生物課程中科學史教育的學理分析及實踐反思

吳舉宏

摘 要 生物課程與教學中的科學史不同于歷史中的科學史，而應是教育的科學史、生物學的科學史、兒童的科學史。在教學實踐中，不能讓學生成為科學史的旁觀者，不能讓歷史的真實折斷想象的羽翼，不能讓科學史教育變成“布道場”。

關(guān)鍵詞 科學史教育 生物教學 自主建構(gòu) 思維能力 實踐能力

2001年起步的我國“第八次基礎(chǔ)教育課程改革”（謝翌等學者認為，這是新中國成立后真正意義上的第五次課程改革[1]），明確主張知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三位一體的課程目標體系。鐘啟泉教授認為，“知識與技能”意指人類生存所不可或缺的核心知識與基本技能；“過程與方法”意指對話環(huán)境與交往體驗，基本學習方式和生活方式；“情感態(tài)度與價值觀”意指學習興趣、學習態(tài)度、生活態(tài)度、人生態(tài)度以及個人價值與社會價值的統(tǒng)一[2]。余文森教授則認為，三維目標指向?qū)W會、會學、樂學，“知識與技能”的目標立足于讓學生學會，“過程與方法”的目標立足于讓學生會學，“情感態(tài)度與價值觀”的目標立足于讓學生樂學[3]。這種課程目標體系的構(gòu)建，為基礎(chǔ)教育明確提出了人才素質(zhì)要素和“全面發(fā)展”目標，是“主德”與“主智”東西方兩大文明在中國現(xiàn)代教育的交融匯聚，也是現(xiàn)代先進教育思想與當今中國教育實際的有機結(jié)合[4]。循此課程目標體系，課程與教學將探索與開發(fā)的目光投向了古今中外的悠悠往事，生物課程也不例外。

一、 “教學之科學史”的學理分析

課程與教學中的科學史研究應站在教育學的立場，因為教育學中的科學史不同于歷史學中的科學史?！敖虒W之科學史”有助于我們認清科學史在生物教學中的性質(zhì)、作用和地位，從而澄清一些混亂的認識，糾正某些錯位的實踐?！敖虒W之科學史”首先需要遵守教育性原則，科學史的內(nèi)容、方法都應合乎教育的規(guī)律和育人的目標；其次需要遵守學科性原則，科學史引入生物教材或教學應有助于達成生物課程目標。

1.在生物學教學中進行科學史教育的原因

生物課程標準明確提出：學習科學史對提高學生科學素養(yǎng)是非常必要的，能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質(zhì)和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神?？茖W史常以科學故事的形式出現(xiàn)，非常符合兒童的認知心理。兒童喜歡聽故事、講故事，是因為科學故事具有新奇的情境、曲折的情節(jié)、輝煌的成就、榜樣的感如，因此科學故事能夠吸引學生的注意力、激發(fā)學生的求知欲、培植學生獻身科學的精神?？茖W史常作為學習的情境引領(lǐng)著學生置身于歷史特定的背景中，與科學家一起直面問題、艱難求索、品嘗成功的喜悅，在科學的發(fā)展進程中體悟知識的發(fā)生過程，完成對概念、原理、定律、理論的自主建構(gòu)，深化對學科知識的理解，感悟科學的思想與方法，提升思維能力和創(chuàng)造能力，養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、勇于批判的科學精神?？傊?，科學史蘊含著豐富多彩的科學思想和人文精神，是全面提升生物科學素養(yǎng)的沃土。

