生物科学史提高生物科学素养

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【摘要】本文通过提供生物学发展史相关资料，帮助学生掌握生物学的基本原理和生物学核心概念；学生通过分析生物科学史中实验的发展过程呈现的思维与方法，学习科学探究方法与技能；学生了解生物学发展史中科学家勇于探索的精神、坚持不懈地努力和实事求是的科学态度，形成科学的态度和价值观。

【关键词】生物科学史;生物科学素养;核心概念

提高每个高中学生的生物科学素养是课程标准实施的核心任务。通过学习生物科学史对提高学生的科学素养是很有意义的。我们发现，很多学生在新课学习中一知半解，对生物学的核心概念只知其一不知其二，缺乏对生物学内容和方法的深入了解，没有情感态度价值观的体验，更无从谈起如何应用生物学。这一现象说明我们的学生在生物科学素养上还有待提高。新课程改革要求生物教学以学生发展为本，以学生为教学主体，以学生实践训练为教学主线，以学生能熟练应用所学知识技能解决实际问题为教学目标，启发引导学生自主学习、合作学习、探究学习。在新一轮“7选3”的课程改革背景下，如何适应新课程改革，将科学史的教育融入日常教学，需要我们在实践中积极进取、勇于创造和探索。本课题就是通过学习生物科学史来提高学生的生物科学素养，走出“头痛医头，脚痛医脚”的误区，从根本上提高学生的生物科学素养。

一、研究生物学核心概念的发展史，掌握生物学核心知识

生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律。学生应获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、基本原理和规律，对生物学的整体画面有一个大致的了解。高中生物中存在大量的核心概念，通过对书本原有的发展史或教师提供相关发展史中重要内容的分析，学生对相关核心概念会有深入而细致的理解，掌握核心概念就水到渠成。典例：提供细胞膜的流动镶嵌模型建立过程中的相关实验，学生就能自主分析细胞膜的成分和特点。材料一：①1859年，E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，越容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，越不容易穿过膜。你从以上实验中能得出什么结论？学生结论：细胞膜的组成成分中可能含有脂质。材料二：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理，细胞膜被破坏。你从以上实验中能得出什么结论？学生结论：细胞膜的组成成分中含有蛋白质。教师补充：后来现代研究应用化学手段分析表明质膜的主要成分是脂质和蛋白质另外还有少量糖类。组成膜的脂质中磷脂含量最多。材料三：科学家将人红细胞的细胞膜中的脂质分子抽提出来，并将它在空气—水界面上铺成单分子层，发现该单分子层的表面积相当于原来红细胞表面积的两倍。这说明了什么？学生结论：细胞膜由两层磷脂分子构成。指导学生阅读书本中关于细胞膜中磷脂分子、胆固醇和蛋白质的运动情况。材料四：冰冻蚀刻电子显微法显示的细胞膜图学生结论：蛋白质镶嵌、覆盖、贯穿在磷脂双分子层中。材料五：人鼠细胞杂交实验（带不同荧光标记的细胞融合后荧光的变化）学生结论：细胞膜上的蛋白质分子可以运动,细胞膜具有流动性。这些材料的提供帮助学生对流动镶嵌模型有了更加深刻的理解，对细胞膜的特点有了更深入的掌握。另外如酶的概念，书本中关于酶本质的探索能帮助学生深入理解酶的本质，而不是简单的记忆。教师提供光合作用的简单发现史能够帮助同学们深入理解光合作用的总反应式，区分光反应过程和碳反应过程的重要步骤，从中分析得出能量转换的形式，并且理解各内外条件对光合作用的影响。高中生物课堂中应该给学生提供机会，让他们了解现代生物学的进展，了解现代生物技术对人类社会和人们生活的影响。只有深入了解生物学知识，学生才具有在现实生活中运用知识的能力。

二、分析生物科学史中呈现的思维与方法，学习科学探究方法与技能

科学探究是学生学习科学的有效方式之一。学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识，领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能，包括：提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。科学思维的方法包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。科学的思维习惯不是科学家所特有的，是每个人可以掌握也应该掌握的技能。一个人一旦掌握了这些技能，无论对当前的学习还是今后从事工作都终身受益。高中生物内容中有着丰富的体现科学思维和方法的素材。以“证明DNA是遗传物质”的发现史和孟德尔的分离定律为例分析科学方法与技能。学生在学习孟德尔的遗传实验过程中，体会到假说演绎法的本质，并能将这个方法应用到实验中去。科学探究更重要的是在于它的过程而不完全是结果。要让学生学会科学探究的一般方法，亲身体会科学家是如何困惑于问题，如何假设问题的“答案”。考虑从哪些途径去解决问题，并以此渐渐地养成探究的态度、方法和思维。逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力。

三、了解生物科学史中事件的发生过程，形成科学态度和科学的世界观

科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯。科学史就是一部科学家的思想史。这个过程中展示了科学家们不同观点间的争论和实验不断证明的过程。哲学认为，事物是客观存在的，不以人的主观意志为转移。生物科学需要养成质疑、求是、创新的科学态度。酶的发现史中，李比希和巴斯德之间争论发酵是酵母细胞还是细胞内的物质造成。最终毕希纳用实验证明了李比希的观点。这些探究科学问题中的争论和思考是科学研究过程中存在的正常学术交流，能够不断推动生物科学向前进步。说明实验科学需要有强有力的证据来证明假说。同时也使得同学们体会到即使是当时的微生物方面的权威，巴斯德的观点也有可能是错误的，科学是不断在进步和发展的。学习生物科学史中的这些事件，科学家百折不挠的精神，探究过程的艰辛，对培养学生的精神品质有一定的帮助。笔者在开设选修课时，设置“生物学家的科学史”这一研究性学习。学生以小组的形式完成，进行了一定的分工合作。这个过程中不仅培养了学生收集和处理信息的能力，还使得学生在收集资料的过程中感受到科学研究过程中克服困难，坚持不懈的精神。例如孟德尔小时候家境贫寒，有时他甚至整天饿着肚子听课，依靠做家庭教师的收入，总算修完了一定的学业。后来做了修道士，仍在教堂后面的空地上进行他的实验。不顾别人的冷嘲热讽，十多年的研究结果一直到去世后才被人们接受，这样的境况下仍能坚持自己的探究之路。在开设的“植物向光性实验研究实践”中，学生以小组为单位进行实验研究，进行观察、记录、整理实验结果、定期汇报等过程，不仅使得学生学习科学的观察方法，而且要养成实事求是的科学态度。实验中出现的意外情况，实验失败总结经验都属于宝贵的财富。科学的世界观认为世界是能够被认知的，科学知识是不断变化的科学知识的主体具有连续性和稳定性。把科学态度与价值观目标和科学知识目标有机地结合在一起激发学生学习的动力。它不像知识一样学生可以直观学习，所以需要在日常教学中通过资料收集和活动来体验与内化。

参考文献：

[1]《普通高中生物课程标准（实验）》，人民教育出版社，2003年4月第1版

[2]马扎诺等.有效的课堂教学手册，教育科学出版社，2008年11月第1版

[3]童富勇.浙派名师新课程课例精编，2005年7月第1版

[4]张大也.新课程背景下进行生物学史教学的意义，生物学教学，2009年第1期

[5]王永胜等.生物学核心概念的发展，人民教育出版社2007年9月第1版

作者:包燕红 单位:浙江省杭州市萧山区第九高级中学