高中生物教学论文 让生物科学史教育渗透于教学之中(pdf).pdf

生物学通报 2 0 1 0年 第 4 5卷 第 1 1 期 让生物科学史教育渗透于教学之 中 稽 江 平 浙江省宁波中学 浙江宁波 3 1 5 0 1 0 摘要 在 高中生物学新课 改全面铺 开的大环境 下 生物科学史对 于培养 学生的科 学素养 提升 生物 学学习的 内涵具有深远影响 生物史的学习可以激发 学生学 习情趣 让 学生亲身感悟 生物 学探 究的过程 进 而增 强对科 学本质的认识 养成敢 于思考 勤于探 索的科 学品性 回溯历 史 关注现 实 着眼 未来 中学生物 学教 学必须有 意 有 机 有 力地 渗透科 学人 文精神教 育 达 到科 学精神与人文精神 的和谐统一 关键词 科学史 科 学素养科 学价值人 文精神 中 国 图 书分 类 号 G6 3 3 9 1 文 献标 识 码 A 近 年 来 许 多 研 究 者 肯 定 了生 物 科 学 史 的教 育价值 新课标教材 的编写也注重 了科学史 的运 用 人教版高 中生物学新教材必修模块 中的科学 史素材有 2 0多处 这些 材料在教 材多处 如科 学 家 访 谈 科 学 史 话 科 学 家 的故 事 科 学 前 沿 资 料分析或章节 的正文等 都有 出现 其数量和详细 程度 远 超 以往 教 材 生 物 学 教学 同科 学 史 相 结 合 已经成为生物学教育发展的一种趋 向 但是研 究 还表 明 生物科学史与教材 的整合 尚缺乏理性 思 考 和实践研究 其应有的价值 与功能没能充分发 挥 如何 以生物史 为载体 挖掘知识的 内涵 体 现 生物学知识价值的多元性 如何将科学价值 与人 文价值相整合 构建符合 中学生 物学教 育 目的和 任务的价值取向 如何 引导学生学会学 习 学会做 事 学会合作 学会做人 本文对此做 了一些探 讨 1 智育 功 能 1 1 以史 为乐 培 养 学 习情 趣兴 趣 是 最 好 的 老 师 它对学生 的学 习活动起到直接的推动作用 促 使学生积极克服障碍 系统地学习生物学 知识 捷 克教育家夸美纽斯 强调 对于求 知与求学 的欲望 应该采取一切可能 的方法去在孩子们身上激发 出 来 这 是 伴 性 遗 传 教 学过 程 中 的一 个 片 段 教 师 先 简 述 历 史 上 著 名 的 皇 家 病 在 早 期 欧洲 血友病被称 为 出血病 后来 又得 了 皇家 病 这一颇尊贵 的称号 这是 由于它曾在欧洲好些 国家的皇族 中长期流行之故 1 9世纪英 国的维多 利亚女王和她的丈夫都 未患血友病 他们 育有 2 子 4女 其 中大儿子 因血友病夭折 其余正常 女 王 的一个外孙女与沙皇尼古拉二世婚配生下 了一 个 患 血 友 病 的儿 子 另 一 个 外 孙 女 嫁 到 西 班 牙 王 室 也 生 下 一个 患 血友 病 的儿 子 从 此 俄 国 的 皇 室 和西班牙 的王室都因娶了维多利亚女王的外孙女 而造成 了血友病 的遗传 从女王家族 系谱 中 人们 惊 奇 地 发 现 患 血 友 病 的男 性 远 远 多 于 女 性 男 性 血友病患者的子女一般都是正 常的 但 其外孙常 常 有 血 友 病 这 就是 著 名 的 皇 家 病 事 件 学 生 听 了这样的典故 便 急于想知道其 中的原 因 显 见 把 生 物科 学 史恰 到好 处 地 渗 透 到 生 物学 教 学 中 可 以诱 导 学 生 学 习 的兴 趣 激 发强 烈 的求 知 欲 望 并能在史料 故事 的催 化下 进发 学习 的热情 进 而 转 为 自主学 习 的动 力 1 2 以史为例 感 悟探 究过程 普通高 中生物 课 程 标准 实 验 倡导 以科学 探究 为 主的学 习方 式 重 视 发 展 学 生 的科 学 探究 能 力 其 目的是 为 了 全 面 提 高学 生 的科 学 素 养 通 过 科 学 史 的介 绍 和 探 究 活 动 