2.對“教學之科學史”進行歸類的方法

有研究者認為，引入教材的科學史主要包括科學方法，科學家生平，重要實驗、規(guī)律、概念發(fā)現(xiàn)的過程，學派、假說之間的爭議，古代科學技術(shù)與文化[5]。有研究者認為，低學段以微觀素材為主，高學段以宏觀素材為主，根據(jù)不同學科與學段對科學史進行統(tǒng)籌與分工[6]。還有研究者提出對“教學用科學史”采用“分級”方法，將其分為科學史故事、科學思想史、科學史觀三個級次[7]。對于上述的分類方法，筆者認為它們要么缺乏明確的分類標準，要么割裂了與課程目標的有機聯(lián)系。既然強調(diào)“教學之科學史”，那么生物教學之中的科學史就是生物課程與教學的一部分，就應該服從于、服務于學科課程目標與教學目標。將“教學之科學史”從課程與教學之中抽提出來，試圖梳理形成相對獨立的體系，這種做法的風險是顯而易見的：可能從目標上產(chǎn)生沖突，降低了課程目標對于學科教學目標在課堂中的統(tǒng)領(lǐng)性；可能從內(nèi)容上產(chǎn)生縫隙，使科學史沒有成為課程與教學內(nèi)容的有機組成部分；可能從系統(tǒng)性上肢解了課程與教學的體系，貶損了課程標準建構(gòu)的教學體系的作用和地位?？茖W史教育可以實現(xiàn)三維目標的有機融合，因為課程目標的三個維度本來就是相互滲透、不可分離的三個方面。將“教學之科學史”分為知能類、方法類、情意類和綜合類這四種類型，可以更加彰顯“教學之科學史”的本意旨歸，有利于落實課程與教學目標；有助于保持科學史和課程與學科教學的血肉聯(lián)系，使科學史教育在學科教育中不可或缺；更加明晰了科學史的選擇標準和應用方向，在教學之前就已經(jīng)明白這段科學史將在課堂教學中發(fā)揮什么作用——是側(cè)重于知識的發(fā)生與結(jié)論、是側(cè)重于科學思想與方法的，還是側(cè)重于科學態(tài)度與人文精神的。

二、 “教學之科學史”的實踐反思

1.不要讓學生成為科學史的旁觀者

“教學之科學史”主張科學史教育是課堂教學的一部分，因此“親身感悟、自主建構(gòu)”是科學史教育的重要教學原則。從這個原則出發(fā)，“教學之科學史”不僅是教學的、學科的，更是兒童的。在生物教學中不能讓學生成為“歷史的匆匆過客”，也不能讓學生成為“歷史的旁觀者”，而應該讓學生沉浸在歷史中成為歷史的“參與者”“對話者”“溝通者”“批判者”。

例如，肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的系列實驗為揭示遺傳物質(zhì)的本質(zhì)奠定了堅實的基礎(chǔ)。對于這段科學史，在教學中我們首先需要將學生引領(lǐng)到當時的歷史背景之中：那時人們已經(jīng)認識到蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的生物大分子，各種氨基酸千變?nèi)f化的排列可以形成不同的蛋白質(zhì)，同時由于對DNA分子結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解以及DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)還沒有被發(fā)現(xiàn)，于是大多數(shù)科學家認為蛋白質(zhì)是生物體遺傳物質(zhì)。然后在介紹格里菲思的4組實驗的過程中，為了促進學生的親身感悟、自主建構(gòu)，我們需要為學生留思索的時空，讓學生進行“角色互換”，沉浸在格里菲思的思索之中，面對實驗的現(xiàn)象進行分析推理，得出相應的推論。在得出“加熱殺死的S型細菌中含有轉(zhuǎn)化因子”的推論之后，不應立即介紹艾弗里等人的實驗，而應引領(lǐng)學生進行自主探究。教師提問：“這種轉(zhuǎn)化因子到底是什么呢？如果當時你是一位科學家，你準備如何進行后續(xù)研究？”在學生設(shè)計實驗之后進行交流討論，再與艾弗里等人的實驗進行比較分析，這樣可以使學生更加深刻地理解前人的實驗方法。最后還可追問：“你覺得艾弗里的實驗成功的關(guān)鍵技術(shù)是什么？”“從細胞膜的特性分析，你對該實驗還有哪些疑惑？”通過追問，學生可以理解當時艾弗里的實驗結(jié)論為何仍備受質(zhì)疑，可以讓學生深化對學過知識的理解，豐富“細胞膜是選擇透過性”的認識。

