生物科學(xué)史對(duì)中學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)形成的影響

文/江門市新會(huì)華僑中學(xué)　鄒純忠

發(fā)掘生物科學(xué)史的思想內(nèi)涵，探索生命科學(xué)史在中學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)的新途徑，是值得高中生物學(xué)教師研究的問題。

一、利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)故事，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)精神主要是個(gè)體在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技能等方面表現(xiàn)的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為規(guī)范。其中包括崇尚真知、理性思維、勇于探究等方面。在教學(xué)中，可對(duì)生物科學(xué)史進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩嘣奶幚怼＠纾涸诒匦薅?《基因在染色體上》一節(jié)中，可以讓四位學(xué)生分別扮演孟德爾、約翰、薩頓、摩爾根。課堂上用二分鐘的時(shí)間生動(dòng)地重演孟德爾通過豌豆等植物的雜交試驗(yàn)，提出了遺傳的分離定律和自由組合定律；約翰遜給孟德爾的 “遺傳因子”叫做基因；薩頓用蝗蟲細(xì)胞作材料，提出基因在染色體上的假說；摩爾根利用果蠅為實(shí)驗(yàn)材料，證實(shí)基因在染色體上，發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖互換律。以“穿越”的方式將四個(gè)不同國家不同時(shí)期的科學(xué)家的故事整合一起生動(dòng)演繹出科學(xué)探究中的假說演繹法的過程。在《光合作用的探究歷程》中，以幻燈片的形式生動(dòng)的演繹普里斯特利通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)植物可以更新空氣。英格豪斯發(fā)現(xiàn)普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功，植物只有綠葉才能更新污濁的空氣；德國科學(xué)家梅耶提出植物進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。薩克斯證明光合作用產(chǎn)生了淀粉。恩格爾曼發(fā)現(xiàn)好氧細(xì)菌是只向葉綠體被光束照射到的部位集中，證明葉綠體是植物進(jìn)行光合作用場所。美國科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法，證明光合作用中釋放的氧氣來自水。

教學(xué)中不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)知識(shí)和成果，掌握基本的科學(xué)方法，而且讓學(xué)生形成尊重事實(shí)和證據(jù)，有實(shí)證意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度；不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識(shí)事物、解決問題、規(guī)范行為等，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家百折不撓的探索精神。

二、分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)

學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)主要表現(xiàn)為個(gè)體在學(xué)習(xí)態(tài)度、方式、方法、進(jìn)程等方面的選擇、評(píng)估與調(diào)控。包括樂學(xué)善學(xué)、勤于反思、數(shù)字學(xué)習(xí)。生物科學(xué)史就是生物科學(xué)的實(shí)驗(yàn)史，它在很大程度上反映了科學(xué)家的探究活動(dòng)與探究方法。科學(xué)研究離不開科學(xué)的研究方法，設(shè)計(jì)思路對(duì)了，實(shí)驗(yàn)材料選擇正確，但沒有正確的科學(xué)的研究方法也是難以成功的。高中生物教材為我們介紹了許多的科學(xué)探究歷程中的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯康姆椒?。如在《?xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型》用到的構(gòu)建模型法；人類遺傳病的遺傳方式和發(fā)病率中用到的調(diào)查分析法；孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)用到的假說-演繹法，體會(huì)提出問題、形成假設(shè)，并通過科學(xué)方法檢驗(yàn)求證、得出結(jié)論的過程；薩頓觀察蝗蟲卵細(xì)胞和精子形成是用的類比推理法等等。學(xué)生從中系統(tǒng)學(xué)習(xí)科學(xué)家在探究過程中所采取的觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、分析、判斷、推理、綜合等科學(xué)方法。領(lǐng)會(huì)到科學(xué)研究的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法。

教學(xué)中教師應(yīng)該注重通過對(duì)生物科學(xué)史的挖掘，培養(yǎng)學(xué)生的積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。同時(shí)教育學(xué)生了解自己學(xué)習(xí)的狀態(tài)，根據(jù)不同情境和自身實(shí)際，選擇合理有效的學(xué)習(xí)策略和方法。

