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例析生物科学史的教学实践价值
2011-9-6 10:54 |  发布人: fishing12345 |  阅读: 2358 | 

摘要:利用生物科学史进行教学具有重要的意义。在生物教学中,教师通过生物科学发展史展示生物学家的探究行为,能使学生在观察中培养一定的科学能力,在了解生物学家的科学精神和爱国热情中形成有关的情感、态度与价值观。
关键词:生物科学史;实践价值;科学能力

        英国科学促进会(BAAS)主席在1851年的一次演讲中呼吁:“我们要教给年轻人的,与其说是科学结论不如说是科学方法,更不如说是科学史”,他所呼吁的“科学史”实质上指科学家工作中所表现出来的那种科学精神和科学态度。在生物教学中,通过生物科学发展史展示生物学家的探究行为,使学生在观察中培养一定的科学能力,在了解生物学家的科学精神和爱国热情中形成有关的情感、态度与价值观。新课改下,结合新的教育理念,就生物科学史在生物教学中的实践价值谈以下几点看法:
        一、运用好科学史可以提高学生的学习兴趣
        “兴趣是最好的老师”,在历史背景下展现科学探究活动的产生和发展过程,能使生物学知识更加生动鲜活,富有生命力。将科学史料引入课堂,将科学家们的传奇故事展示给学生会引发学生强烈的探究欲望和浓厚的学习兴趣,使他们的智力潜能处于最活跃的状态。
        在讲“伴性遗传”时,可这样创设情境:1792年的圣诞节,26岁的英国学者约翰·道尔顿特意买了一双适合老年人穿的棕灰色袜子,送给妈妈作为圣诞礼物。谁知母亲接过袜子,打开包装一看,竟然笑着说:“我这么大年纪啦,怎么能穿樱桃红色的袜子呢?”道尔顿争辩说:“这袜子明明是棕灰色的嘛!”后来他请了许多人帮忙识别,其中绝大多数人都说这袜子是红色的。道尔顿寻思:为什么自己看上去是棕灰色的袜子而别人看上去是樱桃红色的呢?最后他认为是自己的眼睛有毛病,于是他放下手里的工作,开始仔细研究这一奇特的现象。他用了两年时间搜集实例,并对许多人的辨色能力进行了细致的鉴别比较,终于他验证了一种新眼病“色盲症”---先天性色觉障碍疾病。之后他于1794年发表了《色觉之异常》的论文,为医学诊断作出了突出的贡献。道尔顿是个物理学家而不是医学家,但他却能发现千百年来医学家没有发现的疾病,这是为什么呢?因为道尔顿具有一种认真、敢于质疑、探求疑问的科学精神。这种寓史于教,史教结合的教学形式增加了课堂的趣味性,也让学生认识到科学以及科学家并不是遥不可及的,从而拉近学生与科学家的距离,激发学生学习的浓厚兴趣。
        讲授遗传与变异一章的时候,首先讲述历史上著名的“皇家病”——血友病。英国的维多利亚女王和她的丈夫都未患血友病,他们有两个儿子和四个女儿。但奇怪的是他们的大儿子奥波得因血友病早夭,他们的两个女儿分别同正常男人结婚并各生下一对儿女,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,另一个嫁到西班牙王室,也生下一个患血友病的儿子,从此俄国的皇室和西班牙的王室都因娶了维多利亚女王的外孙女而造成了血友病的遗传。从女王家族血友病系谱中,人们惊奇地发现:患血友病的男性远远多于女性;男性血友病患者的子女一般都是正常的,但其外孙常常有血友病;而女性血友病患者的儿子一定患血友病。这就是著名的“皇家病”事件,学生听了这样的典故,便急于想知道其中的原因,这样就充分调动了学生对科学知识的学习兴趣,也大大提高了教学效率。
        二、运用好科学史可以引导学生掌握科学的研究方法
        通过生物科学史的教学,让学生自觉学习科学家们的科学思维和科学方法,促进他们对科学方法的掌握和内化,从而提高他们的科学探究能力。
        在学习孟德尔研究生物遗传规律过程中,分析孟德尔获得成功的原因:选择严格自花传粉的豌豆做实验材料,保证后代的纯合性;通过人工去雄、套袋,进行异花传粉,有效防止了外来花粉的影响;在豌豆众多的性状中,只观察一对相对性状 ,避免了其他性状的干扰。对亲本进行杂交实验时,观察杂交子一代的性状推翻了“遗传中和”假说 ;对子一代进行自交 ,发现基因成对存在;科学的推理和解释,正交、反交的交配方式 ,测交的验证方法都体现了孟德尔缜密的思维;在杂乱无章的数据中,独特地采用数学统计分析的方法 ,使孟德尔最后发现了遗传规律。通过分析探讨孟德尔的科学研究方法,学生不仅能了解科学方法,还能进一步了解科学方法的产生和发展的历史 ,从而加深对科学方法的认识。 
        另有生物科学史上的经典案例可以培养学生的科学探究方法,通过分析孟德尔豌豆杂交实验,体会假说—演绎法的研究思路; 还可以通过分析萨顿的假说,体会类比推理的方法。如:人教版生物必修2《遗传与进化》第2章第2节 “基因在染色体上”的内容,教材没有直接描述基因和染色体的关系,而是由萨顿的假说、基因位于染色体上的实验证据和孟德尔遗传规律的现代解释三部分内容编排而成。美国遗传学家萨顿主要运用“类比推理法”提出了“基因在染色体上”的假说,美国遗传学家摩尔根等人运用“假说—演绎法”获得了基因位于染色体上的实验证据,最后利用他们所得出的结论对孟德尔遗传规律进行现代版的解释。笔者觉得教材的这种编排更能启迪学生的探究思维,有利于教师引导学生用科学方法探求科学真理。
        
