做激发学生探究热情的“生命教科书”

东月

生物遗传学的研究历史，如同一个九连环，环环相扣，起伏跌宕，呈现了生命科学的群星闪耀，凝结了人类智慧。为了让科学史教学更生动，陈月艳老师通读了这些科学家的原著、自传等并用于教学，使科学史见人、见思想，焕发出人文的光彩。本节关于DNA结构发现史的教学课例，陈老师有机整合了丰富的教学素材，设置了既具有一定的开放性又邏辑缜密的科学问题，在深刻认识、理解DNA结构的同时，充分体现了科学史教学培养学生的科学研究和科学思维方法、科学精神、科学审美的教育意义和价值。本节课从以下几方面突出对学生人文和科学素养的培养。

一、引导学生参与构建DNA双螺旋结构的科学思维过程

学科观念是通过对学科事实、概念、原理等进行概括、提炼、升华而形成的哲学层面的学科思想，是集世界观、价值观和方法论为一体的对学科的整体认识。正确的学科观念有助于学生掌握正确的思想方法，整体地、联系地、本质地看问题，因此，学科观念是学科的灵魂，而学科观念的教学是学科教学的灵魂。生物学科的结构与功能相适应的生命观念，是指导科学家们揭示DNA结构的信念，也是学生认识DNA结构的思维线索。

本节课渗透结构与功能相适应生命观念的教学理念主要体现于如下教学环节：①教学课题的提出。DNA分子具有怎样的结构能使其具有储存、复制、表达、改变遗传信息的作用，从而担当遗传功能。②从遗传物质具有能携带多样化遗传信息的功能的角度，分析莱文四核苷酸假说的不合理性，体会薛定谔有关“莫尔斯密码”的大胆、惊人的预测，进而推测脱氧核苷酸可能的连接方式。③威尔金斯的DNA衍射图片带给沃森的思考和解决问题的途径。由DNA的X射线衍射图所显示高度规则的结晶体推论DNA必定具有规则的结构，这个有规则的结构是可以认识的，而只要能解开此结构，就可以揭示基因的本质，这成为沃森立志要研究DNA结构的动力。④请学生尝试根据DNA双螺旋结构，推测能保证亲子代DNA分子遗传信息稳定的DNA复制机制。

上述教学环节为学生后续学习遗传信息的复制、表达和改变等提供了思维途径，奠定了学习基础。

二、注重培养学生的科学思维

“结构与功能相适应”不仅是指导学生认识DNA结构与功能的重要的生命观念，也是引导学生认识DNA结构的科学思维线索。此外，本节课在以下教学环节设置上注重培养学生的归纳与概括、模型与建模、批判性思维、创造性思维等科学思维能力：由DNA的化学组成总结、归纳DNA的结构层次;批判性质疑莱文的四核苷酸假说;从遗传信息的多样化角度推理DNA的一级结构;分析模型法构建DNA分子结构的合理性和可行性;由查伽夫的A和T、G和C相等的碱基测定结果，推理DNA两条核苷酸链的连接方式等。

三、注重培养学生的科学审美能力

能够感受到一个结构、一个方程、一个规律的科学之美是审美的最高境界。当有人质疑：学习科学有什么用呢？不学习科学我一样可以感受到花的芬芳和美丽。伟大的物理学家理查德·费曼这样回答：学习科学后，你除了会感受到花的芬芳和美丽，还有更令人激动的神秘的东西。

在“DNA分子结构科学史”教学中，陈老师询问莱文的四核苷酸假说是否合理，一个同学评论道：这个模型不美，因而不合理。那么真正的DNA双螺旋结构的美体现在哪里呢？因此，DNA结构之美、科学思维过程之美、科学家竞争与合作过程中的人性之美成为本节课教学的另一条主线。

教学过程中，陈老师也和学生分享科学家们对DNA分子的欣赏和赞美。沃森说，这样一种绝妙的结构，一定是存在的。沃森曾在醉酒后忘记了他的演说词时，站在DNA双螺旋结构模型前，向他的听众重复一句话：“太美了，你们看，它真是太美了！”应该是酒后吐真言。克里克曾满怀深情地这样讲起他心爱的DNA：“有一种内在美存在于DNA分子中，DNA是一个有模有样的分子。”

可以说，正是对于生命分子所体现的生命逻辑的一种内在美的直觉，使沃森和克里克捷足先登，摘取桂冠。DNA分子双螺旋结构揭示了隐藏在纷繁复杂的生物多样性背后的自然秩序和规律的统一性与和谐性，它不仅可以解释遗传信息的代代相传和在个体中遗传性状的表达，更在分子水平给生物学带来了统一的理论，生命的秘密或生命的本质的确蕴含在这个美妙的螺旋结构之中。

卢里亚在自传《老虎机与破试管》中形容DNA是从A、T、G、C为四个音符组成的乐谱。陈老师被卢里亚的比喻所感染，同时又为一段时间以来一直和学生分享DNA的故事而兴奋，“由四个音符组成的乐谱！”这真是一个奇妙的比喻，于是，陈老师在深夜写下有关这首“乐谱”的一段文字，该段文字表面看起来更多的是文学上的修饰及感慨，却蕴含阐释生命的产生、生命的密码的内在寓意。完成遗传与进化模块教学后，陈老师在课堂上让学生表达自己对这首乐谱的感受，并与他们交流自己写下的这一段文字，交流内心的感动，不仅向学生渗透生命之美，也引发学生对“生命是什么”的深刻思考。

四、让科学史教学焕发出人文光彩

除了知识与方法的教授，在本节课中，陈老师提出许多开放性的问题。例如，沃森与克里克成功的原因是什么？他们是不劳而获吗？DNA双螺旋结构的揭示是数十位生物学家以及一群自称为分子生物学家的研究人员无意间合作的结果吗？同时，除了科学研究工作，陈老师也介绍了沃森、克里克、富兰克林、威尔金斯、布拉格等人富有激情的生活片段或趣事，使科学家们的科学故事生动丰满。

例如，薛定谔对沃森的影响：“薛定谔触动了我的心弦……一想到生命可能借由一本密码写成的指令书而延续长存，就令我神往不已，什么样的分子密码能够复杂到足以传递众多的生命奇迹？又有什么样的分子秘密，让染色体在复制时都能复制出一模一样的信息？”陈老师的上述教学行为旨在引导学生体会科学不是一个个概念串联起来的，也不是一个个成果堆积起来的，而是从活生生的实践历史中走出来的一个有机整体。科学不是独白，而是人与自然的对话。科学是一种人类的活动，也深深地打上了人的烙印，帮助我们成为更好的人，让我们更聪明、更充实、更谦恭、更愉快。

（作者单位：北京市第四中学）

责任编辑：李莎

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