浅谈生物科学史教育在中学生物学教学中的作用

[摘 要]传统的生物学教学大多数是教师将前人已经获得的成果直接传授给学生，使学生在很短时间内间接地获得许多现成的知识。但学生对前人如何获取生物学知识的过程和方法缺乏了解，往往形成了“教师讲知识，学生记知识，考试考知识”的被动的教学模式。生物科学史作为科学史学的一个门类，具有特殊而重要的教育功能。

[关键词]生物学教学；生物科学史教育；学生科学素养

生物学教学中，教师不仅要使学生形成一定的生物知识体系，还应使学生认识科学探索过程，形成对待科学的正确态度和价值观。生物科学史蕴含着科学思维及方法的多样性和创造性，体现着科学态度和科学精神，是对学生全面进行生物学教育的重要手段。所以，将生物科学史融入中学生物课的课堂教学，并力求做到通过在适当的章节里有机整合相关知识的发现史实、相关生物学家的研究过程和生平经历等方面，再现人类对生物学知识的动态发现过程，可以实现学生科学素养的全面提高，并藉此渗透世界观和方法论，爱国主义教育和辩证唯物主义教育。

一、利用生物科学史的教学，激发学生的学习兴趣

生活中人们都喜欢听故事，因为故事的情节扣人心弦，引人入胜。而生物科学史中就有许多小故事，可以吸引学生注意力，激发他们的求知欲望。比如在讲伴性遗传时，有的教师向学生讲了历史上著名的“皇家病”。英国的维多利亚女皇夫妻都未患血友病，他们有两个儿子和四个女儿。大儿子奥波德因为患血友病早夭；另一个儿子爱德华健在并继承了王位。两个女儿分别同正常男人结婚，各生一个女儿。其中一个与沙皇尼古拉二世婚配生下一个患血友病的儿子，另一个嫁到西班牙皇室，也生了患血友病的儿子。从此，俄国的罗曼诺夫家族和西班牙的巴本家族都因为娶了维多利亚女皇的外孙女而造成了血友病的遗传。学生听了故事，便急切地想知道“皇家病”蔓延的原因。这样，学生对新知识的学习就产生了强烈的愿望，充分调动了学生学习的积极性，调节了大脑，减少了疲劳，教学效率也大大提高了。

二、利用生物科学史教育提高教学质量，

促进对知识的理解

科学史是贯穿整个文明史的线索，能为知识的综合提供思路，能成为科学和哲学之间的媒介，并能名副其实地成为教育的基本原理。它把科学家的研究过程和研究结果——动静两方面有机、内在地结合起来，使学生兴趣盎然地获得相互联系的、有来龙去脉和发展变化的生动知识。

用生物科学史促进学生对知识的理解，针对教材中难以理解的重点问题或结论性叙述，适当补充必要的生物科学史，会有助于学生对知识的理解。例如，通过介绍用不同的荧光染料标记的抗体分别与小鼠细胞和人细胞的膜抗原相结合，它们能分别产生绿色和红色荧光。将这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈绿色一半呈红色，但在37℃下保温40分钟后，两种颜色的荧光点就呈均匀分布了。这样，学生便不难理解细胞膜的流动性了。讲生态系统中能量流动时，不妨让学生分析林德曼在一个衰老湖泊所做的生态研究资料，从具体的数据中领悟能量流动的基本原理。实践证明，这是一条使学生“既会学、又学会”的有效途径。

三、用生物科学史教学

进行科学思想和科学方法教育

以往单向传授知识型的教学方法把学生的思维局限起来，使他们往往思维路线单一，思维方法保守。只有打破这种传统的习惯思维，才能在科学研究的进程中有所突破，有所创新。生物学的发展史中不乏这种发散思维、逆向思维的生动实例。

引导学生从科学史中去发掘那些有利于完成科学探索过程的思想和方法是有益的。它可以使学生学习借鉴前人的研究思路和方法，大大提高分析、推理、预测、评估问题的能力。例如讲“翻译”时，介绍克里克1955年提出的“接头假说”。先简介当时的知识背景，认识到核糖体是装配蛋白质的场所，核糖体中还有许多的RNA（核糖核酸）且在化学性质和结构上与DNA（脱氧核糖核酸）十分相象，DNA携带信息的作用被人们所接受并逐渐相信在核糖体上存在一种装配蛋白质的模板，该模板一定含有DNA携带的信息，但决不是DNA，因为DNA始终存在于细胞核中。那么，在化学结构上一点也不像DNA或RNA的氨基酸为何能识别预先安排给它的准确位置呢？然后引导学生沿着克里克的思维路线合理推理，大胆想象：假定存在于核糖体中RNA是这种模板，假如氨基酸本身不能识别RNA模板，那么为何不可以先在其上附着一些能识别RNA模板的物质呢？RNA和DNA一样能利用碱基互补来识别另一条链。所以有理由设想：氨基酸附着在一小段RNA上，而这小段RNA可以识别核糖体中某段核苷酸链，这样不是可以按一定顺序合成蛋白质了吗？克里克将这个吸引人的新思想称为“接头假说”，不久，便发现了tRNA（转移RNA）的存在从而证实了接头思想的正确性。根据已有的发现创造性地提出一些设想或假说，并以此作为工作的出发点去探索、实验，证实假说或推翻而建立新假说，这在科学中是很普遍的。教学中引入这些科学史内容，使学生从中学习科学家如何工作、如何思考、如何处理问题，这对学生科学思维、科学方法的培养是大有裨益的。

