新課程背景下高中生物科學史的應用研究

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摘要：生物科學史在人教版高中生物學教材中具有重要的位置，其內容豐富、系統，富有科學性和哲理性，是重要的生物學教學資源。從生物科學史的組織形式、教學價值和對教學的啟發3個角度闡述了生物科學史的教學價值。

關鍵詞：生物科學史；生物學教學；探究

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》在實施建議中明確提出，教師應充分利用科學史來開展教學。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的思路和方法，學習科學家獻身科學的精神，對提高學生的生物學學科核心素養具有重要的意義。新課程改革的背景下，探究科學史的教學現狀和應用價值，對當前生物學教學研究及培養學生的核心素養具有積極意義

1.生物科學史的組織形式

人教版高中生物學教材在內容的選取上，除注重基礎知識的呈現外，還融入了大量的生物科學史，是一部生動的科學史教材，教材的這種編寫方式既體現了生物科學獨特的魅力，又將核心素養貫穿其中，為教師的教學設計和知識延伸提供了良好的素材和空間。從數量上看，生物科學史資料在人教版必修1，2，3和選修1，3中的分布見表1，符合學生的認知規律，不僅有助於學生理解抽象的知識，還能激發學生的學習興趣。

表1生物科學史在各模塊的分布模塊

從形式上看，有學者將其分為3類：（1）通過插圖和教材正文呈現；（2）通過資料分析的形式呈現；（3）通過科學史、科學家的故事、科學前沿、問題探討等方式呈現。從內容上看，可分為展示科學精神、展示知識發生過程、展示科學研究方法等方面3）。顯然，生物科學史並非處於可有可無的地位，而是一種重要而豐富的教學資源，具有獨特的教學價值。

2.生物科學史的教學價值

2.1巧用科學史，梳理學科知識脈絡

人教版教材在編排上有一鮮明亮點，即每一個模塊都以「科學家訪談」開啟模塊的學習。以「科學家訪談」開篇，通過對話、插圖的形式展開對生命現象或學科領域探討分析，使神秘的科學走進學生的生活，不僅能夠拉近學生與生物學的距離，消除學生對新知識的恐懼感，還能降低知識的「起點」。每個模塊的「科學家訪談」都是精心編排的。例如，《生物·必修1·分子與細胞》中「探索生物大分子的奧秘-與鄒承魯院士的一席談」，就以蛋白質為切入點，告訴學生生命科學的問題都要到細胞中尋找，而細胞生命活動規律的闡明又必須建立在生物大分子結構和功能的基礎之上。以輕鬆平和的訪談方式，點明必修1模塊的知識脈絡是圍繞細胞與分子展開對生命的探索。教師若能組織學生認真閱讀、思考這篇「科學家訪談"，必定能調動學生的學習積極性，讓學生能初步建立起必修1的知識框架，加深對模塊知識的認知與理解。

2.2活用科學史，促進課堂教學實效

生物學知識多且雜，有些內容更是抽象乏味，如何有效調動學生學習的興趣，促進課堂教學實效，一直是一線教師關注的焦點。教材中的生物科學史內容往往具有圖文並茂、生動有趣、構想奇妙、情節起伏跌宕的特點，既是一部探索未知的科學史，更是一部充滿懸念、引人遐想的故事史。在導入新課時若能結合科學史創設情境、渲染氣氛，更有利於激發學生學習生物學的興趣和探索新知的欲望。例如，"基因在染色體上」一節在最後「科學家的故事」模塊中介紹了摩爾根與果蠅的故事。教師若能在上課前用此故事進行導入，有聲有色地描繪果蠅在摩爾根實驗中的重要地位，必定能調動學生的學習興趣，引導學生循著科學家探索的歷程去思考問題，體會摩爾根的奇妙構思和偉大貢獻。同時還可結合孟德爾豌豆雜交實驗中用到的假說-演繹法，啟發學生用科學的思維方法去應用、解決新問題，達成教學目標。此外，學生在面對抽象概念時，運用科學史教學也能起到事半功倍的效果，準確構建概念需要豐富的生物學事實來支撐，而科學史詳細記錄了科學家的探索歷程和研究方法，也包含著知識的形成過程。