的安 排 特 别 是 科 学 史 上 的 经 典 案 例 学 生 可 以在 逻 辑 推 理 如 归 纳 演 绎 类 比 的 训 练 数学方法 的运用 实验材料 的选择 实验数据 的处 理等科学思维方面得到全面提高 如通过分 析孟德尔豌豆杂交实验 体会假说一演绎法 的研 究 思路 和数学方法 的应用 通 过分析萨顿 的假说 体会类 比推理的方法等等 现代生物科学 的发展 已从 描 述 科 学 比较科 学 进 入 实验 科 学 的新 阶段 发现新 的事实 在人为条件下 进行新 的实验 作 出 新 的推理和判断 提出新 的理论 和法则 这是实验 科学 的特征 近代生理学 遗传学 分子生物学等 都 是 从 实 验 中发 展 起 来 的 在 生 物 学 教 学 中介 绍 各 种 基 本 理 论 从 实 验 中 产 生 和 发 展 的 历 史 也 特 2 0 1 0 年 第 4 5卷 第 1 1 期 生物学通报 别 有 利 于 发 展 学 生 的判 断 推理 能 力 世界经合 组织在 以知识 为基础 的经济 一书 中 把人 类 知 识 分 为 4类 即 是 什 么 为 什 么 明确 知识 怎 么 办 知 道 谁 默 化 知识 教 法是多元化的 只要符合生物 学研究与学 习的方 法 就是 先 进 的 方 法 教 师 应 当 与学 生 一 起 进 行 教 和学 让 学 生 学 到 怎 么办 知 道 谁 的 知 识 1 3 以史 为 据 学 习科 研 方 法 一 切 生 物 学 知 识 既 是 科 学 思 维 的结 晶 也 是 科 学 先 驱 在 探 索 中采 用 了正 确 的方 法 取 得 的成 就 教 师 应 充 分 地 把 科 学 巨匠独到 的科学思想 和科 学方法渗透 到知识教 教学 中 使学生从前人设计 实验 的过程 中学到科 学 的研究 方法 知 其然 更知其 所 以然 培养 学生 思 维 的 变 通 性 和 灵 活 性 如 在 D N A 复 制 的 教 学 中 可先介绍梅塞尔森 和斯塔 尔的等密度梯 度离 心 的方 法 追 踪 D N A 亲 本 链 的 去 向 从 而 证 明 D N A是半保 留复制 的 又如 在学习光合作用时 可 以介 绍德 国生物 学 家恩吉 尔曼 于 1 8 8 3年所做 的实验 把棱镜 产生的光谱投射 到丝状 的水绵 体 上 并在水绵 的培养液 中放 入好氧性细菌 好 氧性 细 菌 聚 集 于 蓝 紫光 和红 橙 光 处 他 用 这 种 方 法 得 到 了光 合 作 用 的作 用 光 谱 在 精 密 技 术 条 件 尚未 发达 的时代 科学家们 以简单却是极其精 巧 的实 验 揭示 了 一 系 列 重 要 的科 学 规 律 令 学 生 叹 服 同 时 这 也启 发 学 生 科 学 的研 究 方 法 对 理 论 的 形 成 是 功不 可 没 的 采 用 科 学 的方 法 进 行 科 学 研 究 是 非常重要 的 科 学方法是科学精神 的重要构成要 素 和集 中体 现 大量的历史事实表 明 创造 活动既 不 能 缺 乏 科 学 精 神 的 引 导 也 不 能 缺 乏 科 学 方 法 的运用 只有具备科学 精神并掌握 和运 用科学方 法 的人 才 能 真 正 把 握 客 观 规 律 1 4以 史 为 镜 形 成 质 疑 品质学 生 首 先 要 具 有 一 种 怀 疑 精 神 凡 事 都 要 问个 为 什 么 追 问 它 究 竟 有 什么根据 而不是轻 信盲从 1 9 7 5年诺贝尔 生 理 学 及 医学 奖 获得 者 美 国病 毒 学 家 特 明 经 过 多 年 对癌症 的研究 在 1 9 6 4年提 出 了著名 的核酸 逆 转 录 假 说 病 毒 能 将 其 自身 R N A 逆 转 录成 D N A 再 指 导 宿 主 细 胞 的 代 谢 使 宿 主 细 胞 转 化 为 癌细胞 当时生物学 界普遍认 为遗传信 息总是从 D N A转 录成 