活用生物科學(xué)史，滲透科學(xué)方法教育

牛軍銳

生物新課程標(biāo)準(zhǔn)在教學(xué)建議中提出“注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)”，并強(qiáng)調(diào)“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程.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，更好地理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，促進(jìn)學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神”.可見，在生物教學(xué)中重視生物學(xué)史的教學(xué)，對(duì)于學(xué)生形成正確的思想，促使學(xué)生深刻地理解科學(xué)知識(shí)的發(fā)生過程，感悟、理解和掌握生命科學(xué)研究的思維與方法，提高生物科學(xué)素養(yǎng)，以及培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力都具有極其重要的意義. 筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，在分析高中生物科學(xué)史內(nèi)容的基礎(chǔ)上陳述了進(jìn)行生物學(xué)史的教學(xué)意義和利用生物科學(xué)史滲透科學(xué)方法教育的具體途徑.

一、高中生物教材中生物科學(xué)史領(lǐng)域全面、內(nèi)容豐富詳實(shí)

高中生物新的課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是：面向全體學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力.由這個(gè)目標(biāo)制定出的人民教育出版社的教材中涉及了很多的生物科學(xué)史.如，必修一：細(xì)胞學(xué)說建立過程、細(xì)胞核的功能、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程、關(guān)于酶本質(zhì)的探索歷程、光合作用的探究歷程.必修二：孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（遺傳定律發(fā)現(xiàn)史）（假說-演譯法）、薩頓的推論及摩爾根關(guān)于基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)、生物進(jìn)化學(xué)說的發(fā)展.必修三：促胰液素的發(fā)現(xiàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)歷程等.

二、高中生物教材中生物科學(xué)史的教學(xué)價(jià)值

高中新教材中展示了大量的生物科學(xué)史的內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)非常重要而且可行的途徑.其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心，幫助學(xué)生深刻理解生物學(xué)知識(shí).生物學(xué)史的內(nèi)容展示了科學(xué)家所處的時(shí)代背景，科學(xué)家對(duì)生命現(xiàn)象的研究過程，各種觀點(diǎn)的碰撞和論爭過程，同時(shí)也蘊(yùn)含了許多生物科學(xué)的基本概念、基本原理、基本規(guī)律等生物科學(xué)知識(shí).教學(xué)中合理地進(jìn)行生物學(xué)史的教學(xué)，不但可以增加生物教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高中生物的興趣，還有助于學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)更好的理解和掌握.

第二，體驗(yàn)科學(xué)探究的歷程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神.恩格斯在談到科學(xué)家的科學(xué)精神時(shí)，曾指出：“懷疑——批判”的頭腦是科學(xué)家的一個(gè)“主要儀器”.在教學(xué)中合理地開展生物學(xué)史的教學(xué)，通過重演和再現(xiàn)知識(shí)的發(fā)生過程，不僅能使學(xué)生了解科學(xué)結(jié)論的由來，還能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家思維發(fā)生發(fā)展的軌跡，體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)及其理論體系的演變和完善過程，從而使他們學(xué)會(huì)用發(fā)展的、批判的眼光審視現(xiàn)有的科學(xué)知識(shí).

第三，有助于訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，進(jìn)行科學(xué)方法的教育.生物科學(xué)史不僅揭示了生物知識(shí)的探究歷程，更重要的是揭示了科學(xué)家在這一過程中的思維的火花、求知的態(tài)度、探究的方法，通過讓學(xué)生體會(huì)當(dāng)時(shí)的場景進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生滲透科學(xué)方法教育.

三、利用生物科學(xué)史滲透科學(xué)方法教育的基本途徑

科學(xué)方法往往寓于具體科學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)過程中，只有把認(rèn)識(shí)過程合理地展現(xiàn)出來，學(xué)生才能領(lǐng)會(huì)科學(xué)方法是如何提出的，從什么角度，用什么方法解決問題，從而掌握科學(xué)方法.而在當(dāng)前中學(xué)生物課堂教學(xué)過程中，很多教師只是把生物史作為一種知識(shí)，附加在生物知識(shí)教學(xué)內(nèi)容上，而忽略了生物史的科學(xué)探究過程，疏于從思想與方法的歷史角度去對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育.因此，在應(yīng)用生物學(xué)史開展科學(xué)方法教育的課堂教學(xué)組織過程中，我們應(yīng)從課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，把握好“科學(xué)史”與“科學(xué)方法”這兩條主要線索，組織“探究性學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生在“體驗(yàn)生物科學(xué)史”的過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)“科學(xué)方法”的教育.下面結(jié)合植物生長素的發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程談?wù)劃B透科學(xué)方法教育的基本途徑.

1.利用生物科學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣

“興趣是最好的老師”.上課伊始階段，教師將生物科學(xué)史上引發(fā)科學(xué)家對(duì)某一問題研究的生物學(xué)現(xiàn)象作為問題情境呈現(xiàn)給學(xué)生，一方面能可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，更重要的是讓學(xué)生切身感受什么是科學(xué)發(fā)現(xiàn)，怎樣提出問題，并在他們腦海中留下深刻印象.教師可以采用幻燈片、講故事、文字展示或角色扮演等形式，再現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象，然后啟發(fā)鼓勵(lì)學(xué)生提出問題.在學(xué)習(xí)“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”時(shí)，教師先展示同學(xué)們熟悉的日常生活中植物向光性的圖片，再播放達(dá)爾文觀察植物向光性的動(dòng)畫引發(fā)學(xué)生思考，提出問題“植物向光性的原因是什么？”“單側(cè)光和尖端在植物的向光性現(xiàn)象中都起了什么樣的作用呢？”問題情境的創(chuàng)設(shè)使學(xué)生很自然地邁出了科學(xué)探究的第一步.