2.3善用科學史，提升學科核心素養

生物科學史不僅介紹了科學家的生平事跡、研究結論，更蘊含著豐富的科學方法、科學思想，學習生物科學史有助於使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的思路、方法，體會科研的樂趣和為求真理實事求是、百折不撓的科學精神，對提高學生的生物學學科核心素養具有重要意義。例如，教材中就以科學史的形式呈現"DNA雙螺旋結構模型構建」的過程，從威爾金斯DNA的X射線衍射圖譜引發沃森和克裡克的猜想開始，以數據推算出DNA呈螺旋結構，到嘗試雙螺旋和三螺旋結構模型的失敗，沃森、克裡克並未放棄而是更加執著，重新調整鹼基和骨架的分布，但結果依然失敗。直到1952年，查哥夫最新研究數據腺嘌呤（A）等於胸腺嘧啶（T），鳥嘌呤（G）等於胞嘧啶（C）成為轉折點，改變了模型的鹼基配對方式，至此DNA雙螺旋結構模型呼之欲出，並且得到了證實。學生不僅學習到了知識，還認識到科學探索是一個發展的過程，長期而曲折，科學發現需要不斷地嘗試、修正、再嘗試、再修正直至接近科學的真相。因此，科學史教學，有利於學生樹立正確的科學觀，培養學生科學思維、科學探究等核心素養，對學生運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的能力和習慣的養成也能起到潛移默化的作用。

3.生物科學史的應用啟發

3.1教師應加強科學史學習與沉澱

生物科學史是一種重要的教育資源，要用好這一資源，教師需要有完整、系統的科學史儲備。教師在平時的教學中，應重視科學史的地位，及時總結、深化和歸類，深挖生物科學史的教學價值，可合理調整科學史的授課順序，用科學史創設問題情境，用科學史進行問題探究，用科學史引導學生學習科學方法、科學精神和科學態度。除此以外，還應加強理論學習，不斷沉澱自己的生物科學史知識，通過網絡、文獻汲取養分，提升自我修養，把握科學史與教學目標的統一，在科學史教學中做到運用自如，掌控全局。

3.2科學史不應追求歷史化

教材中的生物科學史，往往含有特定的時代背景、人物情境。在運用科學史教學時，不應過分關注科學史中的人物、年代和細節情境，要結合教學實際，適可而止，切忌用大量篇幅和時間去呈現科學史中人物的生平鐵事和科學天賦，以免學生迷失於「歷史」之中，而忽略了教學目標。

3.3科學史不能過分探究化

生物科學史之所以受到越來越多教師的重視，是因為其在教材中扮演著獨特的角色，是一種良好的教育資源，適應新課程改革的教育需求。應將科學史充分應用到教學之中，但不能過分追求探究化。每一個科學史中都包含一定的歷史條件和知識背景，雖然科學史具有很好的探究價值，但並非每個科學史都具有探究的現實可行性，也並非每個科學史都需要學生去深入研究。例如，在學生進行了關於DNA如何進行複製的猜測後，教師若提出問題：現在給大家一些材料，請你設計一個實驗驗證你的假設是否正確。實驗材料為含14N的DNA大腸桿菌若干，含15N的DNA大腸桿菌若干隨後學生必定是一片茫然、不知所措。顯然科學史教學要結合學生的實際，不能為追求形式化而過分探究。

在新課程改革背景下，如何將生物科學史有效融人課堂教學中，落實學科核心素養已成為當前生物學教學中的熱點問題之一。教師應注重更新教育理念，調整教學策略，以新姿態審視教材中的生物科學史，挖掘其教學價值，並努力提升自身素質，使生物科學史在課堂教學中綻放光彩。

參考文獻

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作者：

廣東省汕頭市兩英中學 陳佳潤

韓山師範學院生物科學系 唐為萍、林曉玲