丁靈麗

[摘 要]簡(jiǎn)述生物科學(xué)史的內(nèi)涵，結(jié)合教學(xué)案例探討生物科學(xué)史在課堂導(dǎo)入、課堂教學(xué)、教學(xué)拓展、實(shí)驗(yàn)操作等環(huán)節(jié)中的有效運(yùn)用，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)史；高中生物；運(yùn)用

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）32-0087-02

生物科學(xué)史是對(duì)生物學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展歷史的科學(xué)總結(jié)。高中生物教材中涉及的生物學(xué)相關(guān)概念、理論和科學(xué)思想，生物科學(xué)家的成就、科學(xué)思維和研究方法，生物學(xué)發(fā)展中產(chǎn)生的各個(gè)理論與觀點(diǎn)之間的聯(lián)系，生物學(xué)與科學(xué)技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系等均屬于生物科學(xué)史的范疇。生物科學(xué)史蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)情感、思維與方法，教學(xué)中對(duì)生物科學(xué)史進(jìn)行穿插運(yùn)用，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能幫助學(xué)生理解生物學(xué)知識(shí)，把握科學(xué)探究的思維與方法，進(jìn)而提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中，教師可于課堂導(dǎo)入、課堂教學(xué)、教學(xué)拓展、實(shí)驗(yàn)操作等環(huán)節(jié)中穿插運(yùn)用生物科學(xué)史，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、二次開發(fā)生物課程的目的。

一、導(dǎo)課中穿插，激發(fā)興趣

課堂導(dǎo)入中穿插生物科學(xué)史，一方面能讓學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)知識(shí)產(chǎn)生、演變、發(fā)展的神秘性；另一方面能吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲，進(jìn)而快速投入到課堂學(xué)習(xí)中。

例如，在教學(xué)《降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶》一課時(shí)，為了讓學(xué)生深入了解酶的作用和特性，教師在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出問題：“生活中，哪些生物現(xiàn)象是在酶的參與下產(chǎn)生的？酶在生物的新陳代謝中發(fā)揮著哪些作用？”然后插入相關(guān)科學(xué)史，如巴斯德提出酶母菌的參與完成了釀酒中的發(fā)酵，證實(shí)了活細(xì)胞的參與使糖類變成酒精；李比希通過研究認(rèn)為酵母細(xì)胞中引起發(fā)酵的某些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用；畢希納從酵母細(xì)胞中獲得酶的提取液，并用這種提取液進(jìn)行了酒精發(fā)酵；薩姆納在1926年從刀豆種子中提取脲酶的結(jié)晶，并證實(shí)了脲酶是蛋白質(zhì)。在完成對(duì)酶發(fā)現(xiàn)史的介紹后，教師再引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握酶的作用特性，最后讓學(xué)生對(duì)酶的特性進(jìn)行歸納和總結(jié)：酶具有高效性、專一性；酶的作用條件較溫和。

課堂伊始，教師穿插引入與酶相關(guān)的科學(xué)史，讓學(xué)生從感性上對(duì)酶的產(chǎn)生、作用等有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過描述各位科學(xué)家的各種發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到酶對(duì)生命活動(dòng)的重要性，誘發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)酶的特性和作用的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

二、教學(xué)中穿插，推進(jìn)探究

生物科學(xué)史呈現(xiàn)了生物科學(xué)家科學(xué)研究的過程，向?qū)W生揭示了科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、選用合適的研究方法、解決問題、得出結(jié)論等過程。這一過程的呈現(xiàn)恰恰是科學(xué)家研究生物問題的思維的呈現(xiàn)，能夠?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)和探究生物規(guī)律提供方向。尤其是當(dāng)學(xué)生遇到科學(xué)問題時(shí)，學(xué)生能從科學(xué)史中找到前人研究的線索，從而快速厘清解題思路，有效解決問題。

例如，在教學(xué)《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》時(shí)，為了讓學(xué)生在深入理解生物膜與功能相適應(yīng)的基礎(chǔ)上總結(jié)出生物膜的構(gòu)建方法，教師讓學(xué)生以小組合作的形式開展學(xué)習(xí)，并給每個(gè)小組發(fā)放能夠拆裝的磷脂分子模型。接著讓學(xué)生觀察模型并思考問題：磷脂分子在細(xì)胞膜中是怎樣排列的？借此教師引入高特和倫德的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子呈雙層排列。最后，教師再穿插引入：羅伯森（1959年）利用電鏡觀察到生物膜的模型由暗（蛋白質(zhì)分子）—亮（磷脂分子）—暗（蛋白質(zhì)分子）三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。而此時(shí)的模型是靜態(tài)的，顯然與膜功能的多樣性不統(tǒng)一，進(jìn)而提出疑問。直到1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，才明確了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子在生物膜中的分布。當(dāng)學(xué)生對(duì)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型有了基本的了解后，教師可組織學(xué)生利用磷脂分子模型演示生物模型構(gòu)建的過程，讓學(xué)生在演示操作中理解與掌握知識(shí)，重溫科學(xué)家探索構(gòu)建模型的過程。這一過程并不是簡(jiǎn)單的重復(fù)性的演示，需要學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)不斷地探究、解疑。