2.沿著科學(xué)史的發(fā)展軌跡，體會(huì)科學(xué)研究的方法——假說、演繹推理法

在生物科學(xué)史中，一般都展示科學(xué)家在研究過程中出現(xiàn)的問題和解決的方法，生物學(xué)史的學(xué)習(xí)過程就等于學(xué)生沿著科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)思路作了一次思維的探究.針對(duì)上面所提的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)達(dá)爾文的幾組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較分析提出自己關(guān)于向光性原因的假設(shè)或猜想，并請(qǐng)他們用自己的方式進(jìn)行表達(dá).然后教師再引入科學(xué)史中達(dá)爾文的假說，讓學(xué)生結(jié)合當(dāng)時(shí)的達(dá)爾文所處的歷史背景討論思考為什么達(dá)爾文會(huì)有這種假設(shè)，再思考自己所做的假設(shè)是否合理，這樣可以使學(xué)生在心理上和情感上更接近科學(xué)研究，并能體會(huì)達(dá)爾文得出結(jié)論所采用的具體科學(xué)方法——假說法.假說的結(jié)論是否正確呢？我們?nèi)绾蝸眚?yàn)證？自然地引出詹森和拜爾的實(shí)驗(yàn)，從不同角度驗(yàn)證達(dá)爾文的假說.然后師生一起分析詹森、拜爾的實(shí)驗(yàn)思路、結(jié)論：尖端產(chǎn)生的刺激可以透過瓊脂片傳到下部，彎曲的原因是尖端產(chǎn)生的刺激在下部分布不均勻.提出假說：尖端產(chǎn)生的刺激可能是一種化學(xué)物質(zhì).該假說是否正確呢？科學(xué)家繼續(xù)探索的步伐前進(jìn)到了溫特的實(shí)驗(yàn)：讓接觸過尖端的瓊脂塊放在切掉尖端的胚芽鞘上結(jié)果胚芽鞘生長或彎曲生長了，從而驗(yàn)證了假說的正確性.生長素的發(fā)現(xiàn)，是眾多科學(xué)家利用多種科學(xué)方法共同合作的結(jié)晶，通過該過程的學(xué)習(xí)既讓學(xué)生理解了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則與方法，又在這一過程中，體驗(yàn)了科學(xué)家的探索精神，在現(xiàn)有手段的基礎(chǔ)上對(duì)于事物本質(zhì)不斷探索的精神，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)家在做出猜想和假設(shè)時(shí)所用的具體科學(xué)方法，從而實(shí)現(xiàn)滲透具體科學(xué)方法教育的目的.

3.模擬科學(xué)史中的實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法——實(shí)驗(yàn)法

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，生物學(xué)史中科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)都包含著一定科學(xué)方法，在科學(xué)史的教學(xué)中，通過讓學(xué)生模擬生物學(xué)史中典型實(shí)驗(yàn)并對(duì)設(shè)計(jì)原理、思路、試驗(yàn)方法和結(jié)論進(jìn)行分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)家的科學(xué)研究方法，滲透科學(xué)方法教育.在生長素的發(fā)現(xiàn)這一生物學(xué)史的教學(xué)中，除了需要學(xué)生學(xué)會(huì)達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和做出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析外，溫特的實(shí)驗(yàn)也是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究的典例，因此在溫特探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，可以結(jié)合前面科學(xué)家的假說（尖端產(chǎn)生的刺激可能是一種化學(xué)物質(zhì)），先讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)，然后相互討論分析所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的可行性，再和溫特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做比較，分析實(shí)驗(yàn)的原理、對(duì)照的意義、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論.通過這一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練、操作和詳盡分析不但加深了學(xué)生對(duì)這一知識(shí)的再認(rèn)識(shí)，也使他們較好地掌握了實(shí)驗(yàn)這一科學(xué)研究方法.另外，我們還可以通過讓學(xué)生設(shè)計(jì)驗(yàn)證植物激素極性運(yùn)輸?shù)膶?shí)驗(yàn)幫助他們對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)這一科學(xué)方法進(jìn)行了較好的鞏固.

總之，新課程理念要求高中生物教學(xué)中，不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)生物知識(shí)，掌握生物技能，還重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等科學(xué)素養(yǎng).中學(xué)生物教材中的生物科學(xué)史是生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等科學(xué)素養(yǎng)的良好素材，因此，在教學(xué)中需要我們更新教育教學(xué)理念， 充分認(rèn)識(shí)科學(xué)史的教育價(jià)值，不斷擴(kuò)充自己的生物科學(xué)史知識(shí)，合理利用生物科學(xué)史，以探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，注重實(shí)驗(yàn)過程的探究與科學(xué)方法的學(xué)習(xí)相結(jié)合，在充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用的同時(shí)，滲透科學(xué)方法的教育.endprint