R N A的 因此假说 并没 有得 到人们 的 承 认 特 明 努 力 通 过 实 验 来 证 实 自己 的 假 说 1 9 7 0年他在 病毒 中发现 了逆 转录 酶 揭开 了致 癌 病 毒 的 核 心 秘 密 再 如 科 学 家 丰 富 的 好 奇 心 不放 过任何微小 问题 的 钻 牛角尖 精神 生物史 上 色盲症 的发现就是 一个极好的例子 1 8世纪英 国著 名 的 化 学 家 兼 物 理 学 家 道 尔 顿 在 圣 诞 节 前 夕 给妈妈买 了一双 棕灰 色 的袜 子作 为礼物 可 是妈妈却说袜 子太鲜艳 道尔顿疑惑不解 感到非 常奇怪 他又去 问弟 弟和周围的人 除 了弟弟与 自 己 的看 法 相 同 以外 被 问 的其 他 人 都 说 袜 子 是 红 色 的 道 尔 顿 对 这 件 小 事 没 有 轻 易 放 过 他 经 过认 真分析 比较 发现 自己和弟弟都是 色盲 道尔顿不 是生物学家和 医学 家 却 成为第一个 发现色盲的 人 也是第一个被发现 的色盲症 患者 为此 他写 了篇论 文 论 色盲 成为 世界 上第一个 提 出色盲 问 题 的人 为 今 后 科 学 家 的进 一 步 研 究 探 索 打 下 了 基 础 学起 于 思 思 源 于 疑 认 知 心 理 学 同样 表 明 一 切思维活动都是从 问题开始 因而教学 中必须 重视培养学 生提出和 明确问题 的能力 而生物史 本 身就是一部 反思 怀 疑 批判 求 真 求美 求新 的发展史 思考 能力 的培养 一方面需要教师为学 生 创 设 激 发 问题 的学 习情 境 但 更 重 要 的 是 培 养 学生科学 的怀疑精神 因为只有 敢于质疑 才有可 能激发认知矛盾产 生 也 只有产 生了认知矛盾 才 有可能提出和明确存在 的问题 2 人 文 功 能 在 新 课 程 理 念 背 景 下 学 习 情 感 的 培 养 已 被 提 高 到一 个 新 的 高 度 学 习情 感 的 内 涵变 得 丰 富 不 仅 指 学 习兴 趣 学 习 热 情 学 习 动 机 更 是 指 内 心体验 和心灵 世界的丰富 而生物史蕴 含着丰 富 的人文资源 体现 了浓厚 的人 文色彩 若将人文文 化引入课堂 对于提高学生 的人文素养 让 学生获 得 理 性 的 情 感 的 深 层 次 发 展 有 着 不 可 替代 的 作 用 2 1 合理 运用生物史 在体 验知识形成过程 中培 养学生人文 精神 在生物学教学 中恰当运用生物 科学史 可 以使 教学不只局 限于现成知识的静态 结 论 还 可 以追 溯 到 它 的来 源 和 动 态 演 变 不 只局 限于知识本身 还 可以揭 示 出其 中的科 学思想和 科 学 方 法 使 学 生 受 到 教 益 这 样 就 可 以把 逻 辑 的 推 演 同人 们 认 识 的过 程 联 系 起 来 达 到逻 辑 和 历 史 的辩证 统一 真正揭示 出科学发展 的精髓 展示 生物学家的人文精神风貌 例如讲授 生物膜 的流 生物学通报 2 0 1 0年 第 4 5卷 第 1 1 期 动 镶 嵌 模 型 时 把 人 们 对 生 物 膜 结 构 探 索 的过 程 从 戈 特 和 格 伦 德 的 脂 双 层 到 罗 伯 特 森 的 三 明治 结 构 模 型 直 到 桑 格 和 尼 克 森 在 继 承 中 创新提 出 流动镶嵌模型 讲 给学 生 从变化和发 展 的角 度 去 阐述 就 会 使 学 生 自然 地认 识 到 每 一 种 模 型 的提 出 在 当时 看 来 尽 管 比较合 理 甚 至 得 到 过 公 认 但 随着 科 学 实 践 的 发 展 有 的需 要 补 充 或修正 有 的则可能被推翻 这样把知识作为历史 的产物来考察 从它 的孕育 产生 和发展的流动 中 去进行阐述 就会活跃学生的思想 启发他们的科 学探索精神 甚至可能 由此立志为揭示生物世界 的 奥 秘 而奋 斗 终 身 2 2恰 