高中生物科學史教學中的問題及對策

摘要：高中生物新課程實施過程中有不少成功的生物科學史教學案例，也有一些值得關注的問題：目標單一、大材小用，拔高拓寬、加重負擔，材料粗放、教學吃力，理解偏頗、評論失當等問題。要解決上述問題，需要我們從多個角度挖掘生物科學史的教育價值，立足教學現實去適度闡釋、區分教學中的生物科學史是課程內容要素還是僅僅是理解學科知識的素材，從而做到生物科學史教學既到位又不越位。

關鍵詞：高中生物；科學史；教學；問題；對策

中圖分類號：G423.07 文獻標志碼：B 文章編號：1673-4289（2011）12-0015-03

生物科學史教育能夠使學生理解科學的本質，體驗科學研究的方法，感悟科學探究的精神，因此，高中生物新課程非常重視生物科學史教育。《普通高中生物課程標準（實驗）》（以下簡稱課標）明確了要“重視生物科學史的學習”，在其內容標準中多處明確提出了生物科學史的具體教學要求。但是，在新課程實施過程中生物科學史教學仍然出現了一些問題和困惑，需要我們探尋原因，研究對策，以更好促進生物科學史教學。

問題一：目標單一、大材小用

【案例呈現】

案例1：在進行《遺傳因子的發現》教學時，教師介紹了孟德爾的豌豆雜交實驗，但目的僅僅是為了把分離規律和自由組合規律講清楚，而沒有引導學生關注豌豆雜交實驗的內在邏輯和實驗的關鍵點，讓學生理解孟德爾豌豆雜交實驗所蘊藏的思想方法。

案例2：在進行《細胞的多樣性與統一性》一節“細胞學說的建立過程”這一內容的教學時，有教師在簡單地解釋細胞學說的三個要點后，以討論題引導學生閱讀細胞學說建立過程的資料，其目的也僅僅是由此引導學生認識細胞的統一性，而沒有真正分析細胞學說的建立過程所蘊含的科學發現的模式，揭示科學的本質。

【原因探析】

上述兩則案例雖然在教學中都利用了生物科學史，但是目標定位在落實知識，科學史只是用于輔助學生理解相關知識的材料，而沒有讓學生真正深入到科學史教育中，獲得方法和情感的體驗。這種情況在課堂教學中具有一定的普遍性。有調查表明，教師對生物科學史的教育價值持肯定態度，但是多數教師卻是為了學生更好地學習知識而引入科學史材料[1]。然而，生物科學史的教學有知識目標但不限于知識又幾乎是業內的共識。課標指出：“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。”近年來有關生物科學史教育的文章提出：教學中引入生物科學史能夠提高學生的學習興趣，使其積極主動地參與教學；展示知識發現的過程，幫助學生深刻理解知識；展現科學精神，培養學生的科學素養；展示科學研究方法，培養學生的科學探究能力；幫助學生理解科學研究的繼承性、永不終結性和科學的人文內涵，幫助學生領會創新思維的重要性[2][3][4][5]。那么，為什么教學實踐中還會出現目標過于單一的問題呢？

產生上述問題的原因，固然有考試評價指向的問題，也與部分教師對于如何深入挖掘生物科學史的教育價值認識不夠有關。“科學史是客觀真理發現的歷史、人的心智逐步征服自然的歷史。它描述漫長而無止境的為思想自由，為思想免于暴力、專橫、錯誤和迷信而斗爭的歷史。”[6]由此看來，“科學史”是可以從歷史事實、知識形成、思想發展、精神自由等多個角度去解釋的。在面對生物科學史的素材時，我們往往習慣于從事實的歷史和知識形成的歷史這個角度去引述，卻疏于從思想與方法的歷史、社會的歷史這樣的角度去挖掘科學史的教育價值。

【對策研究】

教學中，我們應該引述生物科學史的事實和知識形成過程，但又不滿足于僅僅轉述事實和講解知識，而是對這些事實再做分析或解釋，從中提煉出科學家所用的研究方法，挖掘出其中所蘊含的思維品質、思想觀念，如此基于事實但又不局限于事實。這樣的課堂，就既有歷史事實，又不局限于介紹事實，而是從事實中挖掘思想和精神營養；它能說明生物學知識，但不以知識為唯一目標，而是在促進知識理解的同時，讓學生因讀科學史而深刻、明智。例如，在案例1中引進孟德爾的科學發現，在用來促進知識理解的同時，還應該引導學生關注以下幾點：孟德爾選擇了合適的實驗材料，引進了數學統計的方法，提出了天才的假設，進行嚴密的演繹以及巧妙進行測交實驗驗證推論，這些科學方法的運用是他獲得成功的重要影響因素；同時，孟德爾的潛心探索（8年耕耘）、扎實實踐在他獲得成功中也起到了重要作用。

