積極運用科學史的教育方法

劉海燕

一、課程分析

“進化”一詞來源于拉丁文evolutio，原意為“展開”，一般是指事物的逐漸變化、發(fā)展，由一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)。“現代生物進化理論”是人教版普通高中生物課程標準實驗教科書必修2第七章的內容，本章課程的核心是介紹現代生物進化理論。生物進化理論不僅是生物學中具有重要地位的基礎理論，也是對人們的自然觀和世界觀具有重要影響的理論。雖然生物進化理論的發(fā)展歷程中一直有不同觀點的交鋒，但是這個過程卻不是簡單的新理論對舊理論的否定和排斥，而是新理論對舊理論的修正、深入和擴展。

二、教材分析

“現代生物進化理論的由來”是《遺傳與進化（必修2）》第七章《現代生物進化理論》第一節(jié)的內容。本節(jié)內容涉及拉馬克的用進廢退學說和達爾文的自然選擇學說以及達爾文之后進化理論的發(fā)展。本節(jié)教學以遺傳學為基礎，從宏觀上對生物的進化作一個廣度上的學習，為建立協調統一的唯物辯證觀提供了優(yōu)質的素材。

三、設計理念

高二年級的學生在初中階段就已經學習過生物進化的內容，知道達爾文的自然選擇學說的要點，但是對拉馬克進化論、達爾文進化論的貢獻及其局限性尚不了解；同時，在經歷了初三和高一的“淘沙”之后，原有的知識也許已經有些淡忘。讓歷史回歸歷史，在歷史中追溯歷史，是我在生物學史教學過程中的堅持與主張。

因此，我以大量豐富、活潑的圖片來展現拉馬克和達爾文的進化理論的主要內容，愉悅富有張力的圖片讓史實更鮮活；

在引導、激發(fā)學生對圖片資料進行思考、進行演繹說明構建解釋模型的過程中，讓學生自發(fā)地體會到拉馬克和達爾文的進化理論不同的思維視角；

通過師生追問，通過“有話要說”的活動設計，讓學生體會進化學說的歷史局限性，在思維的順暢與現實的局促對比中，使學生理解科學不是一個靜態(tài)的體系，而是一個不斷發(fā)展的動態(tài)過程，在科學的領域沒有終極真理。

四、教學目標

知識目標：舉例說出達爾文之前，人們是怎樣看待生物進化的；概述達爾文的自然選擇學說的主要內容；理解達爾文自然選擇學說幾個主要內容之間的關系；學會運用達爾文的自然選擇學說，解釋生物的適應性、多樣性和生物進化的原因。

能力目標：理解自然選擇學說幾個主要內容之間的關系，培養(yǎng)學生分析綜合的思維能力；構建達爾文自然選擇學說的解釋模型，運用達爾文的進化理論解釋生物界的一些現象，培養(yǎng)學生理論聯系實際、正確認識自然的能力；評述達爾文自然選擇學說的貢獻和局限性。

情感、態(tài)度價值觀目標：探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響；培養(yǎng)學生以科學的態(tài)度認識生物進化問題，樹立辯證唯物主義觀點；培養(yǎng)學生探索科學的精神、實事求是的科學態(tài)度。

五、教學實施的程序

1.與輕松同行：動漫視頻導入，激發(fā)學生學習熱情。

以北美票房冠軍的噱頭與“我擔心與你們會有代溝”的自相矛盾激發(fā)起學生的學習熱情，播放《瘋狂的原始人》視頻片段。引領學生回望時間的那頭，回答一個古老又無法回避的問題——誰是萬物的創(chuàng)造者？打開學生的話匣子，總結出東西方造物論的共性特點：神創(chuàng)且物種不變。

2.與歷史同步：資料史實呈現，引導學生自主學習。

隨著工業(yè)革命的發(fā)展，資產階級為了掠奪資源，組織了許多探險隊。所以，地質學、古生物學都取得了巨大的進步。在18世紀末，許多人提出了生物進化思想。多媒體上呈現拉馬克的肖像及簡介：法國博物學家，生物學一詞是他發(fā)明的，最先提出生物進化的學說。

