例谈高中生物科学史教育实践

柳碧晗

摘 要：学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义的。利用科学史资料教育教学的一些实践感悟，进行总结反思。

关键词：高中生物；科学史教育；实践感悟

“科学史”这个词跟“历史”一样有两个层次的意思，第一层次指的是对过去实际发生的事情的述说，第二层次则是指对这种述说背后起支配作用的观念进行反思和解释。生物科学发展史既包括科学家对生命现象的研究过程，又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度；既包括生物学理论和方法的形成演变，又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。

随着科学普及实践中对科学的文化方面越来越多的注重，科学史教育已经成为更好地理解科学、更好地将科学文化与人文文化相结合、更好地普及科学的最重要的手段之一。《普通高中生物课程标准》亦明确提出，学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。

在教学过程中，可以利用生物科学发展史资料，有目的地引入、创设与教学内容相符的生动具体的场景，将间接知识演化为直观内容，以此激发学生的好奇心，促使他们去探索生命规律。生物科学史是科学方法不断发展的历史，学生关注其中，可体味科学家发现与解决问题的思路与方法，培养学生实验能力和思维能力，提高学生科学素养，从科学家追寻的价值观和规范中激发学生敢于质疑、敢于创新的精神。

一、利用科学史资料创设情境，引入新课题

1.科学史本身就有其历史性和科学性，同时，许多生物科学史生动有趣，用它们来创设情境，引入新课题，能激发学生的求知欲望，吸引学生的注意力。

如，在介绍《伴性遗传》时，可以利用18世纪英国著名的化学家兼物理学家道尔顿的圣诞礼物与红绿色盲的故事，通过历史故事创设情境。借以引入对红绿色盲这一遗传病的分析，吸引学生的注意，引入对伴性遗传内容的学习。

2.在介绍科学史时，可以采取多种方式呈现资料，用问题驱动的方式创设情境，像科学家那样产生疑问，发现问题，把学生从对故事的兴趣转入到对科学探索的兴趣。

如，教学《DNA是主要的遗传物质》时，可利用遗传物质研究进程的资料展开讨论引入新课。“20世纪中叶，科学家用超速离心技术发现染色体主要是由蛋白质和DNA构成。科学家产生一个疑问并对此争论不休。由此，可以通过问题引导，展开讨论：你认为遗传物质可能有哪些特点？你认为证明某种物质是遗传物的方法有哪些？”并可进一步引导学生探讨：实验是最有说服力的方法，科学家该用哪类生物作为实验材料呢？是高等生物，还是低等生物？为什么？

如此层层递进，引导学生追随科学家探索的脚步，逐步深入理性思考，同时得到了科学思维的训练。

二、利用生物科学史的材料组织进行探究性学习

利用生物学史的材料进行探究，是生物学新课程教学中常用的一种方法。根據新课程标准中相关内容的要求，对科学史的材料进行适当的选择和组织，加以整理、转化，设计成为有科学性和启发性的探究课题。在教学中，应着重引导学生沿着科学家的思维和工作历程，领悟科学家是如何发现问题、大胆假设、寻找证据、小心求证的，体验科学家不断深化对问题认识的过程和科学探索的精神。

如，在向学生介绍《DNA分子的结构》时，挖掘探究素材，设计探究过程，创造探究环境，引导学生参与构建DNA分子结构模型的探究活动当中。

1.借鉴前人的研究经验，获得灵感，确定构建模型的研究方法

查找沃森在构建DNA双螺旋结构模型的有关科学史，将他们当时如何开展对DNA分子结构模型的研究工作，以及在探究DNA双螺旋结构过程当中，如何获得灵感并得到了哪些方法上的借鉴展示给学生。

沃森在《双螺旋———发现DNA结构的故事》一书中写道：

“特别重要的是，我们曾认真讨论了鲍林是怎样发现蛋白质α螺旋的……不久，有人告诉我说鲍林的成功也很平常，并不是复杂的数学推理的结果……鲍林发现α螺旋并不是仅仅靠研究X射线衍射图谱。主要方法是探讨原子之间的相互关系。不用纸和笔，他的主要工具是一组分子模型。这些模型表面上看来与学龄前儿童的玩具非常相似……用同样的方法解决DNA的问题！我们只要制作一组分子模型，开始摆弄起来就行了。”