三、了解科學(xué)家的探究歷程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新精神

實(shí)踐創(chuàng)新主要是學(xué)生在勤于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新方面的具體表現(xiàn)。包括熱愛勞動(dòng)、批判質(zhì)疑、問題解決。

在科學(xué)研究中，不但要有正確的設(shè)計(jì)思路，適合的實(shí)驗(yàn)材料，好的研究方法，而且必須配合科學(xué)探究精神和獻(xiàn)身科學(xué)的精神。自然科學(xué)的每一個(gè)成果，都浸透著科學(xué)家們追求真理的汗水，都凝聚著歷代科學(xué)家堅(jiān)忍不拔、奮力求索的精神。以達(dá)爾文為例，為了研究物種的起源，他不顧生命危險(xiǎn)，積極勇敢探索，用了五年的時(shí)間進(jìn)行艱苦的環(huán)球航海，收集了各種動(dòng)植物的資料以及化石材料，出版了 《物種起源》的巨著。達(dá)爾文的成就融入了熱愛科學(xué)、鍥而不舍、敢于獨(dú)立思考的科學(xué)精神，同時(shí)也體現(xiàn)了實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刈非罂茖W(xué)真理的態(tài)度。許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)史包含了科學(xué)家的思維、分析、假設(shè)和判斷等全過程，是科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)、勇于探索的結(jié)果，這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，不怕挫折、困難的探索精神。

科學(xué)是在不斷質(zhì)疑不斷否定中發(fā)展創(chuàng)新完善，亞里士多德有句名言：“思維從疑問和驚奇開始?！辟|(zhì)疑是學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)后的猜想，是學(xué)生進(jìn)一步探究的驅(qū)動(dòng)力，更是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。例如：因?yàn)橛辛松镅芯空邆儗?duì)羅伯特森提出的所有生物都是三層結(jié)構(gòu)的靜態(tài)統(tǒng)一模型的質(zhì)疑。才有桑格和尼克森提出流動(dòng)鑲嵌模型。因?yàn)橛辛四柛鶎?duì)孟德爾的遺傳定律和薩頓假說的質(zhì)疑，才有果蠅的雜交試驗(yàn)，摩爾根才因此推出了遺傳第三定律；因?yàn)橛辛藢?duì)艾弗里肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的質(zhì)疑，才有赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。利用這些科學(xué)史，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)研究的百家開放百家爭鳴的局面，既可以拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和創(chuàng)造性思維。

通過生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生具有好奇心和想象力，敢于質(zhì)疑，善于提出新觀點(diǎn)、新方法、新設(shè)想，并進(jìn)行理性分析，做出獨(dú)立判斷等。善于發(fā)現(xiàn)和提出問題，有解決問題的興趣和熱情，能依據(jù)特定情境和具體條件，選擇制定合理解決方案，具有創(chuàng)新意識(shí)，能將創(chuàng)新理念生活化、實(shí)踐化等。

四、點(diǎn)評(píng)科學(xué)家的生平事跡，啟發(fā)學(xué)生的國家認(rèn)同感

國家認(rèn)同主要表現(xiàn)為個(gè)體對(duì)國家政治制度、核心價(jià)值理念、民族文化傳統(tǒng)等方面的理解、認(rèn)同和遵從。包括國家意識(shí)、政治認(rèn)同、文化自信。