新课标明确指出，要使学生掌握生物科学的一些基本方法，因此，重视科学方法论教育，使学生学会如何通过观察、分类、比较、确立关系、数量化、实验、解释数据、下定义等获得科学知识，应成为教学的重要任务。而生物科学史中蕴含着丰富的科学方法，例如，研究植物光合作用释放的O2是来自于H2O还是CO2，范·尼尔通过研究紫硫细菌的光合作用发现：它是利用CO2和H2S做原料，产生的是 S而不是 O2。由此类比联想到绿色植物光合作用中的 O2应来自于 H2O。又如，1941年鲁宾用同位素示踪法，以含 1 8O的 H2O做光合作用原料，用实验证实了上述结论。这其中就包含了类比思维和科学研究中的移植法。再如，孟德尔提出遗传的两个规律，就综合运用了简化现象、分析、归纳、假说等方法。教学中我们有必要讲授教材中的科学史内容，让学生不仅知道科学家发现了什么，还能知道是怎样发现的，使学生在对科学史的分析中受到方法论教育。

四、用生物科学史进行创新意识教育

在强调素质教育的今天，培养学生的创新思维能力成为目前的热门话题。一部生物科学史，就是生物学家靠坚韧不拔的毅力、刻苦奋斗的精神、艰苦卓绝的创新过程和辉煌灿烂的创新成就谱写成的。无论达尔文进化论的创立，还是现代分子生物学的形成，以及人类基因组的成功破译，都是对学生进行创新教育的事实材料。达尔文归纳进化理论、孟德尔研究遗传定律等，都具体地昭示学生：创造与发明并不遥远，就在房边屋角，在人们习焉不察的地方。不过，要让学生明白，机遇只偏爱有心人。科学研究是不断深入和拓宽的，需要独创性。生物科学史实际上就反映了一些科学家从事创造活动的研究过程和方法。科学的发展道路中有成功的经验，也有失败的教训。总结经验，接受教训，拓展思路，坚持创新：这是前人在创造性活动中的共性，对于学生会有很大的启迪。孟德尔之所以能发现遗传的两大规律，与他精心选用实验材料有关。但在孟德尔之前，不少科学家如奈特、高斯等也以豌豆做材料进行过杂交实验，却并没有发现遗传规律。关键就在于孟德尔有科学的观察和分析方法，他善于总结前人的经验教训，认为必须从最简单的事物中去认识真理。他在观察时，对纷繁复杂的杂交现象，只看其一对性状，而对其他性状暂且不管，这就使研究对象大大简化。孟德尔还开创性地将数学方法引入遗传学研究中，这也是他成功的原因：将遗传学从单纯描述推进到定量分析，开拓了遗传学研究的新途径，这就是独创性。

五、生物科学史再现科学发展过程，

有助于认识科学本质

《美国国家科学教育标准》中关于科学内容标准分为八大部分，科学史和科学的本质是其中之一。科学的大厦绝非一蹴而就，而是在无数次失败后，科学先驱们不屈不挠的钻研下不断地构建。21世纪的科学殿堂虽然已经富丽堂皇，但是仍在添砖加瓦。真理总是相对的，没有绝对的真理。有些理论尚不完善，有些假说尚待事实的支持。正如当作为支柱的理论、学说不能支撑某些实验现象时，必须对理论进行修正。生物学的发展从来没有脱离其他学科的渗透。生物科学史上无数的实例都受当时其他学科水平的推动或制约。科学的发展并不是一帆风顺的、线性的，而是螺旋上升、不断完善的。

例如，高中教材中有关酶的发现史的内容，介绍了300年间人们对酶的认识过程、探索方法、实验设计、结论及其分析，充分证实了这一点。

六、用生物科学史进行科学态度、

价值观教育以及爱国主义教育

结合科学史，向学生展示科学家在科学探索中体现出的实事求是、开拓创新的科学精神和自由探索、民主讨论、尊重事实和服从真理的科学态度，将会有助于学生形成对待科学的正确价值观。具体地讲，从事科学活动应持的价值观主要包括真实、自由、质疑、独创性、交流和合作。真实是进行科学活动的最基本价值观，寻求真实必然要重视自由探索和敢于质疑，不能唯书、唯上，只能唯实。

