將生物科學史滲透于高中STS教育之中

劉婉盈

(福建省漳州市第八中學 363000)

《普通高中生物課程標準(實驗)》明確要求學生要通過生命科學史去理解生命科學的本質。研究發現運用科學史對于提高學生核心素養是有益的。STS的主要思想是引導學生把對自然界的理解、改造世界的手段和日常生產生活交織聯系起來，使學生更多地關注社會實際，培養學生的決策能力，最終形成正確的科學價值觀[1]，其核心精神是提高全體公民的科學素養。

生物科學史是一個持續發展的過程，它反映的是在特定的科學、技術和社會背景下科學家的理性思維、探究方法、實驗歷程，這與STS教育的初衷一致。基于它們的共性，將生物科學史滲透于STS教育是非常有必要的。

1 科學史滲透于STS教育的教學策略

1.1 以史為趣，激發情境興趣，滲透STS教育，轉化個人興趣 興趣對學生的注意分配、閱讀理解、努力程度、加工水平等都有著積極的作用[2]。科學史融入教學能夠有效促進學生情境興趣的發展，還會對學生穩定而持久的個人興趣的形成產生影響。情境興趣應進一步細分為情境興趣的激發與情境興趣的維持兩個層面，激發情境興趣在于尋找到能夠刺激情境興趣產生的各種情境策略和方法；而保持情境興趣在于幫助學生發現學習知識的意義以及與自身的相關性[2]。

例如，在對酶的探究實驗的科學史教學中就能夠得到體現：1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼研究了鷹的消化作用，提出為什么放在金屬籠中的肉在鷹吞入后再取出時不見了？這樣的科學史可以一下子提高學生的探究欲望，讓其產生好奇心理，激發學生的情境興趣，隨后介紹關于酶本質的探索科學史，進一步加強情境興趣的作用，在課程學習的最后，介紹酶在現今社會中的應用，如加酶洗衣粉、生物酶牙膏、多酶片等等，這就將科學史有效地滲透到STS教學中，體現了科學、技術與生活的關系，起到了保持情境興趣的作用，有利于將情境興趣轉化為個人興趣。

1.2 以史為例，感悟探究過程，培養學生的建模能力和合作意識 生物科學史是一個循序漸進的過程，科學史可將結論產生的真實背景和歷史經過，根據學生當前的認知水平和簡約化教學原則重演、再現，讓學生身臨其境體驗科學探究的全過程，培養其探究能力、建構模型的能力，也增強了各學科互通合作才能共贏的意識。

筆者以DNA結構的發現科學史為例，培養學生建模能力和探究性學習的教學片段如下：在講述了DNA結構的發現科學史后，還原了當時沃森和克里克收集他人的相關理論和發現，創設相應的情境，讓學生換位做沃森和克里克，利用已知成果，分組動手搭建DNA的平面結構。此時的教具可選擇用4種不同顏色的硬紙片剪裁所得的脫氧核苷酸分子模型來代表4種脫氧核苷酸。該活動讓學生對堿基互補配對原則和DNA平面構造的細節都有了更加深刻的認識，并對科學家的探究過程有了系統性的把握，也讓他們意識到科學家能做到的事情，在自己掌握了相關信息后，也可以做到。

隨后將各組搭建好的DNA平面結構進行展示，增強其合作意識，接著由學生觀察自己搭建的模型，讓其總結出DNA結構的特點。學生通過研究模型來認識原型的各種本質特征，繼而建立生物學概念，得出生物學規律，這樣的以科學史為背景的活動探究會極大地增強學生的成就感，可以促使他們在探究中思考，在實踐中總結，化被動學習為主動學習。

1.3 以史為據，學習科研方法，促進學生核心素養的提高 科學史教學有利于短時間內讓學生了解各個科學家運用的不同方法，從而對比研究，認識到當時的技術及社會因素是制約科學發展的重要原因。

