生物科学史教学中科学精神的渗透

冯下余 余正文 张 来

(1.贵州师范大学生命科学学院，贵州 贵阳550025；2.安顺学院农学院，贵州 安顺561000)

生物学课程是一门科学课程，很多生物学概念、理论以及很多生物学规律都是通过大量的生物学实践总结归纳出来的[1]。生物科学史中包含许多科学家的生物学实践探究活动，在这些科学实践中，记录了科学家们为了得出生物学知识所经历的探究过程。在高中生物教学中充分利用好生物科学史，合理利用科学史的教育价值，有利于师生共同完成教育目标[2]。科学精神作为六大核心素养之一，也是生物学教学的重要内容[3]。生物科学史在生物学教材中占据较大篇幅，同时，新课程标准也明确提出为培养全面发展的人以及为了学生的终身发展，要重视生物科学史教学。因此，在中学生物学教学中，挖掘生物科学史的人文精神并以其为依托，从生物科学史具体案例中渗透科学精神具有重要意义。

1 生物科学史教学中科学精神的渗透内容

1.1 借助生物科学史，培养学生批判质疑的科学精神

批判质疑的科学精神是核心素养之一，利用生物科学史教学培养学生的批判质疑精神，让学生敢质疑、能发问；面对已有的科学事实或者科学证据能找出问题、分析问题并解决问题[3]。例如，在高中生物科学史教学案例中，教师可以利用“基因在染色体上的实验证据”这一科学史在课堂教学中渗透批判质疑的精神。可以通过讲授美国生物学家摩尔根质疑孟德尔的遗传理论和萨顿的基因在染色体上的观点，认为萨顿的观点证据不足并开始寻找证据，最终在他的潜心研究下证明基因在染色体上。教师可以借助该科学史教育同学们对于存在的事实要敢于发问，并在问题的基础上寻找证据，以此培养学生敢质疑、能发问的批判质疑精神。

1.2 借助生物科学史，培养学生团结协作的科学精神

中华民族的繁荣发展需要团结精神，人类社会的发展进步也需要团结精神，科学的发展进步更需要团结精神，团结精神不仅是民族精神，也是科学精神[4]。在高中生物学科学史教学中，可以借助“DNA双螺旋结构模型的构建”这一生物科学史培养学生团结互助的科学精神。根据教材内容，研究DNA结构常用X射线晶体衍射法，而作为生物学家的沃森对此法并不熟悉，但物理学家出身的克里克对X射线晶体衍射图谱的分析非常了解，能够帮助沃森理解晶体学原理，而沃森则可以帮助克里克熟悉生物学的内容。于是两人一拍即合，决定合作进行DNA结构的研究。最终在沃森和克里克的共同协作，以及在威尔金斯、富兰克林、查哥夫等人对沃森和克里克提供的帮助和重要线索下，搭建起DNA的双螺旋结构模型。1962年，沃森、克里克、威尔金斯三人因这一研究结成果共同获得诺贝尔奖。在这一科学史中教师可以向学生提问：如果沃森和克里克没有决定合作研究结果会怎样？以此渗透团结协作是我们成功路上的垫脚石，同时，通过沃森和克里克团结合作成功构建DNA结构模型的典范教育学生：众人拾柴火焰高，团结合作可以帮助揭示真相、找出答案，团结协作是创造成功的关键。

1.3 借助生物科学史，培养学生严谨认真、实事求是的科学精神

生物概念的形成需要科学事实和证据提供支撑，然而生物科学史是科学家们求证生物学事实以及相关的生物科学探究过程，这个过程体现了科学家们严谨认真和实事求是的科学精神，该科学精神对学生终身发展具有重要意义[5]。在生物学教学中，可以利用孟德尔对于分离现象的解释和验证这一科学史出发培养学生严谨认真的科学精神。根据教材内容，孟德尔通过观察和统计分析，对分离现象的原因在严谨的推理和大胆的想象后提出“遗传假说”，教师可以根据书本内容继续向学生提问：孟德尔对分离现象的解释已经逻辑分明，条理清晰，那他设计测交实验对分离现象的解释进行验证体现了他怎样的科学精神呢？教师先让学生思考，然后再总结教育学生正是因为孟德尔对待科学有着严谨认真的精神，所以尽管在已经做出严谨的假说后，还要通过实验进行验证，使科学理论具有真实性、说服力，同时这也是孟德尔能成功得出分离定律的原因，以此教育学生不管是面对生活、学习还是科学探究，成功都离不开严谨认真的科学精神。

