在高中生物科学史教学中培养学生的生物科学素养

肖庆花

摘 要： 提高每个高中生的生物科学素养是新课程标准实施中的核心任务。本文就如何通过生物科学史教学培养高中学生生物科学素养进行阐述，包含三方面内容：科学情感态度、价值观，科学知识，科学方法与科学能力。

关键词： 生物科学史 生物科学素养 培养策略

《普通高中生物课程标准》的前言部分描述了课程的基本理念，提高生物科学素养是四个基本理念之一，放在第一位描述。生物科学素养指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力及相关情感态度与价值观，反映了一个人对生物科学领域中核心基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。提高每个高中学生的生物科学素养，是本课程标准实施中的核心任务。《普通高中生物课程标准》在第四部分“实施建议”中明确指出：科学是一个发展的过程，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方法，学习科学家献身科学的精神，对提高学生生物科学素养是很有意义的。那么，如何在高中生物科学史教学中培养学生的生物科学素养呢？

一、通过生物科学史培养学生的科学情感态度、价值观

好奇心、实事求是的思维品质、独立思考、严谨态度、合作精神等均是科学情感态度、价值观的具体内容。科学情感态度、价值观属于生物科学素养五大要素中的科学意识和科学品质。科学情感态度是人们在对科学知识正确理解和对科学发展认识的基础上养成的科学信念和科学习惯；而科学的价值观则是让学生在学习过程中逐渐认识到世界是能够被认知的，科学发现是个开拓、继承、修正和发展的过程，科学无法为一切问题提供所有答案。生物科学史中蕴含着丰富的人文教育内容，科学家进行科学研究时呈现出来的可贵品质和科学态度，是培养学生科学情感态度、价值观的很好素材。例如细胞学说的建立过程体现了科学探究过程，是一则很好的科学史教育素材。细胞学说的建立者施莱登和施旺关于新细胞怎样从老细胞中产生的问题的回答是不正确的，这一错误是由魏尔肖修正的。魏尔肖能够取得这样的成绩，受益于同时代更多科学家的实验观察和材料的正确选择，也离不开自身勤奋工作，不迷信权威的结果。从细胞的发现与命名到细胞学说的建立及后面对细胞学说的修正完善，整个过程可使学生认识到科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证，科学学说不是一成不变的，需要不断修正和发展。又如基因位于染色体上的实验证据这部分科学史教学可以简要地简述摩尔根的故事。摩尔根最初认为孟德尔遗传规律是正确的，后来，由于他在自己进行的实验中没能取得类似的结果，便对这些定律产生怀疑，明确表示不相信孟德尔的理论，对萨顿的基因位于染色体上的学说更持怀疑态度，说其是主观臆测，缺少实验证据。后来他经过认真观察，选择果蝇为实验材料，进行了一系列精心设计的果蝇杂交实验，通过实验，摩尔根和他学生把一个特定基因和一条特定染色体联系起来。从此，摩尔根成了孟德尔理论的坚定支持者。通过该故事让学生认识到，摩尔根是一位敢于怀疑、勤奋实践的人，并学习摩尔根这种可贵的品质。类似这样的例子还有很多，我们应该多引用挖掘，长此以往，就能逐渐培养出学生科学的情感态度价值观。

