林細(xì)富

摘 要： 生物科學(xué)史是生物學(xué)家思維與智慧的結(jié)晶，蘊含豐富的科學(xué)思想、科學(xué)探究方法等教育資源。本文就運用生物科學(xué)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(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞： 生物科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)提出“生物科學(xué)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(xué)知識，探究能力，以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。它反映了個人對生物科學(xué)領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和相應(yīng)水平，以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)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(xué)，忽視技術(shù)。這或許是我國公民科學(xué)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(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)作為課程的基本理念之一，并作為實施課程標(biāo)準(zhǔn)的核心任務(wù)。

培養(yǎng)生物科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)途徑多種多樣，但運用生物科學(xué)史是最好的策略、方式之一。生物科學(xué)史是以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過程為輪廓，生動地描述科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探索的過程和方法，呈現(xiàn)了科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和科學(xué)世界觀，是一門充滿生命力的科學(xué)史。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(xiàn)身科學(xué)的精神。因此，生物科學(xué)史對培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有重要教育意義。在生物教學(xué)中，教師可通過生物學(xué)史展示生物學(xué)家的探究行為，使學(xué)生能主動地獲取科學(xué)知識，體驗科學(xué)過程與方法，形成一定的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與價值觀，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。下面就筆者在教學(xué)中如何運用科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)展開論述，供同行參考。

1.運用生物科學(xué)史，建構(gòu)生物學(xué)知識

生物學(xué)知識包括基本的生物學(xué)概念、原理和規(guī)律，讓學(xué)生掌握一定的生物學(xué)知識，既是生物課程所規(guī)定的基本任務(wù)之一，又是學(xué)生具備生物科學(xué)素養(yǎng)的基本要求和標(biāo)志。如果教師只注重科學(xué)知識傳授，而忽視概念、理論的建構(gòu)過程，則學(xué)生只會死記硬背知識，而不能深刻理解和掌握科學(xué)原理或方法。通過科學(xué)史中對一些經(jīng)典實驗和邏輯分析再現(xiàn)，可以讓學(xué)生體驗生物學(xué)知識的形成過程，從而理解生物學(xué)概念、原理的來龍去脈。這樣的教學(xué)既傳授了知識，更培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)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(dǎo)學(xué)生探索光合作用的原料、產(chǎn)物和條件，實際上是重復(fù)英格豪斯、薩克斯及魯賓和卡門等科學(xué)家的研究方法，從而建構(gòu)了光合作用的概念。這段科學(xué)史的研究和學(xué)習(xí)不僅有助于學(xué)生更好地認(rèn)識光合作用的實質(zhì)，而且有助于他們體會科學(xué)家的思維過程及科學(xué)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(xué)生，則學(xué)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(xué)史中材料設(shè)計問題串，引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析科學(xué)家的實驗和結(jié)論。如：（1）細(xì)胞膜的什么成分組成的呢？（介紹歐文頓的實驗和推論）你認(rèn)為歐文頓的推論是正確的嗎？細(xì)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(xué)家的實驗，得出“細(xì)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(xì)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(xì)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(rèn)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(xì)胞分裂）（5）對于熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)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(xì)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(xué)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(rèn)知過程中，學(xué)生宛如親歷科學(xué)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(xué)的概念，這樣構(gòu)建起來的概念才會有效地整合進(jìn)學(xué)生的知識框架，內(nèi)化為學(xué)生的經(jīng)驗，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?？梢?，運用生物科學(xué)史對學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用。

