生物科学史在生物课堂教学中的应用

生物科学史在生物课堂教学中的应用[引用]

一部生命科学史就是一部激动人心、催人奋进的史书。尽管生物科学史对培养学生的科学素养有着重要的启示作用，由于诸多因素的限制，不可能以科学史为主线编写教材。这就要求教师在教学中针对具体的课题内容及教学目标，从学生的认知水平出发，适当地选取或处理相关的史料，将其作为教学内容的一个组成部分，融入单元课题的教学之中，引导学生从有关科学史的学习中接受教育和启发。生物科学史是一门充满生命力的科学，是培养学生科学素养的生动教材。在生物课堂教学过程中生物科学史蕴含着深厚的教育功能，适时地、适当地利用生物学史实，可以提高课堂教学效率。

1 利用史实材料，设置认知冲突

在课堂教学中设置认知冲突可以形成悬念，使学生产生企盼、渴知、欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此激发学生的求知欲，引发学生的积极思维。在学习《细胞质遗传》一节时，学生大脑中的原有认知是孟德尔的两大遗传定律，此时介绍科伦斯的紫茉莉杂交试验和结果：紫茉莉F1植株枝条的颜色，完全取决于种子产生于哪一种枝条，而与花粉来自哪一种枝条无关。也就是说，F1的性状，完全是由母本决定的，后代不出现一定的分离比。这与孟德尔的两个遗传定律不符。这是怎么回事呢？一石激起千层浪。此时学生发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖，产生了“认知失衡”，在学生努力求知，变“失衡”为“平衡”的过程中，学习的主体活动得到了有效体现，思维得到了发展，解决问题的能力得到了提高。利用科学发展史使学生产生认知冲突的例子很多，科学史本身也是一个不断修正和完善的过程。

2 利用史实材料，突破教学难点

在讲授《细胞核的结构和功能》一节时，考虑到学生刚刚进入细胞领域让学生知道细胞核的结构容易，但是要学生理解细胞核的功能就比较困难了，这正是本节课的难点。本人利用几个科学实验有效地突破了这节课的难点。史料1：黑白美西螈核移植实验；史料2：伞藻嫁接实验和核移植实验；史料3：蝾螈受精卵横缢实验；史料4：变形虫切割实验。（用多媒体课件展示各实验过程。）从史料1和史料2的实验结果，学生可以得出细胞核控制着生物体的遗传；从史料3和史料4的实验结果，学生可以得出细胞核控制着生物体的代谢。从四个史

料着手，给学生以感性认识，让学生在原有认知结构的基础上主动构建新的知识，得出“细胞核控制生物体的遗传和代谢”这一理性认识，达到以期的教学效果。然后根据生物体结构和功能相适应的基本观点，介绍细胞核的结构就顺理成章了。

3 利用史实材料，丰富知识结构

教科书中的知识往往以结论的形式呈现给学生，都是生物学知识的骨干和精华，如果照本宣科，学生不仅感到枯燥，掌握的知识不全面，并且也不利于培养出有较高生物学素养的学生。因此，本人在生物课堂教学过程中，补充相关的生物学史料，使高中生物学知识变得更加丰满。例如在学习《DNA分子的复制》一节时，我补充了梅赛尔一斯特尔的实验。实验分为两组：①对照组：14N标记的大肠杆菌的DNA。②实验组：以15N 标记的大肠杆菌为第1代，在14N的培养基上生长，繁殖4次。从实验组的5代大肠杆菌中分别提取DNA。将对照组和实验组的DNA 分别进行密度梯度离心，不同重量的DNA 在离心管中的位置不同。（用多媒体课件展示各代大肠杆菌DNA在离心管中的位置和含量之比。）然后让学生分析实验结果，可以得出DNA的复制方式是半保留复制。再介绍1956年美国生物化学家康贝格的实验：首次在试管中人工合成了DNA。他将从大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加入到具有四种丰富的脱氧核苷酸和适量的Mg2+的人工合成体系中，四种脱氧核苷酸并不能聚合成脱氧核糖核酸链──并没有发生DNA

