在高中生物科學史教學中培養學生的生物科學素養

肖慶花

摘 要： 提高每個高中生的生物科學素養是新課程標準實施中的核心任務。本文就如何通過生物科學史教學培養高中學生生物科學素養進行闡述，包含三方面內容：科學情感態度、價值觀，科學知識，科學方法與科學能力。

關鍵詞： 生物科學史 生物科學素養 培養策略

《普通高中生物課程標準》的前言部分描述了課程的基本理念，提高生物科學素養是四個基本理念之一，放在第一位描述。生物科學素養指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力及相關情感態度與價值觀，反映了一個人對生物科學領域中核心基礎內容的掌握和應用水平，以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。提高每個高中學生的生物科學素養，是本課程標準實施中的核心任務。《普通高中生物課程標準》在第四部分“實施建議”中明確指出：科學是一個發展的過程，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方法，學習科學家獻身科學的精神，對提高學生生物科學素養是很有意義的。那么，如何在高中生物科學史教學中培養學生的生物科學素養呢？

一、通過生物科學史培養學生的科學情感態度、價值觀

好奇心、實事求是的思維品質、獨立思考、嚴謹態度、合作精神等均是科學情感態度、價值觀的具體內容。科學情感態度、價值觀屬于生物科學素養五大要素中的科學意識和科學品質。科學情感態度是人們在對科學知識正確理解和對科學發展認識的基礎上養成的科學信念和科學習慣；而科學的價值觀則是讓學生在學習過程中逐漸認識到世界是能夠被認知的，科學發現是個開拓、繼承、修正和發展的過程，科學無法為一切問題提供所有答案。生物科學史中蘊含著豐富的人文教育內容，科學家進行科學研究時呈現出來的可貴品質和科學態度，是培養學生科學情感態度、價值觀的很好素材。例如細胞學說的建立過程體現了科學探究過程，是一則很好的科學史教育素材。細胞學說的建立者施萊登和施旺關于新細胞怎樣從老細胞中產生的問題的回答是不正確的，這一錯誤是由魏爾肖修正的。魏爾肖能夠取得這樣的成績，受益于同時代更多科學家的實驗觀察和材料的正確選擇，也離不開自身勤奮工作，不迷信權威的結果。從細胞的發現與命名到細胞學說的建立及后面對細胞學說的修正完善，整個過程可使學生認識到科學家的觀點并不全是真理，還必須通過實踐驗證，科學學說不是一成不變的，需要不斷修正和發展。又如基因位于染色體上的實驗證據這部分科學史教學可以簡要地簡述摩爾根的故事。摩爾根最初認為孟德爾遺傳規律是正確的，后來，由于他在自己進行的實驗中沒能取得類似的結果，便對這些定律產生懷疑，明確表示不相信孟德爾的理論，對薩頓的基因位于染色體上的學說更持懷疑態度，說其是主觀臆測，缺少實驗證據。后來他經過認真觀察，選擇果蠅為實驗材料，進行了一系列精心設計的果蠅雜交實驗，通過實驗，摩爾根和他學生把一個特定基因和一條特定染色體聯系起來。從此，摩爾根成了孟德爾理論的堅定支持者。通過該故事讓學生認識到，摩爾根是一位敢于懷疑、勤奮實踐的人，并學習摩爾根這種可貴的品質。類似這樣的例子還有很多，我們應該多引用挖掘，長此以往，就能逐漸培養出學生科學的情感態度價值觀。