此外，在中学生物教学中教师可以借助“证明DNA是主要的遗传物质”这一生物科学史渗透实事求是的实证精神。为证明这一论点，首先是格里菲思通过肺炎链球菌转化实验证明：已经加热致死的S型细菌中存在“转化因子”使R型活细菌转化为S型活细菌。这时教师可以向学生提问：这个实验是否证明“转化因子”就是DNA？如果不能应该怎么设计实验？然后在此基础上向学生引出艾弗里和他的同事带着同样的问题通过体外转化实验证明DNA才是遗传物质。教师继续提问根据体外转化实验就认为DNA是遗传物质的论点是否真实可靠？是否能证明蛋白质不是遗传物质？最后讲解赫尔希和蔡斯用噬菌体侵染细菌的实验才真正证实了在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA而不是蛋白质。教师可以利用在这一科学史中科学家们都提供了不同的实验证据并且层层递进，一步一步地接近真相，最终用不同的实验证明“DNA是主要的遗传物质”向学生们渗透凡事都讲求证据、要实事求是、不能盲目下结论的精神品质。

1.4 借助生物科学史，培养学生坚持不懈、永不言败的科学精神

在当前教育内容中，对学生进行挫折教育也是主要内容之一；生物科学史中蕴含着许多科学家坚持不懈、永不服输的科学探究故事，利用这些科学探究史教学培养学生的科学精神具有重要的教育意义[6]。在生物学课堂中，可以借助“关于酶本质的探索”这一科学史培养学生永不言败的精神。美国科学家萨姆纳在探究酶本质的过程中，他认为酶是蛋白质，然而为了证明这一观点，他尝试了多种方法，历经一次又一次的失败，历经九年之后才得以证明脲酶是蛋白质并因此荣获诺贝尔奖。因此借助萨姆纳因为坚持不懈、永不言败的科学精神取得优异成绩的科学事件渗透永不言败的科学精神。

此外，在人工合成蛋白质的探究历程中英国科学家桑格为测出牛胰岛素全部氨基酸的排列顺序经历了十年之久；结晶牛胰岛素的合成也是我国科学家们在长达6年零9个月的不懈努力，经历了多次失败之后才终于在1965年取得成功。因此，教师可以通过讲述世界上第一个人工合成蛋白质是在科学家们经过不懈坚持和努力才得以诞生的科学故事向学生渗透坚持不懈、不惧失败的科学精神。

1.5 借助生物科学史，培养学生为国奉献的科学精神

新时代，爱国教育应该是全国人民的必修课，而青少年作为爱国教育的重点对象，更应该重视对其的爱国教育[8]。为国奉献也是爱国教育内容之一，利用生物科学史渗透爱国意识是当前生物学教学的重要内容。例如，教师可以利用生物学教材“生物科技进展”栏目：世界上首例体细胞克隆猴的诞生这一科学史向学生渗透爱国意识。老师在实际教学中，可以首先向学生展示世界上第一只克隆羊“多莉”的图片，并借此讲述自1996年首只克隆羊产生后，多个国家开始争相克隆猫、狗、鼠等多种哺乳动物并且取得成功，使得生物克隆技术的研究前进一大步，在此教学中，教师可以展示克隆猴“中中”“华华”的图片，教师继续讲述为成功完成“克隆猴”工作，我国科学家借助显微操作设备，进行大量练习，成功完成“去核”难工作，这也为我国科学家后续能够克服困难成功用体细胞得到克隆猴打下基础。最后教师可以让学生思考克隆猴的诞生对我国生物技术发展的意义，学生思考过后老师可以根据学生的答案进行总结然后向学生渗透克隆猴的诞生将克隆技术推向新高度，也正是科学家们不怕困难、不懈努力的结果，也正因为他们的智慧奉献使得我国的克隆技术走在了世界的最前列。

此外，中学生物学教师也可以借助生物学家的故事向学生渗透为国奉献的精神。例如，著名的生态学家马世骏留学归国的第一个生态科研任务就是解决在我国长期蔓延盛行的蝗灾问题。带着这个问题，马世骏用自己深厚的生态学知识，从多方面入手弄清了蝗灾形成的原因及过程，最终通过系统整体调控使得大面积的蝗害在中国的土地上得到有效防治。通过这个生态治理故事，教师可以向学生渗透我们要学会利用自己的科学知识和智慧，帮助国家解决困难，让学生意识到，科学知识和科学研究在一定程度上是在为祖国的发展、进步做贡献。

