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浅谈生物科学史与课堂教学

　　浅谈生物科学史与课堂教学
　　刘松领
　　（成都市第七中学）
　　摘 要：现行人教版高中《生物》必修教材中增加了生物科学史的内容，具体描述了有关研究的事例和方法。生物科学史不仅有利于学生更好地理解科学知识，还有助于学生形成科学观念。在教学过程中，教师可以根据学生的认知水平，恰当地选取生物学史例，将其融入课堂教学中，从而启发教育学生。那么，生物科学史在课堂教学中的具体价值是什么？如何更好地在课堂教学中利用生物科学史？结合教学经验谈了这个问题。
　　关键词：生物科学史；课堂教学；科学探究；科学精神；教育教学功能
　　一、生物科学史在课堂教学中的作用
　　教材中安排的生物科学史料，蕴含着多种教育功能。科学家探究知识的过程揭示了人们解决生物学问题的思想历程，体现了科学家坚忍不拔的科学精神，教师要深刻理解生物学史料的这种丰富内涵，了解生物学史料教育功能的侧重面，根据教学的实际情况，正确引导学生沿着科学家探索生物知识的历程理解科学的本质和科研方法，引导学生学习科学家锲而不舍的科学精神，进而发挥生物科学史的教育教学功能。
　　1.培养学生对生物科学的兴趣
　　培养学生对生物科学的兴趣是生物科学史最主要的作用。和传统课堂教学相比较，融入了科学发现史的课堂教学，学生不再是被动的接受知识，而是通过对科学发现史的了解和分析，自主的生成科学结论，往往印象更深刻；因此，学生对探索生物学新知识的欲望和兴趣会大大增强。教师不再是传统的灌输式教学，而是通过展示科学史例，引导学生归纳总结；教师不再是权威，而是学生探索新知识的引路人。因此，可以最大限度地降低学生的厌学情绪。
　　2.培养学生的科学探究能力
　　科学探究的课程理念是《普通高中生物课程标准》中所倡导的基本课程理念之一。科学发现史的利用有助于培养学生的科学探究能力。教材中科学家的经典实验具有代表性，如果能将其转变成在课堂上能够完成的探究课题，让学生身临其境地去发现问题、分析问题和解决问题，并且再发现和再生成已有的结论和知识。由此可见，在教育目标和教育价值上，生物学史的教学和科学探究不但不矛盾，而且有很多相似之处。所以，在课堂教学过程中，融入生物科学史，可以让学生领会生物科学研究的一般方法，培养学生的科学探究能力。
　　例如，光合作用的科学发现史主要有以下几个史例：
　　史例一：1648年海尔蒙特柳树实验。
　　结论：柳树营养生长物质不是来源于土壤，而是空气和雨水相关。
　　史例二：1771年普里斯特利“绿色植物—烛—小鼠”实验。
　　结论：植物光合作用可以更新空气。
　　史例三：1864年萨克斯“叶片半遮光—碘蒸汽”实验。
　　结论：光合作用可能产生淀粉，并需要光。
　　史例四：1880恩吉尔曼“水绵—好氧性细菌”实验。
　　结论：光合作用可产生氧气，叶绿体是绿色植物光合作用的场所。
　　史例五：20世纪30年代鲁宾和卡门同位素标记实验。
　　结论：光合作用产生的氧气全部来自水。
　　在光合作用科学发现史的教学过程中，用光合作用反应总式的规范书写来贯穿于上述5个史例，不仅可以让学生知道如何正确书写光合作用总反应式，还有助于学生记住史例，并且从史例中得出结论，使得学生的归纳总结能力和科学探究能力得到很大提高。
　　3.培养学生的科学精神
　　任何科学结论的发现都离不开科学家坚韧的科学探索精神。孟德尔在维也纳大学进修自然科学和数学，回到修道院潜心研究了八年，通过分析豌豆杂交实验的结果，发现了生物遗传的规律；达尔文历尽千辛万苦，进行了长达五年的环球考察活动，最终出版《物种起源》一书。逾越重重障碍，最后获得巨大成就，这是所有科学家的共同经历。更有甚者，需要几十年乃至几代人的艰辛努力才产生了一项科学发明。
