)現(xiàn)真理的機(jī)會(huì)！”

學(xué)生從很多地方，包括成年人、書本、網(wǎng)絡(luò)等途徑了解了許多關(guān)于成功的例子，潛移默化中，想當(dāng)然認(rèn)為什么事最終都能成功，哪怕是遭受到一些困難，最終總是成功的。所以有些學(xué)生能夠很容易接受成功卻無(wú)法接受失敗，哪怕是一些小挫折。筆者去年班上有這樣一位學(xué)生，期中考試成績(jī)班級(jí)第2名，比他后排的同學(xué)高出許多，但期中考試之后，后排的同學(xué)奮起直追，幾次小測(cè)驗(yàn)都超過(guò)了他，他產(chǎn)生了比較強(qiáng)烈的危機(jī)感，就向筆者抱怨自己做作業(yè)太慢導(dǎo)致比同學(xué)復(fù)習(xí)時(shí)間減少了，希望老師能夠準(zhǔn)許他不上通用技術(shù)等所謂副科，以便抽出時(shí)間來(lái)認(rèn)真復(fù)習(xí)迎接期末考試。筆者和他進(jìn)行一番交流，使他懂得了努力學(xué)習(xí)是對(duì)的，但是人應(yīng)該全面發(fā)展，不能以犧牲學(xué)習(xí)所謂副科的時(shí)間來(lái)專門投入所謂主科的學(xué)習(xí)。同學(xué)之間學(xué)習(xí)上有競(jìng)爭(zhēng)是好事，但不要太看重排名，而應(yīng)該多關(guān)注自己是否已經(jīng)將相關(guān)的知識(shí)和能力掌握好了。單純的說(shuō)教效果不會(huì)太好，所以筆者就把巴普洛夫的例子繼續(xù)講述給他聽：1902年的失敗應(yīng)該說(shuō)給巴普洛夫的打擊很大，因?yàn)樗趧?dòng)物消化方面一直是世界級(jí)的權(quán)威，并因相關(guān)研究而拿到了諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎(jiǎng)。但是他并沒(méi)有因此而驕傲，并轉(zhuǎn)而向?qū)?dòng)物行為及心理方向的研究，從1903年起連續(xù)30年運(yùn)用“條件反射”方法研究了動(dòng)物的行為、心理活動(dòng)。由此他提出了人有第一和第二兩個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的思想，認(rèn)為人除了有第一信號(hào)系統(tǒng)，即對(duì)外部世界的映象產(chǎn)生直接反映之外，還有第二信號(hào)系統(tǒng)，即引起人的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)發(fā)生重大變化的語(yǔ)言和符號(hào)反映功能。在此基礎(chǔ)上他建立了高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的新學(xué)說(shuō)。第一、第二信號(hào)系統(tǒng)的學(xué)說(shuō)是否正確還值得繼續(xù)研究，但是他遇到挫折后敢于直面，反思自己的問(wèn)題，奮發(fā)努力，才有了更大的成就。

科學(xué)史進(jìn)入中學(xué)生物教學(xué)并不是新課程的首創(chuàng)，在這之前更多的是強(qiáng)調(diào)通過(guò)科學(xué)史的學(xué)習(xí)了解相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)和技能，對(duì)科學(xué)史中人文精神的探索極少涉及，所以科學(xué)史的教育僅僅成為生物學(xué)知識(shí)和技能學(xué)習(xí)的工具。而通過(guò)上述例證，不難看出科學(xué)史的教育加入人文關(guān)懷的理念，不僅能夠同樣達(dá)到幫助學(xué)生掌握相關(guān)生物學(xué)知識(shí)和技能的目的，更能夠讓學(xué)生從中汲取人文精神的養(yǎng)料。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)，不僅是把學(xué)生領(lǐng)入科學(xué)的殿堂，更是向把他們培養(yǎng)成科學(xué)家或者說(shuō)是有科學(xué)素養(yǎng)的人的方向努力。