基于核心素養(yǎng)的生物科學(xué)史教學(xué)思考

劉銀華

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）要求“從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會職責(zé)等方面發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)”。但是在高中生物學(xué)教育中出現(xiàn)了一些令人擔(dān)憂的現(xiàn)象：教師反復(fù)地進(jìn)行解題訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生也掌握了一些科學(xué)方法和科學(xué)技能，但學(xué)生頭腦中最終還是沒有形成科學(xué)思維，更別說探究能力的提升了，甚至于出現(xiàn)對科學(xué)的盲目崇拜或信仰。“當(dāng)某種說法或某些人宣稱自己是科學(xué)時(shí)，學(xué)生便篤信不疑，他們對貼上科學(xué)標(biāo)簽的東西自動放棄自己的辨識力，不再使用自己的頭腦進(jìn)行思考?！边@反映了當(dāng)前科學(xué)教育中對科學(xué)本質(zhì)觀教育的嚴(yán)重缺失，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)普遍不高。因此，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀成了當(dāng)前科學(xué)教育中一項(xiàng)重要而迫切的任務(wù)。

生物學(xué)科教學(xué)中有哪些策略有助于學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的形成呢？袁維新教授認(rèn)為：“培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀不是向?qū)W生灌輸某種觀念，或讓學(xué)生站在某個(gè)哲學(xué)立場上，它的一個(gè)重要目的就是幫助學(xué)生理解科學(xué)知識本身，了解知識的產(chǎn)生過程、歷史背景、存在的價(jià)值、能解決的問題以及人們確信它的原因?！庇纱丝梢?，生命科學(xué)史是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的良好素材和載體，有效的生命科學(xué)史教學(xué)是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑之一。

一、把握生物學(xué)科發(fā)展史的重要事件，形成科學(xué)史教學(xué)的結(jié)構(gòu)框架

生物學(xué)科形成和發(fā)展的歷史是由眾多科學(xué)發(fā)現(xiàn)事件沿時(shí)間長河串聯(lián)而成的。這些歷史事件向?qū)W生展示了生物學(xué)科是如何發(fā)展起來的、在學(xué)科發(fā)展的過程中解決了哪些問題、其他學(xué)科對生物學(xué)科的發(fā)展有何影響、學(xué)科間又有怎樣的聯(lián)系。其中，有些事件對生物學(xué)科的發(fā)展有重要價(jià)值，在生物學(xué)史上的地位無可取代，人們稱之為科學(xué)史上的重要事件。教學(xué)時(shí)，教師要對這些重要事件進(jìn)行整體把握，將其巧妙地融入教學(xué)設(shè)計(jì)中，充分挖掘其中蘊(yùn)含的科學(xué)思想和科學(xué)方法，形成科學(xué)史教學(xué)的結(jié)構(gòu)框架，幫助學(xué)生理解知識的產(chǎn)生過程，建構(gòu)完整的學(xué)科知識體系。同時(shí)，通過對科學(xué)探究歷程的深入分析，幫助學(xué)生理解科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思考路徑，最終形成自己發(fā)現(xiàn)問題、作出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、得出結(jié)論的一整套科學(xué)研究的簡單方法，促進(jìn)其科學(xué)本質(zhì)觀的形成和科學(xué)素養(yǎng)的提高。如必修二遺傳與進(jìn)化模塊的教學(xué)，可將遺傳學(xué)發(fā)展史中的重要事件有序組織和融合：孟德爾豌豆雜交試驗(yàn)（遺傳過程有怎樣的規(guī)律）→格里菲斯和艾弗里的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)、蔡斯和赫爾希的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)（什么是遺傳物質(zhì)）→沃森、克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（遺傳物質(zhì)具有什么樣的結(jié)構(gòu)）→DNA半保留復(fù)制的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證（遺傳物質(zhì)如何復(fù)制）→克里克等對遺傳密碼的推測、中心法則的建立（遺傳物質(zhì)如何控制生物的性狀）。這些重要事件環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生了解遺傳學(xué)就是在解決一系列問題的重要事件中逐步發(fā)展起來的。循著這樣的歷史線索展開教學(xué)，遺傳學(xué)的知識框架就自然建構(gòu)起來了。同時(shí)科學(xué)家對科學(xué)的熱愛和孜孜以求，敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)的精神，嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度對學(xué)生素養(yǎng)的提高起著潛移默化的作用，更重要的是科學(xué)史教學(xué)中滲透的科學(xué)思維訓(xùn)練還可能讓學(xué)生聯(lián)系到新的問題上去，為學(xué)生創(chuàng)新思維的形成奠定基礎(chǔ)。

二、抓住幾個(gè)要素，體現(xiàn)科學(xué)史教學(xué)的特點(diǎn)