　　进行科学研究不仅需要坚强的信念，更需要修正自我，推翻原有理论的勇气。任何科学上的重大发现都是科学家在“勇于存疑，敢于探索，实事求是”的科学精神指导下取得的。达尔文在环球考察之前是忠实于“神创论”的，但在经过了环球航考察，并认真比较和分析了世界各地的物种之后，打破了固有思想的禁锢，以坚强的意志确立了“自然选择学说”。
　　科学史的介绍可以潜移默化地使学生受到感染，有效地培养学生不畏权威、勇于挑战传统的科学精神。在教学过程中，引导学生感受科学发现过程的艰辛，进而达到培养学生科学精神的目的。
　　巴甫洛夫说过：“自然，人家是对的，很明显，我们失去了一个发现真理的机会！”这就是一个科学家的坦诚。
　　二、将生物科学史融入课堂教学时应遵循的原则
　　尽管生物科学史在教育教学过程中具有非常重要的功能，由于受到多种因素的限制，生物科学史不可能成为教材的主线。因此，教师要在教学中根据实际情况，针对具体的教学内容及教学目标，综合考虑学生的认知水平，适当地选取相关生物学史料，将其融入课堂教学之中，从而达到教育启发学生的目的。
　　1.符合教学目标的要求，突出教学重、难点
　　根据不同的教学目标和教学重、难点选择适当的科学史例。科学史有助于学生理解科学知识，所以对相关史料进行适当整理才能符合教学目标的要求，教学过程中突出其主题和关键事件，才能使学生更好地理解教学重、难点。
　　例如，DNA双螺旋结构模型的构建史例：
　　1951年春天，英国着名生物物理学家威尔金斯在意大利举行的生物大分子结构会议上展示了一张DNA的X射线衍射图谱。当时，科学界对DNA的认识是：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。
　　沃森和克里克以该DNA的X射线衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子成螺旋结构，沃森和克里克尝试了很多种不同的双螺旋和三螺旋结构，但是由于种种原因都被否定了。在失败面前，他们并没有气馁，又重新构建了一个将磷酸——脱氧核糖骨架安排在螺旋外部，碱基安排在螺旋内部的双螺旋。其中相同的碱基进行配对，即A与A、T与T配对。但是当时的化学家提出这种方式违反了化学规律。
　　1952年春天，奥地利的着名生物化学家查哥夫提供了一个重要信息：A的量总是等于T的量，G的量总是等于C的量，于是沃森和克里克改变了碱基配对的方式，A与T配对，G与C配对，构建出新的DNA双螺旋结构模型。
　　1953年，沃森和克里克撰写的《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的一个结构模型》论文在英国《自然》杂志上刊载。
　　1962年，沃森、克里克和威尔金斯三人为此共同获得诺贝尔生理学奖。
　　在“DNA的分子结构”这一节的教学过程中，融入DNA双螺旋结构模型的构建史例。教师可以让学生谈谈阅读之后的感想，并从中找出DNA双螺旋结构的主要特点，进而完成教学任务。在教学中融入该史例，既突出了教学重点，又突出了教学难点，同时也符合教学目标。
　　2.尊重科学发展的事实
　　如，达尔文进化论中的自然选择学说，对生物进化的原因提出了合理的解释，但是由于受当时科学发展水平的限制，对于遗传和变异的本质，达尔文不能做出科学的解释。所以凡科学理论都会受到当时各种条件的制约，而可能存在一定的局限性。引导学生客观地评价犯过科学错误的学者和他们的过失曾经成为科学研究阻力的科学家，从而培养学生对相关史料进行科学而客观评价的能力。
　　总之，只要科学史例选择恰当，将生物科学史适当地融入生物课堂教学中，不仅可以提高学生的学习兴趣，还可以培养学生的科学探究能力以及科学精神，使得生物课堂教学达到事半功倍的效果。