二、通過生物科學史教學積累科學知識

生物科學知識在培養學生生物科學素養中起著基礎性作用，是培養和形成其他要素的載體。新人教版必修模塊中的科學史素材有20多處，如與細胞有關的主要是“細胞學說的建立過程”、“對細胞核功能的探索”等；遺傳方面主要有“孟德爾遺傳實驗的科學方法”、“基因位于染色體上的實驗證據”、“人類對遺傳物質的探索過程”、“DNA雙螺旋結構模型的構建過程”等。這些生物科學史的歷史事實，有的是課程的內容要素，有的僅是教學素材。兩者教學要求不同，重點也不一樣。前者的歷史事實既是手段又是目標，學生要能概述其歷程，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，只是增進學生對結論性知識的理解，促成對科學本質的理解。無論哪種類型的生物科學史，都或多或少要求學生掌握一定的生物學知識。例如“生物膜流動鑲嵌模型的建立過程”要求學生簡述生物膜流動鑲嵌模型的基本內容；“DNA雙螺旋結構模型的構建過程”要求學生概述DNA分子結構的主要特點；“光合作用的探究歷程”要求學生掌握的內容則更多——簡要分析薩克斯實驗、恩格爾曼實驗、魯賓-卡門實驗，總結出光合作用需要光、場所在葉綠體中、產物主要有淀粉、釋放氧氣中的氧來自水、簡述光合作用的概念等。這些生物科學史蘊含的知識就是生物科學知識的重要組成部分，學生學習生物科學史的過程本身就是積累生物科學知識的過程。

三、通過生物科學史教學掌握科學方法、提高科學能力

科學方法是科學的認識方式，是幫助學生有效獲得知識和能力的工具。科學方法是生物科學素養的重要因素。新人教版必修模塊中生物科學史的內容，許多都是按科學發現史的線索編寫的，選取的科學史素材生動再現了科學家們研究相應問題的情境及取得重大突破采用的科學方法。例如“孟德爾遺傳實驗的科學方法”這部分內容以分離定律的發現過程為載體對學生進行科學方法教育。孟德爾通過一對相對性狀的豌豆雜交實驗觀察，提出問題“F2中出現3：1的性狀分離比不是偶然的。是什么原因導致遺傳性狀在雜種后代中按一定比例分離呢？”。孟德爾在觀察和分析的基礎上，通過嚴謹的推理和大膽的想象，對分離現象的原因提出假說；然后根據假說演繹推理測交實驗的結果，再通過測交實驗檢驗演繹推理的結論。這種研究方法叫做假說——演繹法，是現代科學研究中常用的一種科學方法。又如“生物膜的流動鑲嵌模型”、“DNA雙螺旋結構模型的構建過程”均運用了模型建構法；基因位于染色體上假說的提出運用了類比推理法等。通過生物科學史的案例教學使學生掌握一定的科學方法。

科學能力主要包括科學思維能力和科學實踐能力。科學思維有形式邏輯思維、辯證邏輯思維、批判性邏輯思維等；科學實踐能力是綜合運用科學知識、科學方法、科學品質和科學意識解決問題的才能和力量，是生物科學素養的核心。在教學過程中，對生物科學史的某些經典實驗進行適當處理，從而達到培養學生分析問題、解決問題等多方面能力的目的。例如“光合作用探究歷程”的科學史教學，在介紹恩格爾曼（G.Engelmann）實驗時，演示課件“恩格爾曼實驗”動畫過程，讓學生觀看動畫，結合教材內容思考討論有關問題：（1）恩格爾曼實驗的設計有哪些巧妙之處？（2）恩格爾曼實驗的結論是什么？教師有針對性地指導學生分析資料，學會觀察與思考，并找到答案。又如學習摩爾根果蠅雜交實驗之后，可以讓學生進行實驗設計：如果讓你再設計一個實驗驗證摩爾根的推論是正確的，可以怎樣設計？看最多能設計出幾種不同的方案？以小組為單位，完成討論和設計。各小組派代表介紹本小組的設計方案。這一教學環節的設置對學生思維能力、探究能力、合作能力等諸多科學能力培養是大有裨益的。

總之，生物科學素養是公民科學素養構成中的重要組成部分。隨著生物科學技術的迅猛發展和人民生活水平的提高，生物科學素養已經成為現代公民必備的基本素質之一。在高中生物教學過程中，恰當處理和使用生物科學史素材是培養學生生物科學素養的一個重要途徑。要真正實現生物科學史在高中生物教學中的教育價值，需要廣大教師進一步更新觀念，學習相關理論知識，進行切實的教學實踐和教學研究。

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