生物科学史的教育教学价值——以人教版高中《分子与细胞》模块为例，本文主要内容关键词为：为例论文,以人论文,教育教学论文,模块论文,细胞论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
科学素质教育是全民素质教育的重要组成部分，高中生物学课程作为自然科学类课程，在培养学生科学素质方面有着重要的作用。高中生物学课程改革为改变长期以来形成的以传递结论性知识为主的教学价值取向，确立了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标。要实现三维目标，就要改变以前教学过程中重结论轻过程的现象，让学生充分体会科学知识的产生过程，将过程与结论有机地统一起来。生物科学史就是前人探究生物学知识的真实再现，是培养学生生物科学素养的重要素材。高中生物学新课程非常重视生物科学史的学习。在《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称《标准》）“实施建议”中明确提出“注重生物科学史的学习”，强调“学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”，并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。高中生物学教材较好地体现了重视生物科学史学习的要求。本文就以人教版高中生物学教材《分子与细胞》模块为例，分析生物科学史的教育教学价值。 一、生物科学史的学习有利于学生掌握生物学知识 1.激发学生学习的兴趣 只要学生有学习生物学知识的兴趣，就能很好地学习并掌握它。生物科学史记载了人类对生物界的探索历程，其中包含了许多科学家的生平事迹、奋斗历程、曲折经历和成败得失，这样的科学故事很能吸引学生。同时，生物科学史也向学生揭示科学结论是一个动态发展的过程，不仅包括过去的发展历程，也包括人类现在的认识和未来的发展方向，每个时期的发展都能体现生物科学对人们生活的影响，让学生认识到生物学知识的实用性，激发其学习的兴趣。 在《分子与细胞》第一章第二节“科学前沿——组装细胞”中讲述了文特尔等人的工作，他们在2010年成功地组装细胞并使细胞分裂，这就是名噪一时的“人造生命”，可引起学生广泛的兴趣。1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼通过一个简单的实验，巧妙地证明了鹰对于食物的消化不仅有物理消化过程，还有化学消化过程，拉开了人们探索酶的本质的序幕。其精巧而简单的实验设计，令学生赞叹不已，也对酶本质的探索充满了兴趣。 2.学生体验知识产生的过程 建构主义学习理论在学习观上强调学习的主动建构性，认为学习的过程就是学习者根据自己的知识经验，对外部信息进行主动选择、加工和处理的过程，而不是被动接受信息的过程，别人无法替代。学生则是信息加工的主体，是意义建构的主动者，而不是知识的被动接受者和被填灌的对象。因此，学生对于知识的学习不是对结论的死记硬背，而应该探究知识的来源，体验知识产生的过程，在知识的具体产生的背景和环境中学习知识。生物科学史本身就是科学知识，并且详细记录了生物学知识的产生过程，让学生在历史背景或框架中学习生物科学知识，可以使他们更准确地理解科学概念和理论的发现、演变过程，更好地领会和掌握生物科学知识，提高分析问题和解决问题的能力。 “生物膜结构的探索历程”记录了从欧文顿实验到“流动镶嵌模型”建立历程中具有重大转折的实验课题和事件。每个实验层层递进，展现了人们对于生物膜的认识过程，让学生在此过程中尝试分析和解释实验现象，根据实验现象构建生物膜结构的模型，体会知识的产生过程，完成对知识的意义建构。 二、生物科学史学习有利于培养学生的探究能力和科学方法 1.体会探究过程 高中生物学新课程的基本理念之一是“倡导探究性学习”。“探究是学生认识生命世界、学习生物学课程的有效方法之一”。在《标准》第四部分的教学建议中要求教师组织好探究性学习，指出“在教学中，应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法”。实际上，生命科学的每一个知识点的产生过程都是一个探究过程，将生物科学史的学习与探究性学习结合起来，可让学生体会科学家“观察现象→提出问题→做出假设→设计实验→完成实验→分析结果→得出结论”的探究过程，从中学习科学探究的方法。 在光合作用的发现历程中，鲁宾和卡门运用同位素标记法完成了对“光合作用产生的氧气是来自于二氧化碳还是水？”这个问题的解答。教师在教学过程中，可将此设计为一个探究活动，让学生能体会一个完整的探究过程。学习过程中，学生尽管没有亲自动手实践，但却能充分体验当时科学家的实验研究方法及过程，从而进行一次完整的科学思维及科学方法的训练，有助于学生对科学方法的内化，并能引导学生按此过程用科学的方法去开展新问题的探究。 2.