当运 用 生 物 史 利 用 科 学 家 特 质 帮 助 学 生 完 善 人 格 1 8 6 5年 遗 传 学 奠 基 人 孟 德 尔 通 过 豌 豆等植物的杂交试验 发现了著名的孟德尔定律 但是 由于孟德尔的科学思想 研究方法及成果的 超前性 使其被埋没 了 3 5年 直 至 1 9 0 0年 盂德 尔 的 植 物 杂 交 试 验 论 文 才 被 德 佛 里 斯 科 伦 斯 切 尔 马 克 3位 科 学 家几 乎 同 时发 现 并 在 世 界 科学界 引起轰动和争论 这场争论 的开始 几乎使 孟 德 尔理 论 又 面 临 被 扼 杀 的 危 险 其 间 贝 特 森 成 为孟 德 尔 学 说 的坚 定 捍 卫 者 从 1 9 0 0 1 9 0 4年 他 利用各种机会宣传孟德尔理论 利用一 系列试 验 数据 证明孟德尔理论 的普 遍意义 1 9 0 6年 他 建 议 把 我 们 所 致 力 研 究 的 新 学 科 叫 做 G e n e t i c s 从此 遗传学 宣告诞 生 在遗传学 的创立 过程 中 他 和约翰逊一起提 出许多新概 念 如基 因 等 位基 因 纯合子 杂合子 基因型和表现型等 1 9 0 9 年 贝特森 出版 孟德尔 遗传原理 一 书 完成 了他 对 孟 德 尔 著 作 的 重 新 诠 释 那 么 基 因在 哪里 基 因是什么呢 1 9 0 2年 萨顿等发现 染色体动态与 贝特 森 提 出的 等 位 基 因 的行 为 完 全 平 行 因 此 提 出 遗传因子一定 是位 于染色体上 的假说 但 是 贝特森表示 染色质颗粒无论如何复杂 能够具 有我们 的遗传因子所具有 的那种 能力是不 可思议 的 1 9 1 1年 摩 尔根等人通过果蝇 的杂交实验证 实 黑 腹 果 蝇 的 白眼 基 因 和残 翅 基 因位 于 细 胞 的 X染 色 体 上 发 现基 因 的连 锁 遗 传 规 律 1 9 1 3年 他 的学生斯 特蒂文特 推 出果 蝇 X染 色体上 6个 基 因 的连 锁 图 1 9 2 2年 初 贝 特 森 参 观 了 哥伦 比 亚 大学摩尔根领导的果蝇 实验室 改变 了他对 染色 体遗传学说的认 识 随后在多伦 多国际遗传 学会 议 上 宣 告 对 于 从 未 见 过 细 胞 学 奇 异 景 象 的 人 怀 疑染 色 体 是 可 以原 谅 的 但 是 对 于 果蝇 研 究 者 们 的主要论点再不能有所怀疑 了 我为升起的 这 颗西方 的星 恭谨 地奉献我 的敬 意 一位毕 生 为 遗 传 学 的诞 生 和 发 展 做 出卓 越 贡 献 的学 者 在 其 6 1 岁 去 世 前 4年 时放 弃 坚 持 了 2 0年 的 观 点 展 现 出一 代 伟 人 的 高 尚 品格 堪 称 后 辈 学 习 的 楷 模 因此在讲 基 因在染 色体上 一节 内容时 教 师一定要 向学生介绍贝特森 介绍他 既有 坚持真 理 的勇敢信念 也有修正错误 的可贵精神 而这正 是 科 学 精 神 的 重 要 组 成部 分 尊 重 历 史 的客 观 性 教 材 就 不 能 满 足 于 仅 仅介 绍 正 面 的成 功 事 例 在 科 学 的征 途 中 激 动人 心 的 时刻 相 比漫 长 的 发展 史毕竟只是短暂的一瞬 失败 的研究在科 学发 展 史 上 自有 其 意 义 这 与 成 则 王 败 则 寇 的 价 值 观 念 大 相 径庭 还科 学 发 展 以本 来 面 目 克 服世 风 浮 躁 对 教 育 的 负 面影 响 将 有 助 于学 生 脚 踏 实 地 的学 习 完善 学 生 健 全 的人 格 2 3适 度运 用 生物 史 以鲜 活 事 例 培 养 学 生 爱 国 主义情感和忧 患意识 热爱祖 国 报效祖 国是优 秀科学家具有的一种纯洁 的 永恒的情感 法国科 学 家 巴斯 德 微 生 物 学 的 奠 基 人 说 得 好 科 学 固然没有国界 但科学家应该把所有 