生物科學史對中學生學科素養形成的影響

鄒純忠

發掘生物科學史的思想內涵，探索生命科學史在中學生學科素養培養的新途徑，是值得高中生物學教師研究的問題。

一、利用科學實驗故事，培養學生的科學精神

科學精神主要是個體在學習、理解、運用科學知識和技能等方面表現的價值標準、思維方式和行為規范。其中包括崇尚真知、理性思維、勇于探究等方面。在教學中，可對生物科學史進行適當的多元化的處理。例如：在必修二《基因在染色體上》一節中，可以讓四位學生分別扮演孟德爾、約翰、薩頓、摩爾根。課堂上用二分鐘的時間生動地重演孟德爾通過豌豆等植物的雜交試驗，提出了遺傳的分離定律和自由組合定律；約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”叫做基因；薩頓用蝗蟲細胞作材料，提出基因在染色體上的假說；摩爾根利用果蠅為實驗材料，證實基因在染色體上，發現了基因的連鎖互換律。以“穿越”的方式將四個不同國家不同時期的科學家的故事整合一起生動演繹出科學探究中的假說演繹法的過程。在《光合作用的探究歷程》中，以幻燈片的形式生動的演繹普里斯特利通過實驗發現植物可以更新空氣。英格豪斯發現普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功，植物只有綠葉才能更新污濁的空氣；德國科學家梅耶提出植物進行光合作用時，把光能轉化成化學能儲存起來。薩克斯證明光合作用產生了淀粉。恩格爾曼發現好氧細菌是只向葉綠體被光束照射到的部位集中，證明葉綠體是植物進行光合作用場所。美國科學家魯賓和卡門利用同位素標記法，證明光合作用中釋放的氧氣來自水。

教學中不僅讓學生學習科學技術知識和成果，掌握基本的科學方法，而且讓學生形成尊重事實和證據，有實證意識和嚴謹的求知態度；不僅讓學生學習運用科學的思維方式認識事物、解決問題、規范行為等，讓學生體會科學家百折不撓的探索精神。

二、分析科學家的實驗過程，讓學生真正學會學習

學會學習主要表現為個體在學習態度、方式、方法、進程等方面的選擇、評估與調控。包括樂學善學、勤于反思、數字學習。生物科學史就是生物科學的實驗史，它在很大程度上反映了科學家的探究活動與探究方法?？茖W研究離不開科學的研究方法，設計思路對了，實驗材料選擇正確，但沒有正確的科學的研究方法也是難以成功的。高中生物教材為我們介紹了許多的科學探究歷程中的嚴謹的研究的方法。如在《細胞膜的流動鑲嵌模型》用到的構建模型法；人類遺傳病的遺傳方式和發病率中用到的調查分析法；孟德爾的豌豆雜交實驗用到的假說-演繹法，體會提出問題、形成假設，并通過科學方法檢驗求證、得出結論的過程；薩頓觀察蝗蟲卵細胞和精子形成是用的類比推理法等等。學生從中系統學習科學家在探究過程中所采取的觀察、實驗、比較、分析、判斷、推理、綜合等科學方法。領會到科學研究的本質和科學研究的方法。

教學中教師應該注重通過對生物科學史的挖掘，培養學生的積極的學習態度和濃厚的學習興趣，培養學生良好的學習習慣、自主學習和終身學習的意識。同時教育學生了解自己學習的狀態，根據不同情境和自身實際，選擇合理有效的學習策略和方法。

三、了解科學家的探究歷程，培養學生的實踐創新精神

實踐創新主要是學生在勤于實踐、敢于創新方面的具體表現。包括熱愛勞動、批判質疑、問題解決。

在科學研究中，不但要有正確的設計思路，適合的實驗材料，好的研究方法，而且必須配合科學探究精神和獻身科學的精神。自然科學的每一個成果，都浸透著科學家們追求真理的汗水，都凝聚著歷代科學家堅忍不拔、奮力求索的精神。以達爾文為例，為了研究物種的起源，他不顧生命危險，積極勇敢探索，用了五年的時間進行艱苦的環球航海，收集了各種動植物的資料以及化石材料，出版了《物種起源》的巨著。達爾文的成就融入了熱愛科學、鍥而不舍、敢于獨立思考的科學精神，同時也體現了實事求是、嚴謹地追求科學真理的態度。許多科學發現史包含了科學家的思維、分析、假設和判斷等全過程，是科學家嚴謹作風、勇于探索的結果，這有利于培養學生嚴謹求實的科學態度，不怕挫折、困難的探索精神。