学习科学方法 生物科学史记录了科学家创造性地运用各种方法探索自然的过程，对这些史实的学习不仅可以让学生掌握一定的生物学知识，还能使他们掌握或了解一定层次的科学方法。 学生对生物科学史的学习过程本身就能培养资料分析和总结能力。生物科学史中展现的各种探索未知的实验资料，都需要学生从中分析总结出科学家的实验方案、现象及结论。 观察是生物科学研究最常用的科学方法之一。有的教材中科学史实是以图片的方式呈现的，需要学生在阅读材料的同时学会观察。如在科学家探索生物膜结构的史实中，对于罗伯特森在电镜下观察到的细胞膜的结构就给出了电镜照片，科学家进行的荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验也配有示意图。 实验是生物科学的基石，合理可行的实验设计是保证科学研究顺利进行的前提，是实验结果可信度的保障。学生可以在生物科学史的学习过程中学会实验设计的原则与方法。例如，1864年，德国植物学家萨克斯用严谨的实验设计证明了光合作用的产物除了氧气之外还有淀粉。这个实验设计非常巧妙和严谨：在进行实验之前对叶片进行暗处理，避免之前的光合作用产物影响实验结果；把叶片一半遮光一半曝光，巧妙形成实验组和对照组。 3.培养学生的批判性思维 教育家科南特认为，科学教育更重要的是使学生养成一种思维和行动的理性习惯与理解力。生物科学知识是在科学家对前任的结论不断质疑、不断求证的基础上进行自我更新的过程中积累起来的。对生物科学史的学习能培养学生的批判性思维。 在细胞学说的创立过程中，魏尔肖没有盲从施莱登和施旺提出的“新细胞从老细胞中产生”的观点，而是敢于质疑和实践，提出“所有的细胞都来源于先前的细胞”，这个断言至今仍未被推翻[1]。 三、生物科学史学习利于情感态度价值观目标的实现 1.培养学生的科学精神 科学精神是指在研究和学习中表现出来的那种自觉执著、团结协作、顽强勤奋、实事求是甚至冒险的情感态度与价值观。生物科学史向学生介绍科学家的生平事迹、奋斗历程、曲折经历和成败得失，在科学探索过程中，科学家身上折射出的虚怀、无私、执著、求实等品质值得每一个人学习。 《分子与细胞》模块开篇就讲述了中国科学院院士邹承鲁先生与他的团队在艰苦简陋的条件下成功合成牛胰岛素的故事。在酶本质的探索中讲述了美国康奈尔大学独臂青年化学家萨姆纳不顾体残病弱，在简陋的地下室中历经9年，终于从刀豆种子中提取出脲酶的故事。1946年萨姆纳因为研究酶本质的贡献获得了诺贝尔化学奖。他们的热情、执著、敬业、严谨让每一个人敬佩。 2.落实科学、技术与社会相互关系的教育 生命科学的发展常常受到技术的限制，也需要技术发展的推动，但科学技术的发展可能会加速社会文明的进程，也可能带来负面的影响，同时社会文明的进程也会影响科学技术的发展。《标准》指出“了解科学、技术、社会的相互关系，关注和参加与生物科学技术有关的社会问题的讨论与决策，是生物科学素养的重要组成部分，也是培养学生对自然和社会的责任感的重要途径”。 生物科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程，这些思想历程都是受当时的文化背景和科学技术水平限制的，有利于学生理解科学、技术、社会三者之间的关系，培养其社会责任感和历史使命感。 很多科学史实都能让学生体会生物学的发展离不开技术的进步。1665年，英国科学家发现并命名细胞依赖于显微镜的发明[1]；1945年鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水依赖于同位素标记法的发明；1959年罗伯特森提出的生物膜“三明治模型”依赖于电子显微镜的诞生。 “科学技术是一把双刃剑，可以改善人们的生活，也可以产生出新的社会问题，同时社会思想也会影响科学技术的发展”，这样一个命题本身是抽象的，但是在生物科学史上却是具象的。19世纪末，酿酒业在欧洲经济中占有重要地位，但是，酿出的葡萄酒会经常莫名其妙地变酸。巴斯德运用科学的方法研究发现酒精变酸是乳酸菌发酵造成的，并提出了改进措施，挽救了发酵业。 3.学科间的联系和渗透 《标准》指出“自然界是一个统一的整体，自然科学中的物理学、化学、生物学等各门学科，其思想方法、基本原理和研究内容等有着密切的联系”。生物科学的发展与物理学、化学等学科的研究进展密切相关。 1773年荷兰人英格豪斯证明，植物绿叶在光下能起到更新空气的作用，因此将绿叶和光与改变气体组分的作用联系起来。然而，由于当时化学发展水平的限制，人们没法说明具体是哪些气体的变化。直到1785年发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径……这些都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。 进行科学史的学习，可以发现科学的发展已超越了学科的界限，学习科学时加强学科之间的联系和渗透，有利于从不同的角度认识自然，使其理解科学本质和科学思想方法，建立科学的自然观，形成正确的世界观。