的力量献给 他 的祖 国 科学 史研 究 何 以能 够 激 发爱 国主 义情 感 爱 国主 义 通 常 是 在 国 家 落后 国力 不 振 国运 危难之际的一种特别强烈 的时代要求 与先进发 达 国家 的科 技 相 比 我 国在 许 多 方 面 是不 行 的 可 根据我 国科技史 激发一些 民族 自豪感 抵 消一些 消 极 悲 观 的情 绪 如 介 绍 1 9 6 5年 我 国的 科 学工 作 者 经 过 F 多坚 持 不 懈 的 努 力 人 工 合 成 了牛 胰 岛 素 结 晶 这 是 世 界 上 第 一 个 人 工 合 成 的蛋 白 质 标志着人类在探索生命奥秘 的征途 中向前跨 进 了重要 的一 步 但是完全服务于 爱 国主义 的 逻 辑 生 物 史 就 有 可 能 受 到 歪 曲 历 史 上 的有 些 成 就有可能被 片面地拔高 再 说这种 领 先 的逻辑 如 果 走 过 了头 反 倒 会 令 国人 洋 洋 自得 意 识 不 到 眼 下 的落 后 反 而 起 不 到 知 耻 而 后 勇 的 激 励 作 用 2 4适 时运用生物史 用社会 问题激发学生社会 责任感对 于科学 的局 限性 德 国哲学家康德认 为 科学 只能解决 事实判断 即 是什 么 的问题 笙箜鲞笙 塑 生 塑 兰 望 塑 开设 细胞学遗传学实验技术 校本选修课的实践与思考 2 7 周 湘 北京市第四中学北京 1 0 0 0 3 4 摘 要 开设 校 本 生 物 学 选修 课 细胞 学遗 传 学 实验 技 术 有 助 于拓 展 学 生 的 生 物科 技 视 野 进 一 步 激 发 学 生 的 学 习 兴 趣 提 高 学 生 的 实验 和 科 学 研 究 能 力 创 新 意 识 和 实 践 能 力 培 养 学生 的 科 学 态度 和 科 学精 神 促 进 学 生发 展 介 绍 了课 程 开设 的 背 景 目标 实施 过 程 关键词 校本课程 生物学选修课 中 国 图 书分 类 号 G 6 3 3 9 1 文 献 标 识 码 A 1 课 程开 设 背景 目标 1 1 开 设 背 景 与 必 修 课 相 比 校 本 生 物 学 选 修 课 结 合 学 校 的实 验 室 设 备 条 件 在 生 物 学 的 某 个 领域选择一些与统编教材 内容 既不 冲突也不 雷同 的专题 有利于适 当地拓展 和引伸课 内学 习的相 关 内容 发挥 灵 活 机 动 的教 学 设 计 思 路 引 导 学 生 开 展 研 究 性 学 习 活 动 利 于培 养 学 生 的实 践 能 力 和创新意识 选修 细胞学遗传学实验 技术 的学生大 多对 生命 科学有极大的热情和兴趣 在完成必修课 程 的 基础 上 希 望 有 更 多 的 机 会 进 行 生 命 科 学 的实 而不 能 作 出 价值 判 断 即 应 该 怎样 的 问题 学 习 科 学史 以史 为鉴 能 够增强 学生 的社会 责任感 培养正确 的情感 态度 与价值观 当他们参 与社会 时 就能够有 意识 地规 范科学技术在社会 生活方 面 的应 用 使 科 学 技 术 切 实 地 造 福 人 类 教 学 中 结合教学 内容适 时穿插 和渗透一些现代社 会面临 的 急 需 解 决 的重 大 问题 是 必 要 的 如 水 资 源 危 机 能 源 危 机 环 境 污 染 臭 氧 层 破 坏 温 室 效 应 酸雨等 如在教学 生态系统 的物质循环 时 告 诉学生硫氧化合物会污染环境 严重危害人 们的 健康 1 9 5 2年 1 2月发生在英 国的震惊世界 的 伦 敦烟雾 事件 就属此例 再如 由 C O 等 引起 的 温 室 效 应 氟 利 昂 引 起 的 臭 氧 层 破 坏 塑 料 形 成 的 白色污染 等等 以此培养学生形成 3个观念 爱 护淡水 资源节约用水的观念 节约能源 合理利用 现 有 能 源 的 观 念 防 止 污染 保 护 良好 生 态 环 境 的 观念 强