對高中學生學習生物科學史的調查*

妥文清

一、科學史教學的價值和意義

科學史是描述和解釋科學知識發(fā)生、發(fā)展與系統(tǒng)化進程的產物，其基本內容有：科學發(fā)現(xiàn)和發(fā)明史、科學社會史和科學思想史等[1]。學習科學史，不僅僅能使學生獲得知識，還能體驗科學的探究過程，在這個過程中讓學生身臨其境，就很容易體會到探究的樂趣；更重要的是，學生的思維得到了很好的科學鍛煉，包括大膽而有根據的推測、邏輯嚴密的設計思路以及對誤差不足的分析能力，這對于學生的情感態(tài)度與價值觀的形成有積極的作用。

《普通高中生物課程標準(實驗)》實施建議中強調：要注重生物科學史的學習，學習生物科學史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和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神，這對提高學生的科學素養(yǎng)是很有意義的[2]。

那么，面對高考的壓力、有限的學習時間，高中學生學習生物科學史教學現(xiàn)狀究竟如何呢？對比在甘肅省臨夏中學進行了調查研究。

二、調查設計

1.調查目的

了解高中階段學生對生物科學史的認知狀況以及經過高中階段的學習學生對生物科學史的掌握有沒有提升。

2.調查對象

調查的對象是甘肅省臨夏中學2014級(2014年入學)學生。

3.調查方法和過程

本調查采用問卷調查法，所采用問卷是根據調查目的通過查閱相關文獻搜集資料借鑒其他相關論文中的調查問卷制定的。抽樣方法為分層抽樣、多段抽樣相結合的方法，按照人數(shù)比例在2014級文科班和理科班、普通班和實驗班進行分層抽樣，在2015～2016學年(高二)以及2016～2017學年(高三)進行2個階段的多段抽樣進行調查。

本調查先后對學生進行2次問卷調查。第一階段：在高二理科普通班、理科實驗班、文科普通班、文科實驗班分別抽取580人、64人、594人、63人。實施時間為高二第一學期末，即2016年1月。調查目的在于了解高二學習一年生物學后，學生對生物學史的認識情況。第二階段：在高三理科普通班和理科實驗班(文科班高三不開設生物學課程)按照比例抽取548人、64人。實施時間為高三第一學期末，即2017年1月。調查的目的在于了解學生經過一年后，對生物學史的理解以及相關能力是否有所提高。在第一階段共發(fā)放調查問卷690份，回收635份，有效問卷614份，有效率為96.7%。第二階段共發(fā)放330份，回收312份，有效問卷299份，有效率為95.8%。

三、調查結果和分析

1.第一階段調查結果與分析

在調查的第一階段中，對理科普通班、理科實驗班、文科普通班、文科實驗班4類對象就學生對生物科學史的理解情況以及學生現(xiàn)階段對生物科學史的認知程度進行調查，結果如下。

(1)不同層次的學生對生物科學史的理解不同

如表1所示，對生物科學史表示清楚的學生占了多數(shù)。但是不同班級的學生之間有差異：理科與文科相比，理解生物科學史的學生顯然是理科生多于文科生。分析原因，可能是文科班雖然進行生物課程的學習，但是在排課上，理科一周4節(jié)，文科一周2節(jié)，排課量少直接導致了學生對生物科學史理解程度相對較低的結果。另外一個原因，可能是生物水平測試要求低，使得不參加生物高考的文科生花費很少的時間甚至不花費時間在生物學科上，導致很多學生不理解什么是生物科學史。理科普通班與理科實驗班相比，實驗班由于入學選拔水平較高，學生綜合素質相對較好，使得實驗班學生對生物科學史的理解較普通班好。在調查問卷中，為了檢驗學生對生物科學史的真實感受，另設置了一個開放性問題，讓受調查的學生寫出他們認為的生物科學史的概念，其中，有超過七成的學生能夠寫出科學發(fā)展的歷史、科學發(fā)展過程中有關科學家的事跡、科學發(fā)展中科學實驗的過程、科學道路中科學知識的發(fā)現(xiàn)過程等生物科學史涵蓋的內容，因此，大部分學生是能夠理解生物科學史的。