1.重視科學(xué)發(fā)展的背景

科學(xué)發(fā)展史是人類社會發(fā)展史的一個(gè)重要部分，它不是單獨(dú)存在的科學(xué)知識的發(fā)展變化史，它與政治、經(jīng)濟(jì)、宗教、技術(shù)，甚至戰(zhàn)爭交織在一起，相互作用，共同前行。因此，在進(jìn)行科學(xué)史教學(xué)時(shí)，除了讓學(xué)生關(guān)注科學(xué)知識本身的發(fā)生、發(fā)展外，還要讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展的各方面背景，認(rèn)識到科學(xué)的發(fā)展離不開技術(shù)的支持，離不開社會各方面的共同影響，形成學(xué)生寬廣的認(rèn)識世界的視野，辯證理性地認(rèn)識科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。如教學(xué)“生物膜流動鑲嵌模型的發(fā)現(xiàn)過程”可引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物質(zhì)提純、化學(xué)分析、電子顯微鏡的應(yīng)用、熒光標(biāo)記等技術(shù)對模型建構(gòu)的作用，教學(xué)“DNA重組技術(shù)的發(fā)展”可讓學(xué)生了解它與生物武器、戰(zhàn)爭的關(guān)聯(lián)等。

2.重視科學(xué)思維和科學(xué)精神的培養(yǎng)

科學(xué)史的內(nèi)容在很大程度上反映了科學(xué)家的探究活動與方法，是理解科學(xué)探究、掌握科學(xué)方法的良好范例。生物科學(xué)史不僅記載著生命科學(xué)知識的形成過程，還蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)造性思維方式和靈活多樣的科學(xué)方法，體現(xiàn)了科學(xué)家求實(shí)、求真、批判、創(chuàng)新、探索、堅(jiān)持不懈等的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動教材。因此生物科學(xué)史的教學(xué)不應(yīng)是簡單地讓學(xué)生記住這段歷史和結(jié)論，而是要將探究性學(xué)習(xí)整合其中，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生重走科學(xué)探究之路，體驗(yàn)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、深化認(rèn)識的過程和探索的精神。如“基因在染色體上”一節(jié)教學(xué)可設(shè)計(jì)如下環(huán)節(jié)：“還原歷史、暴露問題”（由于缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)，薩頓假說不具說服力）、“把握機(jī)遇、力圖突破”（白眼果蠅突變體的發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了摩爾根及其同事們敏銳的洞察力和鍥而不舍的科研精神，學(xué)生在模仿孟德爾的實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)，體會雜交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心和思路）、“大膽假設(shè)、精心求證”（強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究思想，體悟假說-演繹的研究方法）、“借助經(jīng)驗(yàn)、提出方案”（學(xué)生自己設(shè)計(jì)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)并分析遺傳結(jié)果，得出結(jié)論，更深刻地理解各種交配實(shí)驗(yàn)的意義，學(xué)會有目的地設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)）。

3.重視科學(xué)的前沿與應(yīng)用

科學(xué)史教學(xué)除了要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)發(fā)展的過去，還要使學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展的前沿，認(rèn)識到生命科學(xué)輝煌的發(fā)展前景，樹立生命科學(xué)研究的遠(yuǎn)大志向和奮斗目標(biāo)；同時(shí)，還要讓學(xué)生意識到科學(xué)的實(shí)用價(jià)值，通過一些生物科學(xué)新成果的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用科學(xué)知識去解決實(shí)際問題，樹立社會責(zé)任感，如單克隆抗體的制備、轉(zhuǎn)基因生物的應(yīng)用、克隆動物的問世、基因探針和基因治療的發(fā)展等的教學(xué)。

三、針對高中生的特點(diǎn)，采用適宜的科學(xué)史教學(xué)策略

高中生已經(jīng)有了一定的生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)科基礎(chǔ)，抽象思維、操作能力、學(xué)習(xí)自覺性和控制能力也有了一定的發(fā)展，而且具備了一定的辯證思維和哲學(xué)思考能力。因此，高中生物課堂的科學(xué)史教學(xué)，應(yīng)在向?qū)W生提供大量的社會和歷史背景資料介紹的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對背景材料中的事件作深入的理性思考，分析其中包含的科學(xué)方法、科學(xué)思想、技術(shù)進(jìn)步與科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系等多個(gè)維度的內(nèi)容，以促進(jìn)其科學(xué)思維能力的發(fā)展。

在國內(nèi)外的教學(xué)研究中，英國科學(xué)教育者孟克和奧斯本提出融合模式，兩位學(xué)者在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀的影響下，充分吸取前人的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提出了把歷史、哲學(xué)、科技（HPS）融入科學(xué)課程與教學(xué)中的模式。融合模式的核心是：將學(xué)習(xí)的課題假設(shè)為歷史上某個(gè)科學(xué)家的研究問題，引導(dǎo)學(xué)生重走科學(xué)發(fā)現(xiàn)之路，主動進(jìn)行意義建構(gòu)，從而探索出新的知識或新的概念。如酶的本質(zhì)是什么、DNA怎樣進(jìn)行復(fù)制等等。教學(xué)共有6個(gè)階段，即演示、引出觀念、學(xué)習(xí)歷史、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)的觀念與經(jīng)濟(jì)性檢驗(yàn)、評論和評估（見下圖）。這一模式將科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起；整個(gè)教學(xué)過程是一個(gè)問題解決的探究過程，通過探究活動實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變，形成正確的科學(xué)觀念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新能力。

毫無疑問，恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)史教學(xué)有益于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，學(xué)會用發(fā)展的、審視的眼光看待現(xiàn)有的科學(xué)知識，提高分析和解決問題的能力，有益于學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。教師要將科學(xué)史融合到課堂教學(xué)中，最大限度地發(fā)揮科學(xué)史的教育功能。