學生通過自主閱讀，嘗試解決這樣三個問題：（1）拉馬克進化學說的主要內容是什么？（2）食蟻獸的舌頭會細長有什么適應意義？（3）為什么鼴鼠的眼睛會退化？

學生很快就明白了食蟻獸細長的舌頭、鼴鼠極度退化的眼睛是拉馬克兩個著名的原則“用進廢退”和“獲得性遺傳”的事實論據。但是明白未必等于理解，我迅速加入法國學者波尼爾做過的栽植樹種的實驗強化了學生對“獲得性遺傳”的認識。認識一旦直達理解，拉馬克解釋模型的構建就水到渠成，這恰恰就是理解拉馬克進化學說的最直觀體現。

“我是拉馬克”是我特別設置的一個環(huán)節(jié)，通過解釋長頸鹿的進化過程學生總結出了拉馬克進化學說的兩個特點：第一，生物都是為了適應環(huán)境而生存的；第二，在適應的過程中，生物具有很強的自我改進的力量。這個環(huán)節(jié)課堂里爆發(fā)出了拉馬克“得償所愿”式的輕松與愜意。

3.與“貝格爾”號同行：物證史實更鮮活，學生堅定“與上帝分手”。

只有在歷史中追溯歷史，我們的思緒才能與歷史契合，才能更好地感受科學史中每一步發(fā)展的不易與充實。在查閱了大量歷史資料之后，我的導入頗似一個故事，基于事實，又妙趣橫生：

在另外一個國度，有一位出身于基督教高級知識分子家庭、劍橋大學神學院畢業(yè)的小伙子，在參加了歷時5年的航海后，在觀察記錄了大量的信息之后，他沒有靠近上帝，反而產生了一個大膽的想法，他打算與上帝分手，他就是？（學生齊答：達爾文！），那封著名的訣別信就是？（學生笑答：《物種起源》！）

學生臉上還留著“與上帝分手”的曖昧。四組精選的參考圖片以及馬爾薩斯人口論再次將學生的思維激活，課堂生成的追問緊鑼密鼓：斗爭是為了什么？斗爭的結果是什么？決定斗爭結果的因素是什么？有利變異和不利變異是針對什么而言的？一組概念在學生的腦海中越發(fā)清晰：生物在生存斗爭中生存下來后，有利變異通過遺傳進行積累。

4.與歷史縱橫：不同進化論的對比辨析，培養(yǎng)學生辯證認識生物進化。

在“我的選擇”活動環(huán)節(jié)，各小組圍繞“拉馬克的進化學說與達爾文的進化學說，你更愿意接受誰的觀點？原因是什么？”刮起了思維旋風，激烈的對比、犀利的闡釋，課堂風光旖旎。教師只是傾聽，只是適當點撥。

在這個教學互動部分，我補充了大量史實材料。

比如有小組發(fā)言認為拉馬克的主張偏主觀而達爾文的進化理論更接近事實。我創(chuàng)設了“有話要說”的環(huán)節(jié)，提供給學生一份擴展材料：德國科學家魏斯曼將雌、雄老鼠的尾巴都切斷后，再讓其互相交配來產生子代，而生出來的幼鼠居然都是有尾巴的。他一直這樣重復進行至第21代，其子代仍然是有尾巴的，看來懷疑拉馬克學說的不乏其人。

關于進化理論的發(fā)展，關于世人對進化理論的評價，我沒有簡單說教，而是讓歷史回歸歷史，提供了大量的史實材料。比如《物種起源》第一版雖然是一份只有15.5萬字的“提綱”，但是一天銷售一空。不像愛因斯坦的著作那樣，“地球上大概只有3個人能看懂”。但是之后，他卻遭到了許多人的攻擊和謾罵，這是為什么？

時光流轉，1882年4月19日，達爾文逝世卻能厚葬于威斯敏斯特大教堂，安葬在另一位科學界偉大人物牛頓的墓旁，享受著一個自然科學家的最高榮譽，這又意味著什么？

完美的是故事，缺憾的才是真實。同時代另一位研究者孟德爾寫給達爾文的信件也讓學生感嘆唏噓。

5.與歷史穿越：歷史情境創(chuàng)設，培養(yǎng)學生探索科學的精神、嚴謹求實的科學態(tài)度。

在達爾文200周年誕辰來臨之際，英國民調公司ComRes在一項針對2060人的調查中發(fā)現，越來越多的英國人不再認同進化論。近51%的英國人認為達爾文的進化理論并不足以解釋地球生命的復雜構成，生命起源及發(fā)展演變的關鍵時期應該離不開某位“造物者”的干涉。根據這個信息，我借“來自星星”的都敏俊教授設計了“我是達爾文”環(huán)節(jié)，假設都敏俊教授幫助達爾文回到了現在，而你就是那個回到了現在的達爾文，面對如此境況你打算怎么做？一石激起千層浪，學生的發(fā)言內容正好是科學精神的最好映射。