科學是在不斷質疑不斷否定中發展創新完善，亞里士多德有句名言：“思維從疑問和驚奇開始?！辟|疑是學生有了新的發現后的猜想，是學生進一步探究的驅動力，更是培養創新能力的前提。例如：因為有了生物研究者們對羅伯特森提出的所有生物都是三層結構的靜態統一模型的質疑。才有桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型。因為有了摩爾根對孟德爾的遺傳定律和薩頓假說的質疑，才有果蠅的雜交試驗，摩爾根才因此推出了遺傳第三定律；因為有了對艾弗里肺炎雙球菌的體外轉化實驗的質疑，才有赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細菌的實驗。利用這些科學史，讓學生體會科學研究的百家開放百家爭鳴的局面，既可以拓展學生的視野，培養學生的批判思維和創造性思維。

通過生物科學史的學習培養學生具有好奇心和想象力，敢于質疑，善于提出新觀點、新方法、新設想，并進行理性分析，做出獨立判斷等。善于發現和提出問題，有解決問題的興趣和熱情，能依據特定情境和具體條件，選擇制定合理解決方案，具有創新意識，能將創新理念生活化、實踐化等。

四、點評科學家的生平事跡，啟發學生的國家認同感

國家認同主要表現為個體對國家政治制度、核心價值理念、民族文化傳統等方面的理解、認同和遵從。包括國家意識、政治認同、文化自信。

科學沒有國界，每個科學家都是深深的熱愛著自己的國家自己的民族自己的人民，如果沒有這種高尚的情懷，他們將失去科學探究前進的動力和克服困難的毅力。被國際上譽為“雜交水稻之父”的袁隆平培育出的新型水稻——兩系法，被譽為糧食生產上的一次“綠色革命”，袁隆平放棄國外高薪聘請，懷著提高水稻質量和產量，為國爭光的遠大理想，留在國內從事水稻，2017年袁隆平宣布水稻親本去鎘技術獲突破；我國參與“人類基因組計劃”課題研究的新進展、新成果；1989年我國轉基因鯉魚的培育；1995年我國抗蟲基因棉花的培育成功、我國生態農業取得的成就等。愛國主義是每一個公民應有的基本素養，培養學生的愛國主義是學科教學的重要環節。教材中根據內容的特點安排了多處我國生物科學的成就，為教學提供了不可多得的德育素材。教師應不失時機地把握好，以幫助學生增強愛國信念，激發學習熱情，提高學生學習的積極性和主動性。

通過學習讓學生了解國情歷史，維護民族團結、社會穩定和國家統一；熱愛祖國，認同國民身份，對祖國有強烈的歸屬感；自覺捍衛國家尊嚴和利益等。熱愛中國共產黨；理解、接受并自覺踐行社會主義核心價值觀；具有中國特色社會主義共同理想，有為實現中華民族偉大復興中國夢而不懈奮斗的信念和行動等。了解中華文明形成的歷史進程；承認和尊重中華民族的優秀文明成果；理解、欣賞、弘揚中華優秀傳統文化和社會主義先進文化等。

五、學習科學家之間的真誠合作，培養學生的社會責任感

社會責任主要是個體處理與他人（家庭）、集體、社會、自然關系等方面的情感態度和行為表現。包括誠信友善、合作擔當、法治信仰、生態意識。

任何一項科學研究不是哪一個學者孤軍作戰，不是單獨一個學者的成就。牛頓曾說過：“如果我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上?！边@里的“巨人”指牛頓力學來源于伽利略、哥白尼、開普勒牛頓在系統地總結了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了萬有引力定律和牛頓運動三定律。而在生物領域的研究中，往往很多研究成果，都是科學家們精誠合作的結晶。例如：《DNA的雙螺旋結構》的研究者克里克、沃森的團結合作在科學史上成為典范，他們國籍不同，性格各異，但為了科學事業，為了共同的理想追求，默契配合，開辟了分子生物學的新紀元，對我們的學生進行合作意識的培養與教育起了很好的作用。

通過學習培養學生積極參與社會活動，具有團隊合作精神；對自我和他人負責；崇尚自由平等，堅持公平正義；熱愛并尊重自然，與自然和諧相處；保護環境，節約資源，具有綠色生活方式；具有可持續發展理念和行動等。

生物科學史以生物學的發現、探究、質疑、修正、發展等為題材，反映了生物科學的研究歷程，教師在教學中深入挖掘整理生物科學史的豐富資源，不僅僅只是為了擴大學生的知識面，更重要的是為了培養學生的科學素養，借此激發學生探索生命奧秘的興趣和熱情，從中學習和領會科學的思維、工作方法，培養科學態度和科學精神。這些可以讓學生更加深刻地理解生物學知識，更加有效地學習科學研究的方法，激發求知欲，培養創新思維，樹立起正確的人生觀、世界觀，形成良好的道德品質，提高學生的學科素養。

責任編輯邱麗