林细富

摘 要： 生物科学史是生物学家思维与智慧的结晶，蕴含丰富的科学思想、科学探究方法等教育资源。本文就运用生物科学史从知识构建、能力培养、情感态度与价值观教育三方面培养学生的科学素养。

关键词： 生物科学史 知识构建 能力培养 情感态度与价值观教育

高中生物新课程标准提出“生物科学素养”是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学知识，探究能力，以及相关的情感态度与价值观。它反映了个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和相应水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。而过去的生物课程过于偏重知识要求，忽视情感与价值观；强调结果，忽视过程；注重科学，忽视技术。这或许是我国公民科学素养较低的原因之一。新一轮课程改革了解了原有生物课程的不足，明确将提高学生的生物科学素养作为课程的基本理念之一，并作为实施课程标准的核心任务。

培养生物科学素养的教学途径多种多样，但运用生物科学史是最好的策略、方式之一。生物科学史是以生物科学产生和发展的过程为轮廓，生动地描述科学家进行科学探索的过程和方法，呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观，是一门充满生命力的科学史。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。因此，生物科学史对培养学生的生物科学素养有重要教育意义。在生物教学中，教师可通过生物学史展示生物学家的探究行为，使学生能主动地获取科学知识，体验科学过程与方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养学生的科学素养。下面就笔者在教学中如何运用科学史培养学生科学素养展开论述，供同行参考。

1.运用生物科学史，建构生物学知识

生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律，让学生掌握一定的生物学知识，既是生物课程所规定的基本任务之一，又是学生具备生物科学素养的基本要求和标志。如果教师只注重科学知识传授，而忽视概念、理论的建构过程，则学生只会死记硬背知识，而不能深刻理解和掌握科学原理或方法。通过科学史中对一些经典实验和逻辑分析再现，可以让学生体验生物学知识的形成过程，从而理解生物学概念、原理的来龙去脉。这样的教学既传授了知识，更培养了学生的科学思维。例如在讲授“光合作用的探究历程”时，老师通过实验引导学生探索光合作用的原料、产物和条件，实际上是重复英格豪斯、萨克斯及鲁宾和卡门等科学家的研究方法，从而建构了光合作用的概念。这段科学史的研究和学习不仅有助于学生更好地认识光合作用的实质，而且有助于他们体会科学家的思维过程及科学发现的艰难过程。

又如必修1模块中的“生物膜流动镶嵌模型”一节对生物膜结构的探索过程，如果教师直接将生物膜流动镶嵌模型的内容告诉学生，则学生会感到枯燥无味，对这个模型也很难理解，这样会走上死记硬背的老路。因此，运用科学史中材料设计问题串，引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论。如：（1）细胞膜的什么成分组成的呢？（介绍欧文顿的实验和推论）你认为欧文顿的推论是正确的吗？细胞膜中除了有含脂质外，是否还有其他成分呢？（课件展示脂双层图片）（2）脂质和蛋白质是如何形成膜的结构呢？（讲解两位荷兰科学家的实验，得出“细胞膜中的脂质为连续双层”的结论）（3）对罗伯特森电镜观察到细胞膜的结构，让你推测，你会推出什么样的结论？（图片展示电镜下细胞膜的结构）（4）罗伯特森提出的“三明治”结构模型，认为是静态的刚性的结构，你觉得该结构模型有什么不足？（课件展示草履虫的运动和细胞分裂）（5）对于荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验观察到怎样的动态现象？说明了什么结论。（动画播放融合实验，指出细胞膜具有一定的流动性）在上述问题串的分析讨论之后，生物膜流动镶嵌模型已经呼之欲出了。教师可让学生归纳总结流动镶嵌模型的基本要点，再呈现生物膜的结构模型示意图，结合该图阐述流动镶嵌模型的基本内容。在此认知过程中，学生宛如亲历科学家探索的历程，在解决问题的过程中修正原来不正确的概念，构建科学的概念，这样构建起来的概念才会有效地整合进学生的知识框架，内化为学生的经验，成为进一步学习的基础。可见，运用生物科学史对学生构建生物学知识，培养学生的生物科学素养具有重要作用。

