运用生物科学史提升学生的科学素养

运用生物科学史提升学生的科学素养

摘要：教师在课堂教学过程中适时的引入科学史，恰当地把握深度和难度，不

仅可以充分展现学科的产生、发展的背景、过程及价值，也使的生命科学史的

教育教学功能更具有针对性、实效性和艺术性，而且可以提高学生的科学素养，培养学生的探究能力和创新能力，建成学生情感态度价值观，从而顺利达成高

中生命科学课程标准中所提及的多个教学目标。

关键词：生命科学史现状内容教学意义运用方法

生命科学是自然科学的一个重要分支，它的发展具有悠久的历史。高中生

物课程不仅需要向学生教授基础、前沿和实用的生命科学知识，同时也要培养

学生的科学态度、科学方法、科学手段和解决问题的能力等科学素养，更要重

视学生正确的人生观、价值观的培养。

生命科学史不仅记载着知识的形成过程，而且蕴含着科学家尊重事实、服

从真理和实事求是的科学态度，以及勇于创新、善于合作和无私奉献的精神，

它以其独特的视角成为科学教育中宝贵的教学资源。在生命科学的教学中，科

学史教育将科学结论产生的过程与方法与学生学习过程相结合，使学生在学习

知识时感受到一种历史的厚重感。挖掘生物科学史的教育功能，积极探求有效

的途径和方法，使其真正走进课堂，发挥人文教育和科技教育的双重作用，是

中学生物教学中需要探究的问题。

本论文主要从生物科学史教学的现状、内容、教学意义、和教学中的运用

方法这些角度进行讨论。如何在实际教学过程中合理的运用生物科学史，有效

的提高学生的生命科学素养，培养学生的探究和创新能力。

一、生物科学史教育的现状

目前，科学史教育正引起世界范围内教育学界越来越多的关注。20世纪六、七十年代，在美国自然科学基金会资助下，由哈佛大学科学史教授霍尔等人参

加的哈佛物理教学改革计划，率先将科学史引人科学教育领域。1989年，美国

科学促进会(AAAS)发表了题为《普及科学—美国2061计划》的总报告，强调培养学生良好的科学素养是科学教育的基本任务，建议在科学教育中加人科学史

内容。1994年美国国家研究委员会通过了《美国国家科学教育标准》，同样把

科学史作为科学课程的重要内容，对于从幼儿园到高中的不同年级的儿童在科学史教育方面都提出了不同的具体要求。但令人遗憾的是，自始至终对如何进行科学史教育没有提出明确的方法或策略。在我国，最近几年来，有关生命科学史的译本以及著作开始出现。有的师范院校已将生命科学史纳入课程计划并开始实施，一些中学生物教师也开始认识到生命科学史在中学生物教学中的作用，并且提出具体做法。新的课程标准把科学史作为提升学生科学学习的重要内容。在理论上，人们对科学史教育还没有太多的研究，在实践中也还没有找到将科学史融入科学教育的行之有效的教学方法，部分教师在实际教学中摸索出了一些具体的做法，如创设情境—引入课题—介绍方法—启迪思维。然而，生命科学史中蕴涵的教育价值远不止这些。

二、生物科学史的内容

1. 揭示了研究者解决生物学问题的思想历程

人们的思想会受到每个时代的文化背景和科学技术水平的制约，而生物学新知识的产生，就往往先是从思想方法上有所突破。“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。[1]人类对生物个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。[2]这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识，如果当时的思想氛围是不科学的，就会导致人们对事物的错误认识。相反的，人们通过对新事物的研究，获得了对该事物的正确认识，又会改变人的思想，进而改变思想氛围，使人们对事物的认识产生一次质的飞跃。而生命科学史展示的就是科学家所处的时代背景，记录着科学家的思想及其思想转变的过程，这种转变的发生是与科学家们所从事的科学探究密切相关。这对于年轻的学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。

2. 展示了生物科学形成的历史

它能够从整体上告诉我们生命科学中各个分支学科是在解决什么样的问题的过程中发展起来的，也就能告诉我们各个分支学科之间的联系。这有助于学习者建立知识点之间的联系，建构完整的学科知识结构。遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。

[2][3][4]孟德尔运用数学知识对数据进行统计分析，发现遗传规律；萨顿和鲍维里运用细胞学的理论，认识到遗传因子与染色体之间的联系；塔特姆精通微生物知识，建立起基因与酶之间的关系。由此可见，如果不依赖多方面的知识，就

不可能打开解决问题的思路。如果我们在学习中能够循着这样的思路，那么与

此相关的这一部分的知识结构就建构起来了，而且还可能联系到新的问题上去。

3.揭示了自然科学产生的过程

生命科学史揭示了自然科学发展变化的过程。孟德尔运用数学统计方法对

实验数据进行统计分析，最终发现了遗传的分离和自由组合规律；如果没有群

体遗传学家对群体进行研究，建立数学模型，那么自然选择学说的机制也许仍

不能被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析，才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。20世纪初，萨顿和鲍维里在

孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上，提出了染色体学说，即（孟德尔所说的）遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出有效的证据证明他们的观点。[5]直到1910年，摩尔根通过

一系列果蝇的遗传学实验发现，控制果蝇眼色的基因位于性染色体上，才证明

了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程，可

以看到科学产生、发展的步骤。

4. 展示了学科的发展需要合作、碰撞和论争

在探究新知识的过程中，需要有相同研究方向的人们之间和有不同研究方

向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。这个事实表

明从事不同学科研究的人，掌握的知识和技术是不同的，而且不同学科背景的

人带来了不同的思维方式。

同时在探究知识的过程中科学家们往往会持有不同的观点，在这些不同观

点的碰撞与论争中，知识得到了不断的澄清。[5]达尔文的自然选择学说发表不久，有人提出了“自然选择作用于哪一种变异”的问题，成为当时争论的焦点。达尔文认为选择主要作用于连续的变异类型上。早期的生物统计学家高尔顿、

皮尔逊，与达尔文的判断一致。到了19世纪末，贝特森用事实证明了环境虽呈现连续的变化，而生物的变异却是不连续的，这种不连续性受遗传的控制，而

不受环境控制。1904年，在英国科学促进协会的会议上，贝特森与韦尔登进行

了最后的争论，贝特森取得了胜利。又如在针对什么物质引起发酵的问题上，

李比希和巴斯德之间也展开了争论。巴斯德提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的

存在，没有活细胞的存在，糖类是不可能变成酒清的；李比希坚持认为引起发

酵的是酵母细胞中的某些物质，这些物质只有在酵母细胞死亡并且裂解之后才