在課堂教學(xué)中，恰如其分地引入科學(xué)史，無疑給學(xué)生的探究插上理想的翅膀，從而發(fā)展學(xué)生的想象力和思維能力，提高學(xué)生的探究能力。

三、拓展中穿插，滲透德育

生物科學(xué)史除了展示科學(xué)家的研究方法和科學(xué)思維以外，還蘊(yùn)含了豐富的人文精神和科學(xué)思想。在教學(xué)中運(yùn)用生物科學(xué)史既能拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，又能潛移默化地實(shí)現(xiàn)德育滲透，為學(xué)生的生物學(xué)習(xí)注入源源不斷的動(dòng)力。因此，教師要深入挖掘科學(xué)史背后隱藏的人文精神，將其滲透在教學(xué)中，讓學(xué)生在一段段科學(xué)史中體悟科學(xué)家勇于探究和創(chuàng)新的精神，實(shí)現(xiàn)德育的有效滲透。

例如，在《孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中，為了讓學(xué)生能夠體會(huì)到孟德爾敢于質(zhì)疑創(chuàng)新、勇于實(shí)踐、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，教師以故事的方式向?qū)W生講述了孟德爾進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)了基因分離定律和自由組合定律的歷程。介紹完畢后，教師讓學(xué)生思考以下問題：（1）孟德爾獲得成功的原因是什么？（2）孟德爾為何選用豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料？讓學(xué)生領(lǐng)悟到：要想獲得成功就必須有堅(jiān)定的信念、克服一切困難的決心，要像孟德爾一樣能夠堅(jiān)持不懈地探索和研究。除此之外，還要有科學(xué)的選材方法、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜進(jìn)行研究的邏輯順序。對(duì)于孟德爾用豌豆做實(shí)驗(yàn)材料，學(xué)生可總結(jié)出如下優(yōu)點(diǎn)：豌豆是自花傳粉、閉花授粉，自然狀態(tài)下是純合子；繁殖周期短；有一系列易于區(qū)分的、穩(wěn)定的相對(duì)性狀；后代數(shù)目多，等等。借此，教師可讓學(xué)生回顧摩爾根采用果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行系統(tǒng)地總結(jié)，從兩者的比較中習(xí)得實(shí)驗(yàn)材料的選擇方法。

通過科學(xué)史的穿插，教師以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生思考隱含在科學(xué)史背后的科學(xué)精神，使其深受感染，并內(nèi)化為自己的德育品行。同時(shí)，在對(duì)選材優(yōu)點(diǎn)的總結(jié)與比較中，讓學(xué)生習(xí)得實(shí)驗(yàn)探究的方法，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

四、實(shí)驗(yàn)中穿插，方法引導(dǎo)

在生物學(xué)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，離不開對(duì)生物實(shí)驗(yàn)的描述與解釋，實(shí)驗(yàn)是獲取科學(xué)結(jié)論的重要方法與手段，同時(shí)，科學(xué)理論也反過來對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和完善起引領(lǐng)作用。因此，教師可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用相應(yīng)的科學(xué)史對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和探究進(jìn)行思路上的引領(lǐng)和方法上的引導(dǎo)，幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)探究。

例如，在《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》教學(xué)中，需要學(xué)生通過細(xì)胞吸水和失水實(shí)驗(yàn)探究滲透作用發(fā)生的條件。教師在演示實(shí)驗(yàn)操作過程和方法的同時(shí)，穿插介紹對(duì)實(shí)驗(yàn)操作有啟發(fā)作用的科學(xué)史，如歐文頓（1895年）用了500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性不同。以此啟發(fā)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中選用植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞對(duì)細(xì)胞的失水與吸水進(jìn)行探究。如選用洋蔥鱗片葉表皮作為實(shí)驗(yàn)材料探究植物細(xì)胞的吸水與失水情況：當(dāng)細(xì)胞的濃度大于外界的濃度時(shí)，則出現(xiàn)細(xì)胞吸水的現(xiàn)象，反之，細(xì)胞失水。那么在動(dòng)物細(xì)胞中是否也是如此？選用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料探究動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水情況。通過這樣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生順利掌握了植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞滲透作用發(fā)生的條件：有半透膜；半透膜兩側(cè)存在濃度梯度。

總之，科學(xué)史的穿插運(yùn)用，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為課堂教學(xué)增添活力，又能為學(xué)生的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)科學(xué)的思維與方法，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。因此，在教學(xué)中，教師可在課堂導(dǎo)入、課堂教學(xué)、教學(xué)拓展、實(shí)驗(yàn)操作等環(huán)節(jié)中穿插引入生物科學(xué)史，實(shí)現(xiàn)科學(xué)史在生物教學(xué)中的有效運(yùn)用，從而打造優(yōu)質(zhì)高效的生物課堂。

（責(zé)任編輯 黃春香）