表1 不同學生對生物科學史的理解情況

(2)學生在初中時對生物科學史內容的注重程度不夠

學生在初中階段對生物科學史的注意程度可用以判斷學生對生物科學史的認知情況。經調查發(fā)現(xiàn)，有超過一半的學生在初中階段不太注意或不注意生物科學史的內容，這一結果在理科普通班的數(shù)據是67.4%，理科實驗班的數(shù)據是55.2%，在文科普通班的數(shù)據是72.8%，在文科實驗班的數(shù)據是50.0%。如圖1所示，可以明顯觀察到不同層次的學生對初中階段生物科學史的注意程度表現(xiàn)出了驚人的一致性，不太注意的比例占到最大。分析其最可能的原因就是在臨夏回族自治州中考是沒有生物考試的，考試不考，直接導致的結果就是很多學生不重視生物的學習，甚至放棄對生物的學習，所以對教材中的生物科學史視而不見或者從來沒有翻閱。通過比較發(fā)現(xiàn)，在初中階段非常注意生物科學史內容的學生實驗班較普通班多，這是因為臨夏中學實驗班的選拔是根據初中中考成績，成績優(yōu)異的相對而言學習習慣較好，對初中生物科學史內容有較多關注。

圖1 學生在初中階段對生物科學史內容的注意情況

(3)高二階段學生對生物科學史的認知狀況

第一階段調查時， 學生已經完成了必修1《分子與細胞》的全部課程和必修2《遺傳與進化》第1、第2章的內容。結果顯示，大多數(shù)學生可以完成問卷題目要求的3個有關生物科學史的科學家、事例或實驗的理解，一部分學生只寫出了1～2個，少數(shù)學生沒有書寫，學生的答案描述有的清楚明了，有的簡單潦草，在統(tǒng)計時只要寫出一個相關的關鍵詞句或知識點，即計算在統(tǒng)計結果內，經統(tǒng)計歸納學生書寫的答案中共有生物科學史內容共12個(見表2)。

表2 不同學生對生物科學史內容的熟悉情況

學生填寫的關于生物科學史的科學家、事例或實驗內容偏向于必修2，造成這一結果的原因是學生在受調查的時間段之前剛剛學習必修2相關內容，學生的印象是比較深刻的，符合教學事實。理科生與文科生相比，文科生幾乎對前面必修1的生物科學史的內容沒有任何印象，只有文科實驗班的1名學生填寫施萊、登施旺建立細胞學說，但是理科生對必修1的部分重點主干生物科學史內容有印象；理科普通班和理科實驗班相比較，理科普通班掌握了細胞學說的學生較多，理科實驗班掌握了光合作用探究歷程的學生較多，這一細微的差別可以顯示兩類學生把握課本重點的能力，細胞學說和光合作用都是重點，但是在《考試大綱導讀》中，知識內容要求掌握的是細胞學說是Ⅰ，光合作用是Ⅱ?？梢?，理科實驗班能夠更準確地把握課程的重點，從而進行有針對性的學習。

2.第2階段調查結果與分析

調查的第二階段中，對理科普通班、理科實驗班進行調查，共設置15個生物科學史問題，其中包含第一階段7個生物科學史問題，首先對理科普通班和理科實驗班高三階段學生對生物科學史的認知狀況進行分析，其次就2個階段中理科普通班和理科實驗班的學生認知的變化進行分析。

(1)高三階段學生對生物科學史的認知狀況有所改善

整體而言，高三階段學生對生物科學史有了更廣泛的理解。分析發(fā)現(xiàn)，實驗班學生較普通班學生掌握的生物科學史內容更為清楚?？傮w來看，理科普通班超過半數(shù)的學生對光合作用的探究歷程、遺傳學兩大定律的提出、基因在染色體上的提出、DNA是遺傳物質的三個實驗、DNA雙螺旋結構模型的構建過程、進化理論的提出、動物激素促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程、植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程、基因工程等9個生物科學史內容表示清楚，其中對DNA雙螺旋結構模型的構建過程、遺傳學兩大定律的提出、DNA是遺傳物質的3個實驗等生物科學史內容表示非常清楚的占最多，對細胞的發(fā)現(xiàn)和命名、細胞膜的探索歷程、細胞核功能的4個實驗等單個內容表示不清楚的占最多，這個結果符合學生的認知規(guī)律，最近學習的內容較以前學習的內容熟悉度高，可見，學生在平時學習的過程中很少養(yǎng)成邊學習、邊復習的良好學習習慣，教師在平時的教學工作中也沒有很好地滲透生物科學史的知識。理科實驗班受調查學生對問卷中涉及的問題清楚的占九成以上，對細胞核功能的4個實驗、酶的本質的發(fā)現(xiàn)歷程清楚的分別占73.3%和73.4%，這個值小于普遍值，且理科實驗班的調查問卷中，只有這兩個內容有不清楚的學生，分析其原因，可能是這2個內容都是位于必修1，離問卷調查的時間較長，學生可能記憶不清，另外，這2個知識都出現(xiàn)在教材的“資料分析”欄目中，在教學過程中沒有引起學生的注意，或者教師在講解過程中只是作為閱讀資料講述，使得學生對這兩部分知識掌握不夠。