2.运用生物科学史，培养学生探究能力

学习科学应该是一种积极主动的过程，探究是学习科学的重要途径之一。把教材中科学的经典的实验设计成课堂可以探究的问题，让学生亲身体验和感受科学家是如何困惑于问题，如何假设问题的“答案”，考虑通过哪些途径解决问题，并由此渐渐养成探究的态度、方法和思维的品质。例如：关于“生长素的发现过程”可以利用教材中的材料，设置探究实验。（1）设计实验探究胚芽鞘的向光性与什么部位有关？（2）设计实验探究胚芽鞘的感光部位是尖端还是尖端下部？（3）如何设计实验证明造成胚芽鞘弯曲生长是一种化学物质？通过上述实验设计与思考，引导学生掌握生物科学研究的一般方法，即：发现问题—提出问题—作出假设—实验验证，在引导学生步步深入探究的过程中，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，与此同时，学生在探究过程中体验到成功的喜悦，激发了他们的学习兴趣，拓展了他们的思维方向。

例如“促胰液素的发现”的科学史蕴含了科学发现的思想与方法，是开展探究活动的良好素材。在课本的资料分析中，法国学者沃泰默做了这样一个实验：把稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内，发现会引起胰腺分泌胰液。若直接将稀盐酸注入狗的血液中，则不会引起胰液的分泌。英国的科学家斯他林和贝利斯读了沃泰默的论文后，却大胆地作出假设：沃泰默所做实验的现象不是神经反射而是化学调节——在盐酸的作用下，小肠黏膜产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随着血流到达胰腺，引起胰液的分泌。于是教师可引导学生探究讨论以下问题：（1）如何通过设计实验证实斯他林和贝利斯的观点的正确性？（2）如何才能否排除盐酸能促进胰腺分泌胰液的可能性，增强实验的说服力？如果不能，那么怎样设计实验排除盐酸的干扰？以上探究活动，可以让学生置身于科学发现的历程中，体验科学发现的过程，培养科学素养，激发学生的创新思维和探究动力。

3.运用科学史，开展情感态度与价值观教育

生物学的科学发展史就是一部生物学家勤奋治学、严谨创新的科学探究史，任何科学上的重大发现都是科学家在“实事求是，不屈不挠”的科学精神指导下取得的，其人格魅力及科学成就对学生而言具有积极的榜样作用。科学史的介绍可以潜移默化地使学生受到感染，有效培养学生乐于学习生物科学，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神。如在“关于酶本质的探索“的资料分析中，巴斯德和李比希双方各持不同观点，相互争执。巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用；李比希是化学家，倾向于从化学角度考虑问题。他们的争论促使后人把对酶的研究的目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更有的放矢。毕希纳受限于技术的困惑，最终萨姆纳历时9年用正确的科学方法，坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来。教师引导学生分析这些资料，让学生了解有关科学知识的形成过程，并在此基础上接受科学精神的熏陶：在科学研究过程中，不要迷信权威，应该在对实验事实进行严密分析的基础上，大胆探索，勇于创新。通过对科学史的学习，在激发学生对科学探究兴趣的同时，培养学生勇于存疑、敢于探索、实事求是的科学精神，以及学生的科学素养。

新教材中生物科学史的生动有趣，充满智慧故事呈现，有利于教师创设情境，让学生从初级的“有趣”变为乐于探索的“乐趣”，激发学生学习生物学的兴趣，形成正确的情感态度与价值观。如在学习“伴性遗传”时，教师通过绘声绘色地讲述道尔顿发现色盲的故事，道尔顿虽然不是生物学家和医学家，却成了第一个发现色盲的人，也是第一个被发现的色盲病患者。学生不由自主地产生许多质疑，充分调动学生学习本节课的兴趣。于是教师便引导学生思考：从道尔顿发现红绿色盲的过程中，你获得了什么样的启示？在课堂分析过程中学生逐渐体会到道尔顿不放过身边的小事，对心中疑惑进行认真分析和研究，同时道尔顿勇于说出自己是色盲患者，并将自己的发现公之于众。道尔顿这种认真的科学态度及献身科学、尊重科学的精神值得大家学习。通过这段科学史的学习，引导学生从兴奋的激情状态回归到理性的思考状态，很好地培养学生的生物科学素养。

正如美国著名科学史家萨顿所说：“科学史能帮助我们达到教学的主要目的，能说明科学之意义，科学之功能和方法，科学之逻辑的、心理的和社会的含义，科学之深刻的人性，以及科学对思想净化和文化整体化之重要意义。”高中教材中生物科学史不仅记载生物科学知识的形成过程，而且蕴含着科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度，以及勇于创新、善于合作和无私奉献的科学精神。运用生物科学史教育，有利于学生建构生物学概念、原理；用科学史创设生动具体的学习情景，不仅培养学生科学的探究能力，而且培育正确的态度情感与价值观，从而有利于学生科学素养的形成。

参考文献：

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