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高中生物学教学中渗透科学史的几点建议

[日期:2017-02-16] 来源:《生物学教学》2017年第1期  作者:王国庆 翟林 [字体: ]

    摘要  在高中生物学教学中渗透科学史是把握科学本质和课程标准的要求,建议教学中对科学史进行适当的补充和延伸,传递真实的科学信息,体现艰辛科学发展过程,把握科学史的价值取向。

    以科学史为载体学习生物学内容,是一个探本朔源的过程,是对科学本质的还原。科学史不仅回答了“是什么”的问题,同时回答了“怎么来”的问题,与纯粹的结论性知识比起来增加了对科学过程的体验与对科学精神的感受。据对广东省某地区5所中学的调查,发现经过生物科学史的学习,有80%的学生学习生物的热情“有所提高”,说明生物科学史有利于提高学生学习生物学的兴趣。因此,生物学教师应该充分利用生物科学史这样的教学资源来展开教学,本文对此提出以下四点建议。

1对科学史进行适当的补充和延伸

    补充和延伸。例如,DNA双螺旋结构模型的建构过程:腺嘌昤的量等于胸腺嘧啶的量,鸟嘌昤的量等于胞嘧啶的量,这些信息在教材中只提到是从生物化学家查哥夫手中获得的,但他是如何得出此结论的呢?教师在这里可以添加与此相关的“四核苷酸假说让位”的内容;在遗传信息的携带者一核酸这一节中基本不涉及科学史的内容,教师也可借助史实引导学生分析探究核酸的发现过程,既可满足学生的求知欲,提高学生的思维能力,又加深了学生对核酸的认识。

    值得注意的是,补充和延伸要建立在适当的基础上,不可盲目堆积所有的生物科学史内容,教师要进行筛选,选择那些在产生目前最合理的科学理论中起推动或支撑作用的关键“子结论”。

    例如,在生物进化论的建立过程中,布丰、拉马克、马尔萨斯、达尔文、华莱士等科学家都或多或少提出过一些进化的观点,如果不加筛选,把所有科学家的观点都一一讲解,不仅加重了学生的学习负担,而且弱化了教材中的重点知识。通过对比,可以发现马尔萨斯的《人口论》中提出的观点,即生物过度繁殖、资源有限引起的为生存而斗争的论述,为达尔文提供了用自然选择解释进化的支撑,建议教师在教学中适当补充,并做到详略得当,详在教材中承载重点知识的科学史,略在补充和延伸的科学史内容,切忌追求“史”的形式而舍本逐末。

2传递真实的科学信息,树立正确的科学观

    对于科学信息,包括科学家在科学史上的地位与评价、对某个实验的评价、某个科学结论等,一定要传达到位且真实可靠,保证课堂教学的权威性,有利于学生形成正确的科学观。

    例如,列文虎克是显微镜的重要发明制造者、一个自学成才的科学家,他对微生物与血液循环的研究很有名,而在教材中给他的定位是“著名磨镜技师”,致使部分学生不容易接受一个磨镜技师能够“观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等”这样的事实,一定程度上贬低了列文虎克在生物科学史上的地位,此时教师应当对学生进行正确引导,给学生呈现真实的科学信息,并尊重科学家。再如,某教师在讲解完格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌转化实验后,为了体现科学精神的教育,补充道:做科学一定要有坚持不懈的精神,如果格里菲斯能继续坚持深入研究,也许得出结论的人就是他了。这样的评价是没有事实根据的,事实上他并不是不坚持研究,而是似乎并没有认识到他的观察中有遗传物质的传递,才没有对细菌株的转化现象做进一步研究,而且他因实验室被炸毁而身亡,甚至没有能在生前看到他的工作最终表现出来的意义。这样凭空或者凭感觉对科学家进行的评价,即使是出于好的教学目的,从长远来看,建立在错误的事实基础上,再好的教育也达不到最终的教学效果。

    另外,对于一些还在发展的理论,如生物进化论等,教师要做恰当的引导:课堂所传递的科学信息并不是永久的真理,要让学生认同科学信息还存在着争论,还需要后代去探究与修正,科学永远在发展。

3体现科学过程的艰辛

    生物科学的每一项成果几乎都经历了许多次失败或推翻才得以建立,常常是经过几代人的努力完成的。教材中基本完整展示一个科学研究过程的情形并不多,且内容大多都是有利于推导出结论的科学史,对于科学家失败的经历和学术争鸣案例,以及受时代的研究技术、科学方法、学术环境等条件的直接影响和限制的内容则很少。甚至有的教师还会根据已知的正确结论的推导过程与一些看似简单的实验,传达出“做科学家很容易”“人人当科学家”的观念,影响了学生对科学本质的把握。对教师而言,不应该把科学简单化,不应该只看到结论而忽略过程和影响,要引导学生站在历史的高度,以发展的观念去正确看待科学家的工作对当时科学、社会、生活以及人们思维方式造成的影响,重要的是教给学生科学的态度和技能。因此,适当介绍一些错误、倒退、限制因素的科学史,让学生体会科学过程的艰辛与曲折,并感受科学精神的伟大是很有必要的。

    例如,在学术争论上“不同学派的理论在经受实践、历史的检验以后,不断地修正错误,也可以相互取长补短,统一认识后达到更高层次的完善”。如“预成论”与“渐成论”,“用进废退”与“自然选择”等,这些不同的争论都是科学过程的一部分,也应该成为学生领悟科学的共同体,从而使学生体验科学的复杂性,而不是单一性结论;一些错误的科学结论如“四核苷酸假说”,生物膜静态结构的提出等,其中有的是在实验技术进步或者其它学科发展后得到纠正的,有的是在科学家质疑、不断追求真理等科学精神的推动下得到发展的,这些错误的出现与解决也是科学过程的一部分,是不可磨灭的科学史,带给学生的是科学精神的熏陶、对生物科学发展需要实验技术与其他学科支撑的认同。

4把握科学史侧重的价值取向

    高中生物学教材中不同的模块对生物科学史的价值取向是不一样的,拓展阅读材料(包括科学家访谈、科学家的故事、科学前沿、科学史话)往往侧重的是人文价值取向;教师课堂教学的课程资源栏目(正文、资料分析、问题探讨、习题等)往往侧重的是生物核心知识价值取向与探究价值取向(包括科学方法和体会探究)。教师可以灵活应用教材中的内容进行教学,但不要违背教材编写的价值取向。

    例如,邹承鲁院士的访谈侧重的是求真、创新、坚持等人文精神的价值取向,资料分析“细胞核具有什么功能”侧重的是生物核心知识与探究的价值取向。若没有把握住相关科学史的价值取向就会适得其反,事倍功半。例如,在“孟德尔的豌豆杂交实验节的正文中,虽然对孟德尔的生平做了简单的介绍,但毫无疑问本节的重点是他的科学方法,有的教师没有抓住其侧重点,而又想突出科学史教学,就对孟德尔的生平做大肆的讲解,从他出生贫寒再到怎么做了修道士再到怎么开始了科学研究这样一个详细的过程,花费了大量的课堂时间,可谓舍本逐末。当然,孟德尔的生平并不是不介绍,而是要简略,他的性格爱好、奇闻趣事、家庭教育背景可通过微信、微博等平台以课外拓展的形式做详细的介绍,这样既有利于教学任务的完成,又满足了学生对科学家的好奇心。

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