歷史是不能重演的，但是科學史在教學中有時卻需要“重演”。科學實驗的特性之一是可重復性。對于一些教學重點和教學難點而言，其中的科學結(jié)論是無數(shù)科學家經(jīng)過長期不懈努力而形成的?，F(xiàn)在中學生已經(jīng)具備認知能力，重復這些前人做過的實驗，可以更好地達成教學目標。

2. 不要讓歷史的真實折斷想象的羽翼

“教學之科學史”不是為了還原歷史真相，不是考古，不能讓歷史的真實性折斷學生想象的羽翼?！皻v史沒有假如”，而科學史教學之中常常需要“假如”，因為“假如”可以讓學生在更加遼闊的時空中展開想象的羽翼，盡情地想象、盡力地推理。“教學之科學史”是課堂的一種學習支持，那是一種情境的支持、一種心理的支持、一種認知的支持?？茖W史不是復古，而是啟迪，是認知的再認知，是認知的再出發(fā)?！凹偃纭笨梢陨煺瓜胂蟮某岚?，“質(zhì)疑”可以增加思維的張力，顯然教學源于科學史但需要超越科學史，這樣科學才發(fā)展、智慧才生長。例如，“2002年7月12日美國《科學快報》報道了紐約州立大學幾位病毒學家人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒”。面對這個重大事件，我們可以設(shè)計如下問題：假如你是病毒學家，你準備利用哪些原料、哪些現(xiàn)代生物科學技術(shù)人工合成病毒？人工合成病毒的研究，應該受到鼓勵還是禁止？你作為病毒學家有何建議？理由是什么？人工成功合成病毒是否標志著人工制造了生命？通過上述問題，學生可以理解科學的本質(zhì)，更能明白科學研究的風險和必須承擔的道義。通過不同觀點的交流和交鋒，可以深刻理解知識、發(fā)展能力、提升德性，培養(yǎng)學生質(zhì)疑的膽識和批判的精神。無論是教學形式、教學內(nèi)容，還是教學意義，“教學之科學史”都是被再認知的事實。

3. 不要讓科學史教育變成“布道場”

科學史教育要循著“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”三維目標進行，因為當前教學實踐將科學史教育的課堂變成了空洞說教的“教堂”，科學家變成了一尊尊“神像”，以為這樣可以完成“德育滲透”的教育使命。在教學方式上，科學史教育蛻變?yōu)椤敖處熤v故事、學生聽故事”；在教學內(nèi)容上，科學史教育充斥著科學家的道德品質(zhì)和科學精神；在教學目標上，“情意”窄化了，“智能”失落了。我們應該牢記，科學史之所以成為教學中的經(jīng)典，是因為科學史中不僅有高高飄揚的人文旗幟，還有照亮人類前進道路的智慧燈塔。“教學之科學史”的魅力和價值不是因為它有動人的故事，而是因為它有經(jīng)受歷史考驗和蕩滌的認識和方法，其中穿透歷史的深邃目光和感人肺腑的忘我胸懷是人類不斷發(fā)展取之不竭、用之不盡的智慧寶庫和精神財富，這才是科學史恒久的魅力。在教學實踐中，我們不僅要讓學生沐浴在人文思想和崇高精神的光輝中，而且要讓學生像科學家一樣探索，大膽猜想、創(chuàng)新設(shè)計、嚴謹求證、縝密推理。根據(jù)學生的認知水平和教學目標，重演或再現(xiàn)科學的發(fā)現(xiàn)過程，體悟科學思想與方法，發(fā)展學生的創(chuàng)新思維與實踐能力，提升分析問題與解決問題的能力。

參考文獻

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[7] 胡揚洋.物理教材引入科學史的新觀點[J].課程·教材·教法，2012（12）.

【責任編輯 郭振玲】