當然，“最美麗最曼妙的生命形式是由進化產生的，而且它們仍在不斷進化之中”。

六、教學反思

如何才能準確把握課程標準，怎樣才算自覺創(chuàng)新教學行為，每一位教師都有自己獨到的理解與認識。上海市浦東教育發(fā)展研究院院長程紅兵說：“通過課堂教學，我們的目標無非是讓學生由不知道是什么到知道是什么，這是知識的變化；由不會什么到會什么，這是能力的變化；由不愛什么到愛什么，這是情感態(tài)度的變化。”

“三變”就是課堂教學的效用所在、深刻所在、魅力所在，這一切都需要通過學生在課堂上的參與、思考達到。要想讓學生進行有價值的思考，關鍵在于教師先要進行有價值的思考。大膽創(chuàng)新，讓思想先行，恰是青年教師應該踐行的成長寶典。

人教版《高中生物2 遺傳與進化》第七章第一節(jié)“現代生物進化理論的由來”的教學設計我先后改了12次，每一次的改動都是對文本的再一次認識，再一次解讀；每一次的改動都是教學思路的再一次明晰，再一次涅槃；每一次的改動都是生物同行的再一次探討，再一次辨析。

優(yōu)化一：建構進化學說的解釋模型，拉近與科學家的距離

模型是人們按照特定的科學研究目的，在一定的假設條件下，再現原型客體某種本質特征（如結構特性、功能、關系、過程等）的物質形式或思維形式的類似物。一方面，我們可以從原型出發(fā)，抓住事物的本質特征，對事物與現象進行抽象、簡化，建構一個能反映原型本質聯系的模型。另一方面，對于高度抽象化的科學概念和假說，我們必須具體化為某個特定的模型，才能發(fā)揮理論對實踐的指導作用。

建立進化學說解釋模型的探究過程，就是一個學生積極參與、思辨并歸納的過程。雖然在教材文本上拉馬克的進化學說并不是重點，達爾文的自然選擇學說才是這節(jié)課的中心，才是學生理解現代生物進化理論由來的關鍵。但是事實與推論之間的邏輯關系是通過思維的構建來獲取的，通過科學模型的構建來推知進化學說的發(fā)展規(guī)律，借助科學模型的構建來拓展和深化對于進化學說的認識，以此能更好地體味拉馬克與達爾文進化學說的差異，了解達爾文進化學說的構建過程與觀察視點。

要想讓學生進行有價值的思考，關鍵在于教師先要進行有價值的思考。為了引導學生像當年的拉馬克、達爾文一樣地思考，讓學生模擬和再現科學家們的實驗，體驗、再現解釋模型的構建過程，我查閱了大量的文本資料和網絡材料。因為學生在初中階段就已經學習了相關的進化知識，我相信，只有新鮮的“食材”才能更好地喚醒記憶，更棒地激發(fā)思考力，為此，我摒棄了大量陳舊的圖片，與時俱進地選擇了更多新鮮的、有新意也有視覺沖擊力的資料與圖片，在引導學生進入情境、啟發(fā)思考、激發(fā)思維的建模路上一路狂奔。在師生共同建立了拉馬克進化學說的解釋模型之后，將建模的方法進行了遷移，小組在閱讀討論了參考資料1-5的基礎上，經驗共享，形成共識，學生獨自建立起了達爾文進化學說的解釋模型。

方法的建立提升的是課堂的容量與效率。在教學過程中，學生發(fā)言踴躍，課堂追問不斷出現，而教師只需要“弱弱地”“拎”一下：拉馬克的進化學說強調生物都是為了適應環(huán)境而生存的，在適應的過程中，生物具有很強的自我改進的力量。達爾文的進化論側重于生物的演化是長時間連續(xù)性的緩慢改變，是通過微小的優(yōu)勢變異逐漸改進的。

應該說，在生物科學史教學的過程中，理解模型和進行模型建構活動是學生理解生物概念、動態(tài)了解科學史實過程的一把鑰匙。學生通過探索思考，體會到模型建構的方法，并將模型方法內化為認知圖式，獲得了學習方法，提升了認知水平。