二、通过生物科学史教学积累科学知识

生物科学知识在培养学生生物科学素养中起着基础性作用，是培养和形成其他要素的载体。新人教版必修模块中的科学史素材有20多处，如与细胞有关的主要是“细胞学说的建立过程”、“对细胞核功能的探索”等；遗传方面主要有“孟德尔遗传实验的科学方法”、“基因位于染色体上的实验证据”、“人类对遗传物质的探索过程”、“DNA双螺旋结构模型的构建过程”等。这些生物科学史的历史事实，有的是课程的内容要素，有的仅是教学素材。两者教学要求不同，重点也不一样。前者的历史事实既是手段又是目标，学生要能概述其历程，并由此达成对知识的理解、科学方法的领悟、科学精神的提升。后者的历史事实不要求学生记住，只是增进学生对结论性知识的理解，促成对科学本质的理解。无论哪种类型的生物科学史，都或多或少要求学生掌握一定的生物学知识。例如“生物膜流动镶嵌模型的建立过程”要求学生简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容；“DNA双螺旋结构模型的构建过程”要求学生概述DNA分子结构的主要特点；“光合作用的探究历程”要求学生掌握的内容则更多——简要分析萨克斯实验、恩格尔曼实验、鲁宾-卡门实验，总结出光合作用需要光、场所在叶绿体中、产物主要有淀粉、释放氧气中的氧来自水、简述光合作用的概念等。这些生物科学史蕴含的知识就是生物科学知识的重要组成部分，学生学习生物科学史的过程本身就是积累生物科学知识的过程。

三、通过生物科学史教学掌握科学方法、提高科学能力

科学方法是科学的认识方式，是帮助学生有效获得知识和能力的工具。科学方法是生物科学素养的重要因素。新人教版必修模块中生物科学史的内容，许多都是按科学发现史的线索编写的，选取的科学史素材生动再现了科学家们研究相应问题的情境及取得重大突破采用的科学方法。例如“孟德尔遗传实验的科学方法”这部分内容以分离定律的发现过程为载体对学生进行科学方法教育。孟德尔通过一对相对性状的豌豆杂交实验观察，提出问题“F2中出现3：1的性状分离比不是偶然的。是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定比例分离呢？”。孟德尔在观察和分析的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出假说；然后根据假说演绎推理测交实验的结果，再通过测交实验检验演绎推理的结论。这种研究方法叫做假说——演绎法，是现代科学研究中常用的一种科学方法。又如“生物膜的流动镶嵌模型”、“DNA双螺旋结构模型的构建过程”均运用了模型建构法；基因位于染色体上假说的提出运用了类比推理法等。通过生物科学史的案例教学使学生掌握一定的科学方法。

科学能力主要包括科学思维能力和科学实践能力。科学思维有形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性逻辑思维等；科学实践能力是综合运用科学知识、科学方法、科学品质和科学意识解决问题的才能和力量，是生物科学素养的核心。在教学过程中，对生物科学史的某些经典实验进行适当处理，从而达到培养学生分析问题、解决问题等多方面能力的目的。例如“光合作用探究历程”的科学史教学，在介绍恩格尔曼（G.Engelmann）实验时，演示课件“恩格尔曼实验”动画过程，让学生观看动画，结合教材内容思考讨论有关问题：（1）恩格尔曼实验的设计有哪些巧妙之处？（2）恩格尔曼实验的结论是什么？教师有针对性地指导学生分析资料，学会观察与思考，并找到答案。又如学习摩尔根果蝇杂交实验之后，可以让学生进行实验设计：如果让你再设计一个实验验证摩尔根的推论是正确的，可以怎样设计？看最多能设计出几种不同的方案？以小组为单位，完成讨论和设计。各小组派代表介绍本小组的设计方案。这一教学环节的设置对学生思维能力、探究能力、合作能力等诸多科学能力培养是大有裨益的。

总之，生物科学素养是公民科学素养构成中的重要组成部分。随着生物科学技术的迅猛发展和人民生活水平的提高，生物科学素养已经成为现代公民必备的基本素质之一。在高中生物教学过程中，恰当处理和使用生物科学史素材是培养学生生物科学素养的一个重要途径。要真正实现生物科学史在高中生物教学中的教育价值，需要广大教师进一步更新观念，学习相关理论知识，进行切实的教学实践和教学研究。

参考文献：

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[2]陈维.利用生物科学史培养核心价值观.中学生物教学，2015（1-2）：73-74.

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[4]陈维，汪忠.生物科学史与探究能力.生物学通报，2006（12）：41-42.