在案例2“細胞學說建立過程”這一科學史教學中，要用好教科書中的資料，尤其注意資料中幾個小標題所傳達的關于科學發現模式的信息，并給學生足夠的時間討論資料分析后的幾個問題。然后，總結在細胞學說建立過程中，科學與技術、理論思維與科學實驗的關系，理解科學發現的模式，揭示這一歷史過程所蘊含的科學本質。

因此，進行科學史教學時，不僅要關注和確定知識目標，同時也應該深入分析確定過程與方法、情感態度價值觀方面的目標。只有目標明確且全面，才能在科學史教學過程中不僅幫助學生掌握知識，還能讓學生體驗科學方法，感悟科學研究的歷程。

問題二：拔高拓寬、加重負擔

【案例呈現】

在《DNA的復制》這一節，關于“DNA半保留復制的證據”這部分內容，有如下一個教學案例。在學生進行了關于DNA如何進行復制的猜測后，教師提出：那我現在給你一些實驗材料，你設計一個實驗驗證一下你的假設到底哪種正確。實驗材料有：含14N的DNA的大腸桿菌若干、含15N的DNA的大腸桿菌若干……隨后出現的教學情境是，學生一片茫然，不知所措。

【原因探析】

從學生的反應可見，讓學生設計這樣復雜的實驗脫離了他們的實際。教材安排這部分內容已明確其屬于“選學”，有關內容不要求學生記住，更不要求學生應用。讓學生設計實驗，其教學要求的層次定位是“應用”，這顯然超出“選學”甚遠，屬于過度拔高教學要求的做法。

與上述過度拔高教學要求類似的，教學中還有一種面面俱到、過度拓寬教學要求的做法。其典型表現是：教科書課文中出現的生物科學史內容，教師因擔心其中的歷史事實會考到而不敢有絲毫大意，每個事件都要細細講解而不敢遺漏。在這樣的課上，由于面面俱到，教師教得累，學生學得累，不必要地加重了學生的學習負擔。

【對策研究】

教學中，對生物科學史素材的應用，既需要到位，但又不可越位而過度拔高和拓寬。因此，要適當定位，就要分析針對具體的生物科學史內容其合理的教學要求是什么。

某個具體的生物科學史事實，可能是課程的內容要素，也可能僅僅是教學素材。教學時這兩類情況的教學要求不同，重點也不一樣。前者的歷史事實既是手段也是目標，要讓學生能夠概述其歷程，并由此達成對知識的理解、科學方法的領悟、科學精神的提升。后者的歷史事實不要求學生記住，而是作為“腳手架”，以增進學生對結論性知識的理解，并進一步促成對科學的本質的理解。怎樣判斷某一生物科學史材料是作為教學素材還是作為課程內容要素呈現的？判斷依據是課標中具體內容標準是否有明確的要求。例如在高中生物教材中作為課程內容要素的科學史有，細胞學說的建立過程、人類對遺傳物質的探索過程、植物生長素的發現等。而僅僅作為素材的科學史有，細胞膜結構的探索歷程、促胰液素的發現、穩態概念的提出和發展等。

問題三：材料粗放、教學吃力

【現象點擊】

教師在教科書所提供的生物科學史材料之外又做了較多的擴展，課堂上用PPT一屏一屏地展示歷史上科學家如何進行研究，對背景、材料、方法、結果、結論作詳細、具體的介紹。學生則忙于閱讀，接受諸多人名、年代、研究事實的信息轟炸，卻沒有時間深入思考。這樣的課堂里，由于素材補充過多，教學費時、費力，而結果卻是師生迷失于歷史瑣碎事實的泥潭中。

【原因探析】

科學史教學不是求多求全，而是求精。有些教師認為新課改既然要求教師要學會用教材教，要積極開發課程資源，因此就認為多補充一些課外教學資源會有助于教學的提升。于是很多教師就很認真地查資料，課堂上盡可能地給學生多呈現資料，或是干脆替換教材中的科學史資料。而教師在選材時又沒有考慮所選資料的價值、意義等教育因素，簡單的資料累積只會加重學生的學習負擔，還不能很好地讓學生得到科學方法的熏陶和科學思維的訓練。