例如，帕拉德設計了同位素示蹤技術研究蛋白質的合成分泌過程，成功證明了自己的推測。同位素的應用還發現了非常多的物質結構，揭示了很多生理過程，如證實了光合作用過程中氧氣來自于水，CO2中的碳在光合作用中轉化成了有機物；T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗說明了生物的遺傳物質是DNA；探究DNA復制方式的實驗說明了DNA是半保留復制的。同位素巧妙的應用，把看不見的生理過程，通過推測，再到物質的檢測來加以證明，把假說演繹法的思維方法展現在學生的面前，讓學生知道科學家是如何極其巧妙地用簡單實驗揭示重要科學規律，也清楚地認識到技術的發展會帶動科學的進步，這樣的引導有助于培養學生分析問題、解決問題的能力，提高其核心素養。

1.4 以史為鏡，突出情感教育價值，利用科學家特質幫助學生完善人格 科學研究自身的特點決定了科學家具有誠實、無功利、持久不息的探索精神和品質[3]，科學史的教育可以凸顯出這種情感教育的價值，從而影響中學生的人生觀和價值觀。

在DNA分子結構的教學中，筆者沒有突出講沃森和克里克的貢獻，相反重點介紹默默無聞、卻功勞卓越的女性科學家富蘭克林：DNA的X射線衍射圖是由她拍照的，但是她卻無緣了1962年的諾貝爾獎，因為弗蘭克林已經于1958年死于癌癥，年僅37歲。弗蘭克林在科學上的執著是讓人崇敬的，她直到去世前一個月還依然堅持在實驗室工作，并且以每年6～7篇文章的發表速度在為科學界做出貢獻，她的研究成果也為后人提供了大量數據，她的精神將不會被后人所遺忘，為此英國設立了富蘭克林獎章，足以見證她在科學界的地位。這樣的科學史讓學生了解到科學家所具有的品質，陶治了情操，也鍛煉了意志。

2 利用科學史教學進行STS教育的價值

2.1 科學史教學傳達STS教育中科學與技術的真實聯系 不同的科學史體現的科學與技術誰占主導地位的內容是不同的，有一類科學史是以技術為核心的內容，例如克勞德摸索出采用不同的轉速對破碎的細胞進行離心，可將細胞內的不同組分分開。這種操作方法離不開高速離心機的發明創造，這說明現代科學的重大突破，離不開技術的革新和進步。另一類是以科學為核心內容，從科學原理逐漸引導到相應的技術應用，例如：1927年，美國遺傳學家繆勒發現，用X射線照射果蠅，后代發生突變的個體數大大增加，有些科學家做了類似實驗發現也有類似結果。利用這樣的科學理論，科學家發展出了X射線誘變育種，這種方法能夠在較短時間內獲得更多的優良變異品種。在教學中選擇這些科學史內容，不管是“科學中的技術”還是“技術中的科學”都可以讓學生看到了技術與科學之間的密切關系。

2.2 科學史教學展示STS教育中科學與社會的真實互動 科學對社會發展的影響通過技術這座橋梁來實現，科學史內容從社會的價值和社會成果的角度審視科學和技術。在如何對遺傳病進行監測和預防的學習中，教師可介紹達爾文：“達爾文與表姐結婚，后代10個孩子中3個夭折，3個終生不育，其余的孩子也是體弱多病。達爾文家族奉行近親結婚，使得這個家族的后代中半數無后。”達爾文的家族史，足以讓我們看到近親結婚的弊端，所以更加理解法律規定禁止近親結婚的必要性。正因為遺傳學上的科學發展、醫生的遺傳學咨詢建議等措施，才提高了國民的生育質量。這樣的科學史體現了科學發展對社會的影響，科學最終的落腳點就應該是服務社會的。當然科學的發展不一定都是有利的一面，如X光拍照技術診斷疾病，如果長期暴露，沒有做好防護措施，就會產生癌變，學生在生物學習過程中，不僅要探索“是怎樣”的問題，而且更要探討“應該怎樣”的問題，正確理解科學、技術與社會的復雜關系。