淺談生物科學史與課堂教學

劉松領

（成都市第七中學）

一、生物科學史在課堂教學中的作用

教材中安排的生物科學史料，蘊含著多種教育功能。科學家探究知識的過程揭示了人們解決生物學問題的思想歷程，體現了科學家堅忍不拔的科學精神，教師要深刻理解生物學史料的這種豐富內涵，了解生物學史料教育功能的側重面，根據教學的實際情況，正確引導學生沿著科學家探索生物知識的歷程理解科學的本質和科研方法，引導學生學習科學家鍥而不舍的科學精神，進而發揮生物科學史的教育教學功能。

1.培養學生對生物科學的興趣

培養學生對生物科學的興趣是生物科學史最主要的作用。和傳統課堂教學相比較，融入了科學發現史的課堂教學，學生不再是被動的接受知識，而是通過對科學發現史的了解和分析，自主的生成科學結論，往往印象更深刻；因此，學生對探索生物學新知識的欲望和興趣會大大增強。教師不再是傳統的灌輸式教學，而是通過展示科學史例，引導學生歸納總結；教師不再是權威，而是學生探索新知識的引路人。因此，可以最大限度地降低學生的厭學情緒。

2.培養學生的科學探究能力

科學探究的課程理念是《普通高中生物課程標準》中所倡導的基本課程理念之一。科學發現史的利用有助于培養學生的科學探究能力。教材中科學家的經典實驗具有代表性，如果能將其轉變成在課堂上能夠完成的探究課題，讓學生身臨其境地去發現問題、分析問題和解決問題，并且再發現和再生成已有的結論和知識。由此可見，在教育目標和教育價值上，生物學史的教學和科學探究不但不矛盾，而且有很多相似之處。所以，在課堂教學過程中，融入生物科學史，可以讓學生領會生物科學研究的一般方法，培養學生的科學探究能力。

例如，光合作用的科學發現史主要有以下幾個史例：

史例一：1648 年海爾蒙特柳樹實驗。

結論：柳樹營養生長物質不是來源于土壤，而是空氣和雨水相關。

史例二：1771 年普里斯特利“綠色植物—燭—小鼠”實驗。

結論：植物光合作用可以更新空氣。

史例三：1864 年薩克斯“葉片半遮光—碘蒸汽”實驗。

結論：光合作用可能產生淀粉，并需要光。

史例四：1880 恩吉爾曼“水綿—好氧性細菌”實驗。

結論：光合作用可產生氧氣，葉綠體是綠色植物光合作用的場所。

史例五：20 世紀30 年代魯賓和卡門同位素標記實驗。

結論：光合作用產生的氧氣全部來自水。

在光合作用科學發現史的教學過程中，用光合作用反應總式的規范書寫來貫穿于上述5 個史例，不僅可以讓學生知道如何正確書寫光合作用總反應式，還有助于學生記住史例，并且從史例中得出結論，使得學生的歸納總結能力和科學探究能力得到很大提高。

3.培養學生的科學精神

任何科學結論的發現都離不開科學家堅韌的科學探索精神。孟德爾在維也納大學進修自然科學和數學，回到修道院潛心研究了八年，通過分析豌豆雜交實驗的結果，發現了生物遺傳的規律；達爾文歷盡千辛萬苦，進行了長達五年的環球考察活動，最終出版《物種起源》一書。逾越重重障礙，最后獲得巨大成就，這是所有科學家的共同經歷。更有甚者，需要幾十年乃至幾代人的艱辛努力才產生了一項科學發明。

進行科學研究不僅需要堅強的信念，更需要修正自我，推翻原有理論的勇氣。任何科學上的重大發現都是科學家在“勇于存疑，敢于探索，實事求是”的科學精神指導下取得的。達爾文在環球考察之前是忠實于“神創論”的，但在經過了環球航考察，并認真比較和分析了世界各地的物種之后，打破了固有思想的禁錮，以堅強的意志確立了“自然選擇學說”。

科學史的介紹可以潛移默化地使學生受到感染，有效地培養學生不畏權威、勇于挑戰傳統的科學精神。在教學過程中，引導學生感受科學發現過程的艱辛，進而達到培養學生科學精神的目的。

巴甫洛夫說過：“自然，人家是對的，很明顯，我們失去了一個發現真理的機會！”這就是一個科學家的坦誠。

二、將生物科學史融入課堂教學時應遵循的原則

盡管生物科學史在教育教學過程中具有非常重要的功能，由于受到多種因素的限制，生物科學史不可能成為教材的主線。因此，教師要在教學中根據實際情況，針對具體的教學內容及教學目標，綜合考慮學生的認知水平，適當地選取相關生物學史料，將其融入課堂教學之中，從而達到教育啟發學生的目的。

1.符合教學目標的要求，突出教學重、難點

根據不同的教學目標和教學重、難點選擇適當的科學史例。科學史有助于學生理解科學知識，所以對相關史料進行適當整理才能符合教學目標的要求，教學過程中突出其主題和關鍵事件，才能使學生更好地理解教學重、難點。

例如，DNA 雙螺旋結構模型的構建史例：

1951 年春天，英國著名生物物理學家威爾金斯在意大利舉行的生物大分子結構會議上展示了一張DNA 的X 射線衍射圖譜。當時，科學界對DNA 的認識是：DNA 分子是以4 種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈，這4 種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G 四種堿基。

沃森和克里克以該DNA 的X 射線衍射圖譜的有關數據為基礎，推算出DNA 分子成螺旋結構，沃森和克里克嘗試了很多種不同的雙螺旋和三螺旋結構，但是由于種種原因都被否定了。在失敗面前，他們并沒有氣餒，又重新構建了一個將磷酸——脫氧核糖骨架安排在螺旋外部，堿基安排在螺旋內部的雙螺旋。其中相同的堿基進行配對，即A 與A、T 與T 配對。但是當時的化學家提出這種方式違反了化學規律。

1952 年春天，奧地利的著名生物化學家查哥夫提供了一個重要信息：A 的量總是等于T 的量，G 的量總是等于C 的量，于是沃森和克里克改變了堿基配對的方式，A 與T 配對，G 與C 配對，構建出新的DNA 雙螺旋結構模型。

1953 年，沃森和克里克撰寫的《核酸的分子結構——脫氧核糖核酸的一個結構模型》論文在英國《自然》雜志上刊載。

1962 年，沃森、克里克和威爾金斯三人為此共同獲得諾貝爾生理學獎。

在“DNA 的分子結構”這一節的教學過程中，融入DNA 雙螺旋結構模型的構建史例。教師可以讓學生談談閱讀之后的感想，并從中找出DNA 雙螺旋結構的主要特點，進而完成教學任務。在教學中融入該史例，既突出了教學重點，又突出了教學難點，同時也符合教學目標。

2.尊重科學發展的事實

如，達爾文進化論中的自然選擇學說，對生物進化的原因提出了合理的解釋，但是由于受當時科學發展水平的限制,對于遺傳和變異的本質，達爾文不能做出科學的解釋。所以凡科學理論都會受到當時各種條件的制約，而可能存在一定的局限性。引導學生客觀地評價犯過科學錯誤的學者和他們的過失曾經成為科學研究阻力的科學家，從而培養學生對相關史料進行科學而客觀評價的能力。

總之，只要科學史例選擇恰當，將生物科學史適當地融入生物課堂教學中，不僅可以提高學生的學習興趣，還可以培養學生的科學探究能力以及科學精神，使得生物課堂教學達到事半功倍的效果。