        在学习的过程中,学生尽管没有亲自动手实践,但在头脑中却充分体现了当时科学家们实验研究的方法和过程,从而进行了一次完整地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,并且能引导他们按这样的过程用科学的方法去开展新问题的探究。
        三、运用生物科学史培养学生的团队合作精神
        新课程的教育理念十分注重学生合作意识的培养。利用科学史教学,可促进学生之间的交流和理解,有助于学生建立团结合作的精神,有利于学生全面发展。        当今科学技术高度发展,使得社会分工越来越细,对人与人之间相互合作的要求也越来越高。作为20世纪最为重大的科学发现之一——DNA双螺旋结构的发现就是沃森和克里克合作的结晶。沃森和克里克虽然性格相左,但在事业上志同道合。沃森生物学基础扎实,训练有素;克里克则擅长物理学,观念新颖独特。他们二人优势互补,取长补短,并善于吸收和借鉴当时也在研究 DNA分子结构的鲍林 、威尔金斯和富兰克林等人的成果,经过不到两年时间的努力便完成了 DNA分子的双螺旋结构模型。可见,合作是他们取得成功的必要条件。
        此外,在学习“基因”时也可适当地介绍“人类基因组计划”这一国际合作项目,让学生明白在科学研究过程中团队合作精神的重要性。     四、运用生物科学史对学生进行科学精神和情感态度与价值观的教育    任何科学上的重大发现都是科学家在“勇于存疑、敢于探索、实事求是”的科学精神指导下取得的。学习科学史,以史为鉴,能够增强学生的社会责任感,培养正确的情感态度与价值观。学生从科学史中感受到的是活生生的人对真理的热爱与锲而不舍的追求,学生也能从具体的事例中领悟到科学精神的真谛。通过生物科学史的教育可以使学生受到感染,有利于培养学生敢于质疑,勇于挑战传统的科学精神。
        艾弗里提纯转化因子花了十年左右的时间,而当他最终将结果发表时,却不被接受,八年之后,其科学价值才被承认。又如孟德尔遗传定律被埋没了三十年之久才被重新发现,科学史已不止一次地表明,超越时代的科学发现注定难以被那个时代所接受。而正是在这样的逆境,科学家的精神和气质才得以凸现,给人以心灵的震撼与冲击;也正是在这样的曲折中,科学不迷信权威,科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例,或许能使学生终生难忘,给学生以人生境界的润泽与点化。
        我国的科学工作者经过六年多的努力,在1965年 研制了人工合成牛胰岛素结晶。这是世界上第一个人工合成的蛋白质,标志着人类在探索生命奥秘的征途中向前跨进了重要的一步。这在无形中就激发了学生的民族自豪感。    
        五、引用生物科学史有利于促进教学方式的多样化
        过去,生物学教学中教师很少重视生物科学史在教学中的作用,所以对教材中的这部分内容很少提及,他们只重视知识的讲解和考点的巩固。这样就容易形成机械式的“满堂灌”的教学方式,往往造成教师教得很累,学生学得也很累,可是教学的效果却不如人意的现象。目前,我国中小学课堂教学在一定程度上存在着“以课堂为中心、以教师为中心和以教材为中心”的情况,这种单一、被动的教学方式使学生感到枯燥、乏味,而且负担很重。为了改变这种教与学的被动局面,新教材中插入了大量的生物科学史的内容。在课堂教学中,教师要适当引用生物科学史形成多样化的教学方式,改变以往的教学行为。
        牛顿曾经说过,他之所以比别人看得远,是因为站在巨人的肩上。所以教师要引导学生遵循历史的足迹,挖掘科学史蕴藏的宝藏。
 

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