科學(xué)沒有國界，每個(gè)科學(xué)家都是深深的熱愛著自己的國家自己的民族自己的人民，如果沒有這種高尚的情懷，他們將失去科學(xué)探究前進(jìn)的動(dòng)力和克服困難的毅力。被國際上譽(yù)為 “雜交水稻之父”的袁隆平培育出的新型水稻——兩系法，被譽(yù)為糧食生產(chǎn)上的一次 “綠色革命”，袁隆平放棄國外高薪聘請(qǐng)，懷著提高水稻質(zhì)量和產(chǎn)量，為國爭光的遠(yuǎn)大理想，留在國內(nèi)從事水稻，2017年袁隆平宣布水稻親本去鎘技術(shù)獲突破；我國參與 “人類基因組計(jì)劃”課題研究的新進(jìn)展、新成果；1989年我國轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育；1995年我國抗蟲基因棉花的培育成功、我國生態(tài)農(nóng)業(yè)取得的成就等。愛國主義是每一個(gè)公民應(yīng)有的基本素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義是學(xué)科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。教材中根據(jù)內(nèi)容的特點(diǎn)安排了多處我國生物科學(xué)的成就，為教學(xué)提供了不可多得的德育素材。教師應(yīng)不失時(shí)機(jī)地把握好，以幫助學(xué)生增強(qiáng)愛國信念，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解國情歷史，維護(hù)民族團(tuán)結(jié)、社會(huì)穩(wěn)定和國家統(tǒng)一；熱愛祖國，認(rèn)同國民身份，對(duì)祖國有強(qiáng)烈的歸屬感；自覺捍衛(wèi)國家尊嚴(yán)和利益等。熱愛中國共產(chǎn)黨；理解、接受并自覺踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀；具有中國特色社會(huì)主義共同理想，有為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢(mèng)而不懈奮斗的信念和行動(dòng)等。了解中華文明形成的歷史進(jìn)程；承認(rèn)和尊重中華民族的優(yōu)秀文明成果；理解、欣賞、弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化和社會(huì)主義先進(jìn)文化等。

五、學(xué)習(xí)科學(xué)家之間的真誠合作，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

社會(huì)責(zé)任主要是個(gè)體處理與他人（家庭）、集體、社會(huì)、自然關(guān)系等方面的情感態(tài)度和行為表現(xiàn)。包括誠信友善、合作擔(dān)當(dāng)、法治信仰、生態(tài)意識(shí)。

任何一項(xiàng)科學(xué)研究不是哪一個(gè)學(xué)者孤軍作戰(zhàn)，不是單獨(dú)一個(gè)學(xué)者的成就。牛頓曾說過：“如果我看得比別人更遠(yuǎn)些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。”這里的“巨人”指牛頓力學(xué)來源于伽利略、哥白尼、開普勒 牛頓在系統(tǒng)地總結(jié)了伽利略、惠更斯等人的工作后,得到了萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。而在生物領(lǐng)域的研究中，往往很多研究成果，都是科學(xué)家們精誠合作的結(jié)晶。例如：《DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)》的研究者克里克、沃森的團(tuán)結(jié)合作在科學(xué)史上成為典范，他們國籍不同，性格各異，但為了科學(xué)事業(yè)，為了共同的理想追求，默契配合，開辟了分子生物學(xué)的新紀(jì)元，對(duì)我們的學(xué)生進(jìn)行合作意識(shí)的培養(yǎng)與教育起了很好的作用。

通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生積極參與社會(huì)活動(dòng)，具有團(tuán)隊(duì)合作精神；對(duì)自我和他人負(fù)責(zé)；崇尚自由平等，堅(jiān)持公平正義；熱愛并尊重自然，與自然和諧相處；保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，具有綠色生活方式；具有可持續(xù)發(fā)展理念和行動(dòng)等。

生物科學(xué)史以生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)、探究、質(zhì)疑、修正、發(fā)展等為題材，反映了生物科學(xué)的研究歷程，教師在教學(xué)中深入挖掘整理生物科學(xué)史的豐富資源，不僅僅只是為了擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，更重要的是為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，借此激發(fā)學(xué)生探索生命奧秘的興趣和熱情，從中學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)科學(xué)的思維、工作方法，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。這些可以讓學(xué)生更加深刻地理解生物學(xué)知識(shí)，更加有效地學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，激發(fā)求知欲，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，樹立起正確的人生觀、世界觀，形成良好的道德品質(zhì)，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。