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生物科学史实与生物教学

[日期:2016-03-16] 来源:中学生物学 2016年2期  作者:朱巧干 陈洪根 [字体: ]
  在生物科学发展过程中,不少科学家可谓耗尽了毕生的精力,硕果累累的同时也为后人留下了许多动人的史实:有的是构思缜密独特的实验,有的是令人荡气回肠的史话,有的是日常中孜孜以求终获成功的范例,当然也有多种因素造成的失败及至悲剧等。如今,这些科学史实不少已成为传播久远、影响重大的故事与佳话。教学实践表明,在课堂教学中教师把握契机,适时运用生动、感人的科学史实故事对学生进行渗透、灌输,往往能收到奇特的效果。 
  1 培养崇尚科学──血染的实验报告介绍 
  孟德尔8年的豌豆杂交实验、达尔文5年的环球考察是他们揭示遗传的基本定律、生物进化论的重要里程碑,他们的成功与他们对科学的执着与挚爱密不可分。为了培养学生崇尚生物科学,每当讲到这部分内容,笔者对历届学生讲得最多的就是关于美国科学家卡尔·施密特的真实事例:有次在观察一条美洲蛇时,他不幸被蛇咬伤,由于受当时当地条件限制,不可能进行有效治疗。在生命的弥留之际,他以惊人的毅力记录下自己被毒蛇咬伤后的反应:“体温迅速升到39.5℃”“胃剧痛、燥热、耳鸣”“睁眼时眼皮痛”“四小时后,我的创口、鼻子、嘴开始出血”“视力开始模糊了,都快看不见体温表了,情况非常糟糕”。最后,他这样记录到:血从鼻子和嘴里流出来,软弱无力,但疼痛感消失了,估计可能是脑部开始出血了……在生命受到严重威胁之时,他首先想到的是自己怎样能为人类做好蛇毒发作后的第一手资料记录,为将来的攻克做好铺垫。可以说,他把自己的全部奉献给了人类,这记录就是用血和生命书写的。每当笔者讲到这方面事例时,教室里鸦雀无声,学生无不动容,之后又啧啧称赞。不少学生感叹到:科学真正是至高无上的,许多前人为了科学可以献出一切,甚至生命,而当代科学的发展,就依靠我们这代人了。 
  在教学过程中,教师借助教学过程的点滴细节和微妙处理可以净化学生心灵,既避免了长篇大论的说教,也可潜移默化地修炼学生崇尚科学之德,培养学生探索求真的科学精神和科学态度,从而为他们掌握、利用、探索生物学的奥秘做好铺垫。 
  2 注重学以致用──噬菌体的应用介绍 
  学生怀着极大兴趣来学习生物课程。如果教师在教学中只一味地讲授枯躁的知识,必然使学生对学习失去了兴趣。教师要让学生感觉到他们学习的东西在实际生活中有用处。如,每当讲到噬菌体侵染细菌的实验时,笔者都会举如下事例:1985年5月26日深夜,上海的一位叫邱财康的炼钢工人被超过1 000℃沸腾的钢水严重烧伤,急送医院抢救。不久,创口上出现了一层淡绿的颜色,这是一个危险的信号,它意味着一种生命力很强的细菌──绿脓杆菌开始在创面上繁殖了,如果绿脓杆菌进入血液,生命就十分危险。当时对付绿脓杆菌只有一种抗菌素──多黏菌素,经飞机从广州调来了多黏菌素后,绿脓杆菌很快被打退。但不久,创面上又重新出现了绿色的脓液,绿脓杆菌又重新繁殖起来了,这说明绿脓杆菌对多黏菌素已经产生了抗药性,抗菌素已失去了作用。这时,医生们向细菌学家求援,细菌学家立即投入战斗──寻找绿脓杆菌的噬菌体!先在患者的脓液中寻找未果,后发动医学院的学生从粪池中寻找,终于,一滴含有噬菌体的滤液滴入长满绿脓杆菌的混浊培养液中,立刻就转成清澄透明,制服绿脓杆菌的武器终于找到了,邱财康得救了! 
  教师提出问题:多黏菌素一开始能制服绿脓杆菌,为什么后来不能?噬菌体与细菌是什么关系?噬菌体为什么能对付细菌?其原理是什么?这么重要的噬菌体最早又是怎样发现的呢(这又可以引出科学发现的一段佳话)? 
