生物科學史實與生物教學

朱巧干　陳洪根

在生物科學發展過程中，不少科學家可謂耗盡了畢生的精力，碩果累累的同時也為后人留下了許多動人的史實：有的是構思縝密獨特的實驗，有的是令人蕩氣回腸的史話，有的是日常中孜孜以求終獲成功的范例，當然也有多種因素造成的失敗及至悲劇等。如今，這些科學史實不少已成為傳播久遠、影響重大的故事與佳話。教學實踐表明，在課堂教學中教師把握契機，適時運用生動、感人的科學史實故事對學生進行滲透、灌輸，往往能收到奇特的效果。

1 培養崇尚科學──血染的實驗報告介紹

孟德爾8年的豌豆雜交實驗、達爾文5年的環球考察是他們揭示遺傳的基本定律、生物進化論的重要里程碑，他們的成功與他們對科學的執著與摯愛密不可分。為了培養學生崇尚生物科學，每當講到這部分內容，筆者對歷屆學生講得最多的就是關于美國科學家卡爾·施密特的真實事例：有次在觀察一條美洲蛇時，他不幸被蛇咬傷，由于受當時當地條件限制，不可能進行有效治療。在生命的彌留之際，他以驚人的毅力記錄下自己被毒蛇咬傷后的反應：“體溫迅速升到39.5℃”“胃劇痛、燥熱、耳鳴”“睜眼時眼皮痛”“四小時后，我的創口、鼻子、嘴開始出血”“視力開始模糊了，都快看不見體溫表了，情況非常糟糕”。最后，他這樣記錄到：血從鼻子和嘴里流出來，軟弱無力，但疼痛感消失了，估計可能是腦部開始出血了……在生命受到嚴重威脅之時，他首先想到的是自己怎樣能為人類做好蛇毒發作后的第一手資料記錄，為將來的攻克做好鋪墊。可以說，他把自己的全部奉獻給了人類，這記錄就是用血和生命書寫的。每當筆者講到這方面事例時，教室里鴉雀無聲，學生無不動容，之后又嘖嘖稱贊。不少學生感嘆到：科學真正是至高無上的，許多前人為了科學可以獻出一切，甚至生命，而當代科學的發展，就依靠我們這代人了。

在教學過程中，教師借助教學過程的點滴細節和微妙處理可以凈化學生心靈，既避免了長篇大論的說教，也可潛移默化地修煉學生崇尚科學之德，培養學生探索求真的科學精神和科學態度，從而為他們掌握、利用、探索生物學的奧秘做好鋪墊。

2 注重學以致用──噬菌體的應用介紹

學生懷著極大興趣來學習生物課程。如果教師在教學中只一味地講授枯躁的知識，必然使學生對學習失去了興趣。教師要讓學生感覺到他們學習的東西在實際生活中有用處。如，每當講到噬菌體侵染細菌的實驗時，筆者都會舉如下事例：1985年5月26日深夜，上海的一位叫邱財康的煉鋼工人被超過1 000℃沸騰的鋼水嚴重燒傷，急送醫院搶救。不久，創口上出現了一層淡綠的顏色，這是一個危險的信號，它意味著一種生命力很強的細菌──綠膿桿菌開始在創面上繁殖了，如果綠膿桿菌進入血液，生命就十分危險。當時對付綠膿桿菌只有一種抗菌素──多黏菌素，經飛機從廣州調來了多黏菌素后，綠膿桿菌很快被打退。但不久，創面上又重新出現了綠色的膿液，綠膿桿菌又重新繁殖起來了，這說明綠膿桿菌對多黏菌素已經產生了抗藥性，抗菌素已失去了作用。這時，醫生們向細菌學家求援，細菌學家立即投入戰斗──尋找綠膿桿菌的噬菌體！先在患者的膿液中尋找未果，后發動醫學院的學生從糞池中尋找，終于，一滴含有噬菌體的濾液滴入長滿綠膿桿菌的混濁培養液中，立刻就轉成清澄透明，制服綠膿桿菌的武器終于找到了，邱財康得救了！

教師提出問題：多黏菌素一開始能制服綠膿桿菌，為什么后來不能？噬菌體與細菌是什么關系？噬菌體為什么能對付細菌？其原理是什么？這么重要的噬菌體最早又是怎樣發現的呢（這又可以引出科學發現的一段佳話）？

每當講到達爾文進化理論、生物種間關系、DNA是遺傳物質的證據時，都會引用上述故事。學生們一個個凝神定氣，一雙雙目光聚焦講臺，其情其景真讓人感動。“糞池中的東西也能救命”，這對學生的影響太大了。他們感慨：這個世界看來永遠是未知大于已知，值得我們去探究的東西太多。其實，只要留心觀察積累，生活中這樣的事例太多了：如罐頭食品的蓋上往往印有“如發現蓋子鼓起，請勿選購”的字樣；使用加酶洗衣粉時需要用溫水；不適宜在林中進行晨練，等等。