2.運用生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

學(xué)習(xí)科學(xué)應(yīng)該是一種積極主動的過程，探究是學(xué)習(xí)科學(xué)的重要途徑之一。把教材中科學(xué)的經(jīng)典的實驗設(shè)計成課堂可以探究的問題，讓學(xué)生親身體驗和感受科學(xué)家是如何困惑于問題，如何假設(shè)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(guān)于“生長素的發(fā)現(xiàn)過程”可以利用教材中的材料，設(shè)置探究實驗。（1）設(shè)計實驗探究胚芽鞘的向光性與什么部位有關(guān)？（2）設(shè)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(shè)計實驗證明造成胚芽鞘彎曲生長是一種化學(xué)物質(zhì)？通過上述實驗設(shè)計與思考，引導(dǎo)學(xué)生掌握生物科學(xué)研究的一般方法，即：發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—作出假設(shè)—實驗驗證，在引導(dǎo)學(xué)生步步深入探究的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，與此同時，學(xué)生在探究過程中體驗到成功的喜悅，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)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(xué)史蘊含了科學(xué)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(xué)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(xué)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(shè)：沃泰默所做實驗的現(xiàn)象不是神經(jīng)反射而是化學(xué)調(diào)節(jié)——在鹽酸的作用下，小腸黏膜產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì)，這種物質(zhì)進(jìn)入血液后，隨著血流到達(dá)胰腺，引起胰液的分泌。于是教師可引導(dǎo)學(xué)生探究討論以下問題：（1）如何通過設(shè)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(jìn)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(shè)計實驗排除鹽酸的干擾？以上探究活動，可以讓學(xué)生置身于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程中，體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究動力。

3.運用科學(xué)史，開展情感態(tài)度與價值觀教育

生物學(xué)的科學(xué)發(fā)展史就是一部生物學(xué)家勤奮治學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的科學(xué)探究史，任何科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)家在“實事求是，不屈不撓”的科學(xué)精神指導(dǎo)下取得的，其人格魅力及科學(xué)成就對學(xué)生而言具有積極的榜樣作用?？茖W(xué)史的介紹可以潛移默化地使學(xué)生受到感染，有效培養(yǎng)學(xué)生樂于學(xué)習(xí)生物科學(xué)，養(yǎng)成質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學(xué)精神。如在“關(guān)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(xué)家，特別強調(diào)生物體或細(xì)胞的作用；李比希是化學(xué)家，傾向于從化學(xué)角度考慮問題。他們的爭論促使后人把對酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭論的焦點上，使科學(xué)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(xué)方法，堅持不懈、百折不撓的科學(xué)精神，將酶提純出來。教師引導(dǎo)學(xué)生分析這些資料，讓學(xué)生了解有關(guān)科學(xué)知識的形成過程，并在此基礎(chǔ)上接受科學(xué)精神的熏陶：在科學(xué)研究過程中，不要迷信權(quán)威，應(yīng)該在對實驗事實進(jìn)行嚴(yán)密分析的基礎(chǔ)上，大膽探索，勇于創(chuàng)新。通過對科學(xué)史的學(xué)習(xí)，在激發(fā)學(xué)生對科學(xué)探究興趣的同時，培養(yǎng)學(xué)生勇于存疑、敢于探索、實事求是的科學(xué)精神，以及學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

新教材中生物科學(xué)史的生動有趣，充滿智慧故事呈現(xiàn)，有利于教師創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生從初級的“有趣”變?yōu)闃酚谔剿鞯摹皹啡ぁ保ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，形成正確的情感態(tài)度與價值觀。如在學(xué)習(xí)“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(xué)家和醫(yī)學(xué)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(xué)生不由自主地產(chǎn)生許多質(zhì)疑，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的興趣。于是教師便引導(dǎo)學(xué)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(xué)生逐漸體會到道爾頓不放過身邊的小事，對心中疑惑進(jìn)行認(rèn)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(rèn)真的科學(xué)態(tài)度及獻(xiàn)身科學(xué)、尊重科學(xué)的精神值得大家學(xué)習(xí)。通過這段科學(xué)史的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

正如美國著名科學(xué)史家薩頓所說：“科學(xué)史能幫助我們達(dá)到教學(xué)的主要目的，能說明科學(xué)之意義，科學(xué)之功能和方法，科學(xué)之邏輯的、心理的和社會的含義，科學(xué)之深刻的人性，以及科學(xué)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(xué)史不僅記載生物科學(xué)知識的形成過程，而且蘊含著科學(xué)家尊重事實、服從真理和實事求是的科學(xué)態(tài)度，以及勇于創(chuàng)新、善于合作和無私奉獻(xiàn)的科學(xué)精神。運用生物科學(xué)史教育，有利于學(xué)生建構(gòu)生物學(xué)概念、原理；用科學(xué)史創(chuàng)設(shè)生動具體的學(xué)習(xí)情景，不僅培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)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(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

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