的合成。当加入了少量DNA做引子和ATP作为能源物质，经保温孵育后，测定其中DNA的含量。发现其中DNA的含量增加了，并且这些DNA的(A+T)∶(C +G)的比值不是随意的，而与所加入的单链DNA引子相同。从这个史实材料中学生可以得出DNA复制的条件和原则，同时也证明了DNA双螺旋结构模型的正确性。提供给学生生物学史料，不仅有助于学生对知识的理解，也开阔了学生的视野，丰富了知识结构，给枯燥的知识骨干注入的血液。

4 利用史实材料，培养创新精神

科学在不断地发展，也在不断地修正和完善。许多重要的发现都起源于怀疑，有怀疑才会有创新。在学习《光合作用的发现》一节时，本人从古希腊亚里士多德的观点开始介绍，通过1648 年范·海尔蒙特柳树实验、1771年普利斯特利实验、1864年萨克斯实验、1880年恩格尔曼的实验，直到鲁宾和卡门通过同位素标记示踪发现光合作用释放的氧全部来自水，让学生领悟到科学没有绝对真理，科学知识是一个不断深化的过程，培养科学的怀疑精神和创新精神。到学生

学习完光合作用过程后，有同学对鲁宾和卡门的实验提出质疑，认为鲁宾和卡门的实验结论在较短的时间内是正确的，随着时间的推移，他们的结论就值得商榷。依据是光合作用的反应式：

CO2中的氧可以到暗反应过程生成的H2O中，这些H2O又可以参与光反应产生

O2 ，因此时间长了，用18O标记CO2 的实验组释放的氧中也会出现18O。学生的分析是有道理的。对经典的实验提出问题，正是学生创新精神的体现。再如在学习了艾弗里的实验过程后，对该实验提出不足之处，学生除了对DNA的纯度提出疑问外，还指出本实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为本实验尚不能证明蛋白质已经进入R型细菌体内。这是学生对该实验独到的见解。在《生长素的发现》一节教学中，本人着重引导学生深入思考科学家的工作过程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的，体验科学家不断深化对问题认识的过程和科学探索的精神。在教学过程中，本人利用信息技术媒体，通过揭示生长素发现的过程，引导学生沿着科学的逻辑思维路线，从提供的材料中去主动发现问题，建立假设，设计实验方案，收集事实与证据，最终得到符合逻辑的结论。这不仅有助于学生理解植物激素的概念，而且还有助于培养学生提出问题、运用科学方法解决问题的能力，以及体验科学认识是一个不断深化的过程。在本节课学习之后，同学们对植物向光性的解释提出了两种不同的观点：有没有可能是生长素在光下分解或有没有可能是生长素抑制物分布不均。对老师上课的解释提出怀疑，这正是教师所期待的。只要把课堂的主动权交给学生，学生往往会得出老师意想不到的新的见解！合理的恰当的利用教科书中的科学史，可以培养学生的科研意识；适时地探究，可以擦出思维的火花。对科学史料提出自己的看法，正是学生创新能力的体现。

对于科学史引入生物课堂教学，以建立认知的逻辑过程、引入科学的研究方法和培养学生的科学素养为目的。利用科学史料时，可以对史实进行筛选、整理、综合，也要进行必要的简化、加工，但不能与史实相背离。通过科学史的教学以帮助学生理解科学本质，养成尊重科学、尊重科学家的良好品质。在利用科学史料进行课堂教学时，教师要善于与学生互动、交流和交往，创设学生主动参与的教育环境，为学生提供讨论、质疑、探究、合作和交流的机会，指导学生主动和富有个性地学习，引导学生积极地创新和实践，使学生的自主性、主动性、创造性得到真正的张扬和提升。