【對策研究】

教師在課堂上展示給學生的，應該是從眾多史料中精選出的必要的、易于理解的，且有主線貫穿的歷史資料，因為在課堂上有限的時間內，使用概括性的、簡明扼要的材料往往更為有效。換言之，課堂里出現的科學史材料，應該是先行者加工過的材料，而不是原始的歷史事件。教科書對所介紹的生物科學史已經做了精加工，教師要補充史料，應該在理解教科書的基礎上作必要的擴展，而不是熱衷于歷史素材的量的擴張。

比較成功的生物科學史教學案例，其共性是：教師提供的科學史材料精煉，有內在的線索貫穿，所提問題環環相扣、層層深入，還原了知識的形成過程，促進了知識的理解或科學方法的掌握。學生學習過程中，有資料的閱讀，有挑戰性問題引領。學生既理解了知識，又提升了科學思維能力，還體驗了科學的開放性。例如，生物膜結構的探索歷程，從1895年歐文頓研究植物細胞膜通透性實驗開始，到1972年桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型，近80年的時間里有多位科學家做了很多復雜的探索工作。研究過程中，假說被一次又一次提出又一再修正，最終流動鑲嵌模型得到普遍認可。

問題四：理解偏頗、評論失當

【案例呈現】

在“光合作用的探究歷程”教學過程中，在講到海爾蒙特實驗時，有教師提出：“從實驗設計的原則來看，海爾蒙特的實驗結論是否完全正確？”然后讓學生展開討論。最后，師生一起總結出，“海爾蒙特的實驗設計不符合單一變量原則”，“應該設計單一變量實驗確定水、礦物質、空氣在植物生長中的作用”。

【原因探析】

對科學家的實驗進行恰當的評述，確實有益于培養學生的批判性思維和實驗設計能力。但是，本案例中的質疑本身卻讓人質疑：其一，很難設置單一變量實驗分別研究空氣、水和礦物質在植物生長中的作用；其二，這個實驗是一個析因實驗，不一定遵循單一變量原則。

【對策研究】

歷史是客觀的，但是，對歷史的理解卻可能是主觀的。因此，我們在評述歷史時，要用歷史的眼光，全方位理解歷史，在理解的基礎上對歷史上科學家的工作作恰當評述。評述時，我們應該對歷史持有“溫情與敬意”的情感[7]。

筆者認為，對于生物科學史上一些科學家認識的局限性，在教學中不一定都要著眼于對此進行“批判行思維”，而是可以更注意著眼于以下兩個方面來挖掘其教育價值。其一，學生看到歷史上科學家認識的局限性，可以認識到早期的科學家在解釋自然現象時與他們一樣有類似的前概念，從而增強他們轉變概念的積極性與動機[8]。其二，引導學生認識科學的開放性，從而深刻理解科學的本質。

生物科學史中沉淀了眾多科學家對生命世界探索的精彩片段。良好的生物科學史教學，應該是從中選擇了恰當的材料，運用了恰當的手段，達到了最佳教學效果，讓學生似乎身臨其境從而獲得眾多啟示的教學。托克維爾曾說：“當過去不再照亮未來時，人心將在黑暗中徘徊。”那么，在中學生物課堂里，生物科學史不但應該在場，而且應該“照亮學生的未來”。

參考文獻：

[1]張仁玉.高中生物科學史教學現狀研究[D].東北師范大學，2009：42-45.

[2]姜麗.生物教學中科學史的教育價值及有效運用[J].牡丹江教育學院學報，2006，（5）：163.

[3]王薦.把生命科學史引入中學生物學教學[J].課程·教材·教法，2002，(1):52-54.

[4]徐宜蘭.論中學科學課中科學史的教育價值[J].山東教育學院學報，2002，（6）：10-13.

[5]劉本舉.例析科學史的教育功能與教學實踐[J].生物學教學2006，（2）：22-24.

[6][比利時]薩頓．科學的生命[M]．劉珺珺，譯.北京：商務印書館，1987：3-24．

[7]錢穆.國史大綱·凡讀本書請先具下列諸信念[M].北京：商務印書館，1996：1.

[8]唐小俊.促進概念轉變的教學策略研究[J].教育探索，2008，（6）：11-12.

（作者單位：人民教育出版社生物室，北京 100081）