2 生物科学史教学中科学精神的渗透原则

2.1 强调学生主体地位，发挥学生的主观能动性

在生物科学史教学中，学生是学习的主体，教师起主导作用，同时只有学生主动学习科学史知识，主动构建知识框架才能更好地掌握学习内容[9]。在高中生物科学史教学中，为凸显学生主体地位，发挥学生的学习主动性，教师可以通过问题思考的形式让学生主动发问、主动思考科学史所展现的科学精神。例如在高中生物科学史实际教学中，教师可以通过让学生自己思考：“细胞学说的建立过程”给了世人怎样的科学启示，以及在建立过程中你感受到科学家们怎样的科学精神，作为中学生应该怎样做？通过这样的思考作业使学生自己去思考问题，在思考的过程中，主动感悟科学故事中科学家们所体现的科学精神。除对问题的自主思考外，教师也可以让学生自己先阅读史料，然后让学生直接表达从中获得的感悟从而对学生进行情感上的烘托以达到渗透目的，尤其是对于那些叙述科学家故事的教学案例，在课堂上花时间教学不如先放在课后学习再课上学习，这样不仅节约教学时间也能使学生了解相关生物科学故事，例如在生态学家马世骏治理蝗灾的科学事迹时，可以先让学生在课后进行阅读学习，然后在课上让学生自己表达看法，最后在课堂结尾时向学生们渗透要好好学习生物知识，在未来回报祖国。这不仅能帮助提醒学生生物知识在日常生活中的应用，也能帮助渗透爱国意识。

2.2 注重教师教学主导地位，发挥教学高效性

教师的主导作用与学生的主体作用相辅相成是实现教学目的的重要途径，在教学中，教师的主导作用发挥得越充分，越能调动学生学习的积极性和主动性，而学生的主体地位发挥得越充分，就越能体现教师的主导作用，教学的高效性才更能展现出来[10]。在利用生物科学史向学生渗透科学精神时，老师的主导作用主要体现在:第一，设置教学情境，营造课堂氛围。有趣的教学情境能帮助激发学生学习兴趣，使学生更好地受到科学精神的熏陶。例如，在学习世界上首例体细胞克隆猴的诞生过程时，教师可以通过技术落后国家与先进国家的对比凸显技术对国家发展的重要性来引出克隆猴的诞生对中国生物技术的发展具有巨大意义来强化学生的爱国意识，以及激发学生认真学习以帮助国家强大的学习思想，营造学习气氛。第二，在教学过程中进行合理的指导与引导。在学生思考问题时，对于出错的地方老师要给予正确的指导和引导，因为在对史料进行分析时，由于学生认知的差异难免有学生对问题的思考有异议或者有困难。例如，在“证明DNA是主要的遗传物质”时科学家们做了三个实验，如果学生不能正确理解肺炎链球菌转化实验、体外转化实验、噬菌体侵染细菌实验三者的关系，那么学生将很难体会实验证据在证明生物学事实中的重要性，则学生就很难在这一科学史教学中领悟到实证精神的重要意义。因此，在渗透教学中教师在教学过程中要及时对学生的问题进行指导和引导，以便更好地完成教学目的。

2.3 根据史料正确渗透生物科学史中的科学精神

生物科学史的介绍可以在潜移默化中使学生感悟到科学家们在生物学探究历程中敢质疑、敢求证、坚持不懈等科学精神，但是任何事物都有两面性，生物科学史所隐含的科学启示也同样需要正确看待和解读。首先，科学家们的科学探究和发现并一定就全是对的，但对于其错误的理论要理性看待；其次，科学家们也非无可挑剔的人，也会有缺点，不论是其探究发现还是科学家本身的不足，都要正确评价。例如，法国生理学家沃泰默，通过全部切除狗的一段小肠神经，只留下血管部分，在这段小肠中注入稀盐酸溶液，发现仍能引起胰液分泌。他固执认为这是由于小肠上的神经难以切除干净造成的。但经贝利斯、斯塔林论证，促使胰液分泌的物质为“促胰液素”。在该科学史渗透教学中，应该告诉学生:不论是成功的科学探究还是失败的科学探究在科学发现中都具有不同的重要意义。也应该教育学生科学家们也会犯错误，也会有不足，他们是普通人，并不是遥不可及的人，只要我们努力学习，善于发现，在长期的实践和不懈努力下可能会成为科学家。最后，渗透生物科学史中的科学精神时，不能将科学发现的过程归结为简单的发现过程，科学发现过程不仅在于发现还有可能需要付出大量的时间、精力和金钱以及在多次反复的实验中进行求证。因此要客观叙述科学发现的艰难历程，正确渗透生物科学史中的科学精神。

结 语

生物学教学要紧跟国家、社会、时代的发展要求，不仅要践行发展学生的核心素养、促进学生全面发展，还要帮助学生适应社会发展和满足学生终身发展的需要。然而不论是适应社会发展还是满足终身发展，生物科学史中所体现的敢质疑、能发问的批判质疑精神；与他人团结协作的精神；严谨认真、实事求是的精神；坚持不懈、永不言败的精神以及为国奉献的科学精神对于学生未来的发展都至关重要。同时，在利用生物科学史渗透科学精神教学过程中，既要注重学生的主体地位，也要强调教师是学生教学活动中的组织者和引导者；既要根据科学史内容正确渗透科学精神，也要采取多样化的学习策略达成教学目的。