諾貝爾獎在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用研究

張繼太，祝雪，張盛周(安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖241000)

諾貝爾獎是以瑞典著名科學(xué)家諾貝爾的名字命名的重要獎項，每年授予世界各國在物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)或生理學(xué)、文學(xué)、經(jīng)濟學(xué)及人類和平等領(lǐng)域作出重大貢獻(xiàn)的人士或團(tuán)體［1］。諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎和諾貝爾化學(xué)獎與生物科學(xué)研究密切相關(guān)，相關(guān)獲獎成就代表著近階段生物科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展方向，隨著我國高中生物教材的改革，教材選編內(nèi)容與時俱進(jìn)，教材中多處涉及諾貝爾獎有關(guān)成就。因此，以諾貝爾獎成就為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)，具有重要的教學(xué)研究意義。該文總結(jié)了高中生物教材中所涉及的諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎、諾貝爾化學(xué)獎內(nèi)容，簡要舉例探討了諾貝爾獎知識在高中生物教學(xué)中的運用、教學(xué)意義以及教師應(yīng)注意的事項，以供廣大中學(xué)教師參考。

1 高中生物學(xué)教材中的諾貝爾獎內(nèi)容

高中生物教學(xué)以《分子與細(xì)胞·必修1》、《遺傳與進(jìn)化·必修2》、《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境·必修3》(普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·人教版)三本教材為教學(xué)重點。據(jù)統(tǒng)計，與生物科學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎主要是對器官、組織、單細(xì)胞或多細(xì)胞生物的正常功能及生理作用的研究，以及在遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究［2］?？梢?，獲獎重點研究領(lǐng)域與高中生物教學(xué)重點聯(lián)系密切。研究顯示，教材必修1中除第一章外，每章均有相對應(yīng)的獲獎領(lǐng)域，教材必修2中除第一章早期遺傳學(xué)知識外，各章節(jié)也均有相對應(yīng)的獲獎領(lǐng)域，教材必修3中前部分人體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)也有相應(yīng)的獲獎研究領(lǐng)域，高中生物教材各章節(jié)中所涉及的諾貝爾獎內(nèi)容見表1。

2 諾貝爾獎在高中生物教學(xué)中的運用

2.1 諾貝爾獎在課堂教學(xué)導(dǎo)入階段的運用及教學(xué)意義 以諾貝爾獎作為高中生物課堂教學(xué)的切入點，教師首先通過故事講述、ppt或視頻呈現(xiàn)的方式，講述獲獎人在研究中發(fā)生的一些小故事、研究的材料、研究中遇到的困難及解決方案，然后慢慢切入教學(xué)內(nèi)容。以高中生物學(xué)教材(人教版)必修2中的第三章的第二節(jié)DNA分子的結(jié)構(gòu)為例，艾弗里肺炎雙球菌實驗已經(jīng)證明DNA是遺傳物質(zhì)，但對于DNA的結(jié)構(gòu)及信息是如何遺傳的還是科學(xué)界一個謎題。1952年，奧地利裔美國生物化學(xué)家查伽夫測定出DNA含四種堿基，并發(fā)現(xiàn)其中腺嘌呤與胸腺嘧啶數(shù)量相等，鳥嘌呤與胞嘧啶數(shù)量相等，但他并沒有進(jìn)行證明推測。然而，這些信息卻打開了年輕無名的生物學(xué)家沃森和克里克的思緒，細(xì)心的他們立即想到了兩兩相對應(yīng)的關(guān)系(此處教師可設(shè)計問題讓學(xué)生猜想四種堿基之間的關(guān)系)，但對于其真正的結(jié)構(gòu)卻還是一個謎。1953年2月，沃森和克里克通過威爾金斯看到了富蘭克林拍攝的一張DNA晶體X射線衍射照片(此處教師可簡單介紹威爾金斯和富蘭克林關(guān)系，并PPT播放照片)。這張照片，一下激發(fā)了他們的靈感，認(rèn)為DNA是螺旋結(jié)構(gòu)，最初制作了DNA的三股螺旋模型，但隨即否認(rèn)了三股螺旋，提出并制作了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。與此同時，著名的化學(xué)家、結(jié)構(gòu)生物學(xué)家萊納斯·卡爾·鮑林提出了DNA三螺旋結(jié)構(gòu)，沃森和克里克否認(rèn)了他的觀點，并在英國《Nature》上發(fā)表了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，榮獲1962年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。通過這種故事性方式切入課堂，學(xué)生非常容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，并自然輕松地學(xué)會了相關(guān)專業(yè)知識。同時，學(xué)生還可以感受到諾貝爾獎獲得者細(xì)心、認(rèn)真、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的科學(xué)精神，適合當(dāng)前新課標(biāo)改革對生物教學(xué)的需要。