在学生阅读的基础上，设置问题：这段描述，带给你怎样的启示？鲍林带给沃森的灵感是什么？沃森等科学家在揭示DNA结构的过程中，采用的研究方法是什么？引导学生进行思维探究，确定构建物理模型的研究方法。同时，也可以让学生在潜移默化中感受科学家对科学探究的热爱及科学态度、科学精神。

2.构建DNA双螺旋结构物理模型

（1）构建DNA基本单位——脱氧核苷酸的结构模型

查找科学家研究DNA分子结构的有关科学史，将DNA的基本单位——脱氧核苷酸的相关情况整理后，展示给学生。

将脱氧核苷酸的相关情况，整理成探究性问题：组成DNA的基本结构单位是什么？每个基本单位是由哪几部分构成的？组成DNA的碱基有哪几种？并组织学生动手实践，构建DNA的基本单位——脱氧核苷酸的结构模型。

（2）构建DNA分子的双螺旋结构模型

①整理科学史，将科学家研究的DNA衍射图谱及推算的DNA分子的结构、直径的实验结果，展示给学生。向学生提出问题：获取上述信息，运用模型法，你将构建怎样的模型？可能要考虑的问题有哪些？进而展开开放式讨论，让学生像当年科学家一样，亲历科学探索过程，引发学生思考，激发学生探究激情。

②查找并整理沃森、克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中的种种尝试，展示给学生。向学生提出问题进行探讨：错误的理由可能是什么？有哪些是有价值的？引导学生追寻科学家的思维历程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的。

③在研究暂时陷入僵局时，看沃森和克里克又得到了谁的启示，整理并向学生展示查哥夫带来的信息：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。根据科学史资料中的相关信息，向学生提出探究问题：a.碱基配对方式应是怎样的？b.对原有模型的修订是什么？保留什么？

④提出探究问题，引导学生深入思考：堿基如何连接？A-T与G-C碱基对组成的DNA分子具有稳定的直径吗？整理科学史中的相关研究结构，并向学生展示：四种碱基的分子结构示意图，比较嘌呤和嘧啶分子结构。解释碱基的连接方式—-形成氢键，A=T，C≡G。

通过问题，引导学生分析科学史的有关资料，重现这一经典的模型构建历程，让学生参与教学过程和思考探究，完成思维性的探究式学习，进而组织学生动手实践，制作并展示DNA分子的双螺旋结构物理模型，并与沃森和克里克构建的物理模型相比较，不仅可以获得成功感，更将思维型探究式学习与操作性的模型构建相结合。同时，在模型建构的探究活动中，引导学生不断地发现问题和解决问题，使学生在学习DNA分子结构的同时，不仅得到科学方法的训练，并且体验尊重事实，尊重客观规律，善于反思，敢于质疑，勇于实践等的科学态度和科学精神。并通过讨论交流，动手实践，增强合作精神。

科学史其实本身也是科学知识，它丰富了对科学知识的阐述，但作为科学史教育目标来说，科学知识不应仅仅在这一方面，还应在于科学史能提供科学知识的来龙去脉，科学知识的发展变化。同样目前我们所取得的科技成就也是暂时的，需要不断地发展与完善。生物科学史中沉淀了众多科学家对生命世界探索的精彩片段。良好的生物科学史的教学，应该是从中选择了恰当的材料，运用了恰当的手段，达到了最佳教学效果，让学生似乎身临其境，从而获得众多启示的教学。托克维尔曾说：“当过去不再照亮未来时，人心将在黑暗中徘徊。”那么，在中学生物课堂中，生物科学史不但丰富了学生的科学知识，而且照亮了学生的未来。

参考文献：

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[2]刘兵.科学史与科学文化论[M].上海科学教育出版社，2004：47.

[3]杨德平.利用生物发展史组织高中生物新课程探究性教学[J].宁德师专学报：自然科学版，2005（3）：321-328.

[4]刘本举.例析科学史的教育功能与教育实践[J].生物学教学，2006，31（2）：22-24.

[5]李碧松.深入分析教材，利用生物科学史培养学生科学素质[J].云南教育，2001（4）：25.

（作者单位 厦门大学附属科技中学）

编辑 王团兰