(2)學生對生物科學史的認知程度有提升

在第1階段中最后一道開放性題目直觀地檢驗了學生掌握的生物科學史內容，根據表2可知學生填寫的關于生物科學史的科學家、事例或實驗共12個，在第二階段中設置有7個問題對第一階段涉及的12個生物科學史內容進行了第二次調查(見表3)。通過比較發(fā)現(xiàn)經歷2個學期的學習后對生物科學史的認知程度有了一定的進步(如圖2所示)。

表3 第一階段和第二階段調查內容的對應編號關系

圖2 第一階段和第二階段學生認知狀況比較

具體表現(xiàn)為：理科普通班的學生在整體上對涉及的生物科學史內容在經歷一段時間后并沒有遺忘，說明學生在日常學習中重視生物科學史的學習，注重在學習過程中滲透生物科學史。但是2個階段的調查表現(xiàn)出了同一個問題，就是學生對前面所學的內容遺忘得較多，在學習新知識的同時忽略了前面知識的復習，這一問題可以在高三第一輪復習的過程中得到改善；理科實驗班第一階段和第二階段學生的認知狀況區(qū)別更加明顯，隨著生物學科學習的深入，學生對生物科學史內容掌握得更好，并且大部分學生對調查的生物科學史內容能做到熟記于心，第一階段學生由于學習的時間前后關系對后學的知識掌握得好，對前面學習的內容熟悉度不夠，但是在第二階段的調查中，這種現(xiàn)象幾乎已經不存在了，說明學生已經養(yǎng)成了良好的生物學習習慣；在圖2中第6個知識點孟德爾的兩大遺傳定律上理科普通班認知情況有所區(qū)別，是由于該內容是高中生物的重難點，在高二花大量精力用于攻克重難點，因此在比例上第一階段的認知狀況好于第二階段。

四、結論與建議

1.結論

(1)不同層次的學生對生物科學史的理解不同，理科生比文科生更加能夠理解生物科學史。對生物科學史的掌握程度實驗班比普通班較高，這與學生的整體認知水平和學習習慣有關。

(2)學生在經歷2個學期的學習后對生物科學史的認知程度有了長足的進步，在學習過程中能夠不斷汲取營養(yǎng)，說明教學過程的實施取得了成效，教學初步達到了目標，學生的生物科學史知識取得了進步，生物科學素養(yǎng)得到了發(fā)展。

2.建議

在教學過程中，忽視生物科學史教學的教師非常少，大多數(shù)教師重視生物科學史的教學，只是側重點有所不同，重視的程度有所差異，有些教師重視科學知識的傳授，有些教師重視科學發(fā)展的完整性，有些教師則更重視生命科學的發(fā)展。生物科學史內容可以根據其在教材中地位的不同運用不同的教學方法，如“問題探討”“資料分析”中的科學史可用于導課；對于“科學前沿”“科學家的故事”“資料搜集和分析”中的科學史內容可用于學生自學，以增加學生的學習興趣，開闊眼界；針對教材中的重難點涉及的科學史內容，如“孟德爾遺傳定律”“激素的發(fā)現(xiàn)歷程”等，可開展“教師為主導，學生為主體”的探究性學習，對其中一些實驗思路呼之欲出的內容，如“艾弗里的肺炎雙球菌體外轉化實驗”可開展自主探究學習。高中生物教材中科學史素材豐富，但是在課堂中如何運用科學史素材是一個關鍵的問題，這就要求教師在教學過程中針對具體的教學內容，設置合理的教學目標，從學生的認知水平出發(fā)，適當?shù)剡x取并處理相關的生物科學史料，將其作為教學內容的一個組成部分融入教學之中，從而引導學生從有關科學史的學習中得到教育和啟發(fā)[3]。