如果教師能常選取身邊的生動事例教育引導學生，無疑學生學習時就有了更大的動力，所學知識也會更加鮮活、牢靠。

3 剖析熱點事件──提升學生學科悟性

生活中重大的公共事件往往給人類帶來非常巨大的影響，人們對此做出的思考是深刻與長遠的。近年來，我國遭遇了幾次慘痛的巨大破壞性地震事件，人們不得不總結、思考地震中的一些現象。課堂上，教師可以這樣引導：（1） 人們對歷次震后的救援工作進行總結，發現不同類型的人在遭遇絕境時，身體的抗擊能力不同。如在地震發生后200多h，仍有一些生命被救出，但這些救治對象中，老年人特別多。你能總結出老年人耐受性更強與細胞代謝知識的關聯嗎？（2） 可從這種現象聯系細胞分裂的相關知識嗎？（3） 地震后十多天后才發現許多尸體，由于高溫等環境因素的影響，當發現時，這些尸體有不少已無法辨認，你能運用所學知識解決這一問題嗎？（4） 震后某些地區人口密度大量下降，聯系種群數量特征，如何分析？（5） 地震的發生往往與其他惡劣天氣相伴而行。如汶川地震時，災區雨水頻繁，大到暴雨的天氣時有出現，人們常常饑寒交迫。此時，人體參與調節的主要激素有哪些？（6） 在地震發生時和發生后，不少動物的生存也面臨嚴重威脅。在一個氣候和環境多變的災區中，有利于生存和發展的種群有什么特點？

客觀地說，上述問題涉及的知識背景并不復雜，但如果教師將這些與給人類帶來重大災難的地震相聯系，參與熱情高漲。在同學討論與老師的點撥下，學生基本都能解決這些問題。教學過程中，教師如果能常讓學生積極主動關注身邊的“生物現象”，用生物學的觀點“剖析生活”，可以提升學生用生物學觀點思考問題的意識，提高學生的認知水平，培養其對生物學科的悟性，對生物學科成績的提高和生物學素養的開發與提升，都裨益非淺。

4 從生活實際中發現、體驗科學──胰島素及其分泌器官的發現介紹

探究能力早已被列為從事現代科學活動所必備的最為基本的素養之一，而觀察則是探究最基本、最重要的形式。關于糖尿病的發現，就有這樣一段科學佳話：1889年夏季的一天傍晚，德國斯特拉斯堡的醫院里，一位年輕的醫生正在散步。忽然，他看見附近有兩灘尿液，一灘上招惹了不少螞蟻，而另一灘上卻一只也沒有。這個現象引起了他的極大重視。經過一番打聽，原來是生理學家敏柯斯飼養的狗所排的尿。馮末林醫生取了尿液作了試驗，發現吸引螞蟻的尿液中含有糖分，而另一灘卻沒有。他把這個結果告訴了生理學家，這使得生理學家也大吃一驚，因為生理學家把一只狗的胰腺割去了，另一只沒有割去。也許，沒有這位德國醫生的偶然發現，這一科學成果的取得尚需一段時日，人類飽受糖尿病折磨的歷史要延期多長也不得而知。

學生如果能聯系生活現象，進而善于透過現象看本質，學習效果就會更加理想。其實，生物科學并不如原來所想象的那樣高不可攀，它就是那么普遍與客觀地存在與現實生活之中，時刻影響著人們的生活。教師要教育學生善于觀察、分析、探究生活瑣事背后的生物學原理，可以使學生對所學內容多一份理性的思考。曇花一現、望梅止渴、萬紫千紅不都蘊藏著一定的生物學知識嗎？

5 新課導入與結課──色盲發現介紹

興趣是學生學習的內在動力，一些最終取得成功的科學史實本身就很耐人尋味，具有很強的故事性和趣味性，可充分激發學生的好奇心和求知欲，這樣就為本節課的學習做好了心理鋪墊。例如，在學習伴性遺傳時，筆者總是先介紹英國科學家道爾頓發現色盲癥的故事，使學生對本節課的學習一開始就充滿了濃厚的興趣。在“性別決定和伴性遺傳”這部分內容結束后，可以插入史料“英國皇家血友病史”：英國的維多利亞女皇夫妻都不患血友病，他們育有兩個兒子和四個女兒，大兒子因患血友病早夭；另一個兒子健在并繼承了皇位；有兩個女兒分別同正常男人結婚，各生有一個女兒，其中一個與沙皇尼古拉二世婚配，生下一個患血友病的兒子；另一個嫁到西班牙皇室，也生了個血友病的兒子。從此，俄國的羅曼諾夫家族和西班牙的巴本家族都因娶了維多利亞女皇的外孫女而造成了血友病的遺傳。在聽完這段生動真實的史料后，教師要求學生運用伴性遺傳的理論知識，畫出遺傳圖譜并作出相應解釋，事實證明，學生不但積極性非常高，而且所做遺傳圖譜也非常正確。

一節課的成功與否與課的導入密切相關，特別是那些較為枯燥的內容。教師如果采用常規的方法引入，課堂氣氛沉悶，學生興趣寡然，效果可想而知。上課時，教師先選講一些小故事，避免了一些知識內容的平鋪直敘和枯燥抽象，既可以讓課堂生動有趣，又可以使學生增長知識，然后再根據故事情節進行設疑，還加深對相關知識的印象和理解。

生物學在其慢長的發展過程中，前人有許多經典的研究和發現，生物教師要善于挖掘、發現和利用這些科學史實故事，讓這些沉睡的故事煥發出新的活力。