優(yōu)化二：厘清科學史實的發(fā)展脈絡，豐富人文的美學價值

科學史是客觀真理發(fā)現的歷史，是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。比如1857年，巴斯德通過著名的曲頸瓶實驗，徹底否定了“自然發(fā)生說”，之后還發(fā)明了“巴氏消毒法”，他的研究成果促進了醫(yī)學、發(fā)酵工業(yè)和農業(yè)的發(fā)展。巴斯德曾說過：“告訴你使我達到目標的力量，就是我的堅韌精神。”但是在進行生物科學史教學時，這樣的“高大上”情節(jié)的平鋪直敘的教學方法容易使科學史教學變成簡單的歷史事件羅列，教學變成了走過場，而且學生也容易產生科學是“學霸式”的、高不可攀的心理。

所以，如果能夠營造當年的歷史氛圍，層層設疑，讓學生好像置身于科學家的探究歷程中，則教學猶如連環(huán)扣，學生學起來就會勁頭十足。

步入達爾文的進化空間，我是這樣導入的：同時代，在另外一個國度，有一位出身于基督教高級知識分子家庭、劍橋大學神學院畢業(yè)的小伙子，為了驗證諾亞方舟中那場著名的洪水——洪水毀滅了當時的世界，只有諾亞，他的家人和在方舟中的動物和植物得以存活。幾十億的死尸被埋葬在巖石層中，形成了化石——他在參加了歷時5年的航海后。此時，學生的關注力就被引導到科學考察的層面：達爾文去了哪里、看到了什么、記下了什么、思考到了什么？順水推舟，“我是達爾文”的教學環(huán)節(jié)讓學生換位觀察、借位思考，在特定的歷史的空間考量這位學者的行與思。當教學進行到“自然選擇學說”的意義時，學生自發(fā)地把“自然選擇學說”與“日心說”進行了聯想與類比，對于當時的諷刺漫畫，和達爾文1882年4月19日死后厚葬于威斯敏斯特大教堂，安葬在牛頓的墓旁，享受著一個自然科學家的最高榮譽，學生也進行了闡述，主動、積極地從思想與方法的歷史、社會的歷史這樣的角度去分析。

美育是通向人格完善的必經之路。生命科學中求真、求善、求美的精神與人文精神一脈相通，這樣飽滿、立體、鮮活的歷史感讓我感動。

優(yōu)化三：追隨科學常識，倡導理性的懷疑

現代生物進化理論是以生物的生存價值和生存意義為研究中心的學說，在生物教學中滲透人文教育，培養(yǎng)學生對科學積極的情感態(tài)度，也是生物學教育的重要目標之一。從對神創(chuàng)論的懷疑，到生物進化思想的初現；從拉馬克的“獲得性遺傳”到達爾文的“自然選擇”；從魏斯曼小鼠尾巴的實驗探究到波尼爾做過的栽植樹種的實驗；科學家巧妙的實驗設計，很能激起學生的興趣，引起學生共鳴。學生通過學習這些科學史知識，逐漸領會科學研究的一般方法，逐步培養(yǎng)發(fā)現問題、分析和解決問題的能力以及收集和處理科學信息的能力。

懷疑與發(fā)展如影隨形。教材關于人類起源問題上科學對宗教的挑戰(zhàn)引入，就蘊涵著科學并不盲從宗教的信條，有根據地對“權威”觀點進行理性的懷疑是發(fā)展的前提。在教學中，我始終讓事實說話，有相關觀點的介紹，就一定要有相關證據資料的呈現。

在“我是達爾文”的教學環(huán)節(jié)，我提供了這樣一則資料信息：在達爾文200周年誕辰來臨之際，英國民調公司ComRes近日在一項針對2060人的調查中發(fā)現，越來越多的英國人不再認同進化論。近51%的英國人認為達爾文的進化理論并不足以解釋地球生命的復雜構成，生命起源及發(fā)展演變的關鍵時期應該離不開某位“造物者”的干涉。假設來自星星的都敏俊教授幫助達爾文回到了現在，而你就是那個回到了現在的達爾文，面對如此境況你打算怎么做？

學生的果敢與質疑，思路的嚴謹與縝密，表述的層次與多樣，讓課堂已然成為科學的講堂。

科學沒有終極，科學允許人們對某個結論的懷疑，科學從不強迫別人接受，而是以更充分的證據和更嚴密的邏輯來說明結論的可靠性。

（作者單位：南京市天印高級中學）