  每当讲到达尔文进化理论、生物种间关系、DNA是遗传物质的证据时,都会引用上述故事。学生们一个个凝神定气,一双双目光聚焦讲台,其情其景真让人感动。“粪池中的东西也能救命”,这对学生的影响太大了。他们感慨:这个世界看来永远是未知大于已知,值得我们去探究的东西太多。其实,只要留心观察积累,生活中这样的事例太多了:如罐头食品的盖上往往印有“如发现盖子鼓起,请勿选购”的字样;使用加酶洗衣粉时需要用温水;不适宜在林中进行晨练,等等。 
  如果教师能常选取身边的生动事例教育引导学生,无疑学生学习时就有了更大的动力,所学知识也会更加鲜活、牢靠。 
  3 剖析热点事件──提升学生学科悟性 
  生活中重大的公共事件往往给人类带来非常巨大的影响,人们对此做出的思考是深刻与长远的。近年来,我国遭遇了几次惨痛的巨大破坏性地震事件,人们不得不总结、思考地震中的一些现象。课堂上,教师可以这样引导:(1) 人们对历次震后的救援工作进行总结,发现不同类型的人在遭遇绝境时,身体的抗击能力不同。如在地震发生后200多h,仍有一些生命被救出,但这些救治对象中,老年人特别多。你能总结出老年人耐受性更强与细胞代谢知识的关联吗?(2) 可从这种现象联系细胞分裂的相关知识吗?(3) 地震后十多天后才发现许多尸体,由于高温等环境因素的影响,当发现时,这些尸体有不少已无法辨认,你能运用所学知识解决这一问题吗?(4) 震后某些地区人口密度大量下降,联系种群数量特征,如何分析?(5) 地震的发生往往与其他恶劣天气相伴而行。如汶川地震时,灾区雨水频繁,大到暴雨的天气时有出现,人们常常饥寒交迫。此时,人体参与调节的主要激素有哪些?(6) 在地震发生时和发生后,不少动物的生存也面临严重威胁。在一个气候和环境多变的灾区中,有利于生存和发展的种群有什么特点? 
  客观地说,上述问题涉及的知识背景并不复杂,但如果教师将这些与给人类带来重大灾难的地震相联系,参与热情高涨。在同学讨论与老师的点拨下,学生基本都能解决这些问题。教学过程中,教师如果能常让学生积极主动关注身边的“生物现象”,用生物学的观点“剖析生活”,可以提升学生用生物学观点思考问题的意识,提高学生的认知水平,培养其对生物学科的悟性,对生物学科成绩的提高和生物学素养的开发与提升,都裨益非浅。 
  4 从生活实际中发现、体验科学──胰岛素及其分泌器官的发现介绍
  探究能力早已被列为从事现代科学活动所必备的最为基本的素养之一,而观察则是探究最基本、最重要的形式。关于糖尿病的发现,就有这样一段科学佳话:1889年夏季的一天傍晚,德国斯特拉斯堡的医院里,一位年轻的医生正在散步。忽然,他看见附近有两滩尿液,一滩上招惹了不少蚂蚁,而另一滩上却一只也没有。这个现象引起了他的极大重视。经过一番打听,原来是生理学家敏柯斯饲养的狗所排的尿。冯末林医生取了尿液作了试验,发现吸引蚂蚁的尿液中含有糖分,而另一滩却没有。他把这个结果告诉了生理学家,这使得生理学家也大吃一惊,因为生理学家把一只狗的胰腺割去了,另一只没有割去。也许,没有这位德国医生的偶然发现,这一科学成果的取得尚需一段时日,人类饱受糖尿病折磨的历史要延期多长也不得而知。 
  学生如果能联系生活现象,进而善于透过现象看本质,学习效果就会更加理想。其实,生物科学并不如原来所想象的那样高不可攀,它就是那么普遍与客观地存在与现实生活之中,时刻影响着人们的生活。教师要教育学生善于观察、分析、探究生活琐事背后的生物学原理,可以使学生对所学内容多一份理性的思考。昙花一现、望梅止渴、万紫千红不都蕴藏着一定的生物学知识吗? 
  5 新课导入与结课──色盲发现介绍 
  兴趣是学生学习的内在动力,一些最终取得成功的科学史实本身就很耐人寻味,具有很强的故事性和趣味性,可充分激发学生的好奇心和求知欲,这样就为本节课的学习做好了心理铺垫。例如,在学习伴性遗传时,笔者总是先介绍英国科学家道尔顿发现色盲症的故事,使学生对本节课的学习一开始就充满了浓厚的兴趣。在“性别决定和伴性遗传”这部分内容结束后,可以插入史料“英国皇家血友病史”:英国的维多利亚女皇夫妻都不患血友病,他们育有两个儿子和四个女儿,大儿子因患血友病早夭;另一个儿子健在并继承了皇位;有两个女儿分别同正常男人结婚,各生有一个女儿,其中一个与沙皇尼古拉二世婚配,生下一个患血友病的儿子;另一个嫁到西班牙皇室,也生了个血友病的儿子。从此,俄国的罗曼诺夫家族和西班牙的巴本家族都因娶了维多利亚女皇的外孙女而造成了血友病的遗传。在听完这段生动真实的史料后,教师要求学生运用伴性遗传的理论知识,画出遗传图谱并作出相应解释,事实证明,学生不但积极性非常高,而且所做遗传图谱也非常正确。 
  一节课的成功与否与课的导入密切相关,特别是那些较为枯燥的内容。教师如果采用常规的方法引入,课堂气氛沉闷,学生兴趣寡然,效果可想而知。上课时,教师先选讲一些小故事,避免了一些知识内容的平铺直叙和枯燥抽象,既可以让课堂生动有趣,又可以使学生增长知识,然后再根据故事情节进行设疑,还加深对相关知识的印象和理解。 
  生物学在其慢长的发展过程中,前人有许多经典的研究和发现,生物教师要善于挖掘、发现和利用这些科学史实故事,让这些沉睡的故事焕发出新的活力。
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