素质教育的一个重要方面，就是要培养学生的爱国主义品质。生物科学史中就包含着丰富的爱国主义内容。在生命科学领域内 ，我国科学工作者取得了许多令人瞩目的伟大成就，这些都可以增强学生的民族自豪感，激发学生爱国热情。例如：1965年，我国科学家在世界上第一次合成了具有全部生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素；1981年合成了具有全部生物活性的核酸——酵母丙氨酸转运核酸。另外，在教学过程中还可以向学生介绍我国古代在医药、农业方面的发明创造。以上这些都属于当时世界领先水平，是值得学生自豪的。它将激励着我们的莘莘学子为了祖国的明天而勤奋读书，使他们将来有所发明，有所创造，为早日实现中华民族的伟大复兴而奋斗。

七、用生物科学史进行科学精神、品质和情感教育

科学品质是一种非智力因素，它主要包括情感、意志、作风、态度等方面。因为这些品质具有强化学习过程的驱动作用，又对学生学习科学具有控制调节的反作用。良好的科学品质能使人乐于参与科学的学习与实践活动，并从中得到乐趣和满足；能使人有坚强的意志，表现出高度的自觉性、顽强性和自制性；还能使人具有谦虚谨慎、虚怀若谷的胸襟。有人曾说，第一流人物对于时代和历史进程的意义，在其道德品质方面，也许比单纯的才智成就方面还要大。

在生物科学史中就包含着许多关于生物科学家良好道德风范的故事，这些故事无疑就是道德教育的良好素材。如在讲孟德尔遗传规律时向学生介绍：孟德尔用豌豆等材料做实验发现了遗传规律，写的论文登在奥地利的一家地方性刊物上，但在当时并未受到人们的重视。一个世纪后，有三位科学家（荷兰的德弗里斯、德国的科论斯和奥地利原丘歇马克）在各自互不知晓、也不知道孟德尔论文的情况下，各自做了类似于孟德尔的实验，并且都写了相应的论文，然而他们在查阅了过去这方面的文章时，都意外地看到了孟德尔的论文，三人在以后发表的文章中都把发现的荣誉让给了孟德尔，而把自己的工作只说成是证实而已。这三位科学家不计个人名利、为人诚实的态度值得当今学生学习。

科学情感主要是指对科学的热爱，渴求科学知识，关心自然，对自然事物和所发生的现象具有好奇心，喜欢进行观察和探究；关心与社会密切相关的课题，具有社会责任感；努力追求真理，具有创新的欲望。科学情感在相当大程度上对学生努力学习科学知识起着远景动机的作用，同时也是他们将来走进社会后为国家和人民贡献力量，为人类造福的内在驱动力之一。对教学过程而言，它是指引和维持师生的教学行为，排除教学过程中遇到的障碍，高质量完成教学任务的必要保证之一。

在教学“生物进化学说”这节内容时，进行科学情感教育的着眼点是：通过对达尔文生平的介绍，突出强调达尔文对自然的热爱、好奇、观察和探究。达尔文对生机盎然的大自然有着浓厚的兴趣，他常津津有味地观察蝴蝶、蜜蜂、蚂蚁等小昆虫的生活习性。一次，他在郊外捕捉昆虫时，他的两只手上已各抓了一只昆虫。这时他又看到了另一只以前没有见过的昆虫，他毫不犹豫地将一只放进嘴里，以便腾出一只手去捉那只昆虫。他也酷爱旅行、打猎、钓鱼、捉小老鼠。他的卧室中摆满了亲手搜集来的各种昆虫、植物、贝壳等生物标本，看上去像是一个小博物馆。在大学里他虽然学的是医学和神学专业，但却把主要精力投入大自然的怀抱，热衷于植物、动物和地质学的研究。可见，达尔文的成就与他对大自然的浓厚兴趣是密不可分的。通过这些介绍，使学生产生情感的共鸣和转移，从而达到培养学生热爱自然、热爱科学的情感。

生物科学史教育在中学生物学课堂中的作用是不可低估的，教师在利用相关素材时要注意教学的策略，使其与教材和课堂融为一体，自然地呈现出来。在将生物科学史整合入课堂时，教师可以按一定顺序有条理地向学生介绍某个生物学事件。例如，讲细胞器的时候可以讲某些细胞器的发现史及命名根据，根据情况可以在介绍之后带领学生对该史料进行分析和点评。又如，在讲维生素对人的生理作用时，顺便提及人类对维生素的认识过程。教师可以这样组织教学：“人们对于维生素的认识，也是由不知到知，由知之甚少到知之较多。在一次长时间的航海过程中，大批海员患了脚气病，这时人们首先想到的是细菌导致脚气病的发生。因为那时人们想到的是，疾病的发生是由于细菌的存在或是由于毒物的存在，总之是由于多了一种东西才发生疾病的，没有认识到是因为身体内缺少一种微量物质。通过临床诊断治疗实验和大量的动物饲养试验，才发现导致这种疾病的原因是身体里少了一种物质，它就是硫胺素（VB1）。从此，人们认识了维生素，也改变了人们的习惯思维。”同样，教师也可以引导学生从生物学的某些发现历程去发现问题、解决问题，让学生有更多的互动。

（责任编辑 甘 璐）