2.2 諾貝爾獎在課堂教學(xué)過程中的運用及教學(xué)意義 在課堂教學(xué)過程中，教師事先以諾貝爾獎獲得者的相關(guān)研究過程設(shè)置問題，然后引導(dǎo)學(xué)生解決問題，最后教師進(jìn)行歸納總結(jié)，強調(diào)學(xué)習(xí)重點。以高中生物教材中的必修2中第二章的第2節(jié)《基因在染色體上》為例，教師可圍繞1933年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎獲得者摩爾根以果蠅為實驗材料證明基因在染色體上的研究歷程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。教師先介紹薩頓假說，讓學(xué)生根據(jù)學(xué)過的知識判斷薩頓假說是否正確并提出自己的觀點，隨后教師告訴學(xué)生摩爾根也試圖用實驗解決這個問題，教師可講解摩爾根“保護(hù)”果蠅白眼性狀的趣味故事，根據(jù)摩爾根果蠅雜交實驗結(jié)果，讓學(xué)生注意后代中白眼果蠅的性別，隨后告訴學(xué)生此時科學(xué)家已經(jīng)在某些昆蟲中發(fā)現(xiàn)了性染色體。根據(jù)上述兩條信息，讓學(xué)生大膽的猜想一下控制白眼的基因與性染色體之間的關(guān)系，并嘗試讓學(xué)生設(shè)計簡單的實驗來支持自己的猜想，隨后教師將摩爾根果蠅測交試驗告訴大家，引導(dǎo)學(xué)生分析可以得出的結(jié)論，讓學(xué)生發(fā)表自己的觀點后進(jìn)行總結(jié)。將獲獎成就的研究歷程引入課堂，有利于教師設(shè)計一系列的情景問題，讓學(xué)生根據(jù)假設(shè)及實驗數(shù)據(jù)自行進(jìn)行問題分析，從以往被動接受知識變?yōu)樽灾鳙@取知識，提高學(xué)生的思考問題和分析問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性，同時，還可以使學(xué)生感受到科學(xué)家在追求真理時發(fā)生的思想碰撞，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，從而加強學(xué)生的科學(xué)探索精神，符合當(dāng)前新課標(biāo)改革對學(xué)生的要求。

表1 諾貝爾獎在高中生物必修教材中體現(xiàn)［3］

2.3 諾貝爾獎在課堂教學(xué)總結(jié)階段的運用及教學(xué)意義 以諾貝爾獎作為課堂教學(xué)的總結(jié)，教師在完成課堂教學(xué)重點后，指出與該課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的諾貝爾獎，讓學(xué)生更為重視該課的教學(xué)內(nèi)容，并據(jù)此對課堂中所涉及課外知識進(jìn)行適當(dāng)補充。以必修3中第二章的第4節(jié)免疫調(diào)節(jié)為例，教師在講授完該節(jié)課教學(xué)重點，學(xué)生對于人體系統(tǒng)的免疫調(diào)節(jié)有了初步的認(rèn)識之后，教師可將弗朗索瓦絲·巴爾·西諾西和呂克·蒙塔妮等人因發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒(HIV)而獲得2008諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎作為課外知識進(jìn)行補充，讓學(xué)生了解艾滋病毒及其防治方面的知識;講解必修2中第五章的第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用時，教師可介紹科學(xué)家發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶及基因敲除技術(shù)而獲得1978年及2007年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎的故事，讓學(xué)生可以從所學(xué)知識中了解轉(zhuǎn)基因的實質(zhì)性含義，并于課后了解獲獎原因及對于人類科學(xué)進(jìn)步的貢獻(xiàn)。此種教學(xué)方法的設(shè)計，不僅可以加強學(xué)生對于該節(jié)課內(nèi)容的理解和記憶，還有利于提高學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的興趣及自主獲取信息的能力，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)對高中生物課程改革的發(fā)展要求。

3 以諾貝爾獎為教學(xué)基礎(chǔ)的注意事項

3.1 全面了解學(xué)生，全面了解相關(guān)諾貝爾獎知識 教師要考慮學(xué)生的實際水平，從學(xué)生的實際情況出發(fā);注重研究學(xué)生的心理特點、思維水平，根據(jù)學(xué)生可以接受的教學(xué)方法進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計;教師要熟悉諾貝爾獎獲獎人的研究思路、實驗材料、以及研究中發(fā)生的科學(xué)趣味故事。

3.2 合適選擇、突出重點 根據(jù)高中生物教材的不同章節(jié)，教師要選取合適的諾貝爾獎項，善于挖掘教材章節(jié)與獲獎人研究領(lǐng)域之間的關(guān)系，處理好兩者的銜接點;教學(xué)設(shè)計應(yīng)不能盲目地追求故事性，設(shè)計要緊扣教學(xué)內(nèi)容的重點。

3.3 掌握教學(xué)設(shè)計的難易程度 由于高中生物教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，以及對于生命現(xiàn)象的基本認(rèn)識，教師以諾貝爾獎為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)時，教學(xué)設(shè)計要難易適中，不宜太難、太深。

4 結(jié)語

新課標(biāo)下的高中生物學(xué)教材中多處涉及諾貝爾知識，科學(xué)地將諾貝爾獎知識運用到高中生物教學(xué)中，不僅可以豐富教師的教學(xué)內(nèi)容，讓教師走出課本，還可以提高學(xué)生對高中生物學(xué)習(xí)的興趣;增強學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，進(jìn)而提高學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生對生命科學(xué)領(lǐng)域樹立正確的科學(xué)觀、價值觀、世界觀，并在諾貝爾精神的鼓勵下，敢于承擔(dān)歷史的責(zé)任，為我國的科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。

［1］王然，劉永，侯筱宇.諾貝爾獎史在生物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價值［J］.西北醫(yī)學(xué)教育，2010，18(5):985－987.

［2］袁勤儉，葛君.諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)叩慕y(tǒng)計分析［J］.信息學(xué)·文獻(xiàn)學(xué)，2004(5):29－33.

［3］翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)［M］.3版.北京 :高等教育出版社，2010.