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生物科學(xué)史是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的引擎

2011-12-31 00:00:00劉莉
考試周刊 2011年88期


  高中新課程教科書(shū)涉及許多生物科學(xué)史的內(nèi)容,科學(xué)史的引入能夠加深學(xué)生理解和探究的深度和廣度,是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的高效引擎。新課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出:“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)探索生物世界的道路理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神,這對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有意義?!币虼嗽谌粘=虒W(xué)中,教師應(yīng)該充分利用科學(xué)史中蘊(yùn)涵的知識(shí)、技能、情感等多方面的教育素材提高每個(gè)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng),促進(jìn)新課程理念的貫徹。
  一、利用科學(xué)史,使學(xué)生確立探究意識(shí)
  高中生物課程中的科學(xué)史,主要以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程為輪廓,以科學(xué)發(fā)展歷程中帶有重大轉(zhuǎn)折作用的課題及事件為主線,用翔實(shí)的資料論述科學(xué)家們的創(chuàng)造性勞動(dòng),生動(dòng)地描述他們進(jìn)行科學(xué)探索的思維過(guò)程和方法,同時(shí)也對(duì)生物學(xué)發(fā)展的邏輯和社會(huì)歷史背景等重大問(wèn)題作出評(píng)論。我認(rèn)為,學(xué)比教更重要,學(xué)會(huì)比教會(huì)更重要,會(huì)學(xué)比學(xué)會(huì)更重要;學(xué)比不學(xué)要好,勤學(xué)比被學(xué)、逼學(xué)要好,樂(lè)學(xué)比勤學(xué)更要好。引導(dǎo)學(xué)生充分合理地利用生物學(xué)史與所授知識(shí)之間的相互聯(lián)系,有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、科學(xué)精神,而且能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用,高效地促進(jìn)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)生物課堂常采用講授法,將知識(shí)直接告訴學(xué)生,學(xué)生靠死記硬背記憶,缺乏思維活動(dòng),長(zhǎng)此以往學(xué)生會(huì)養(yǎng)成被動(dòng)接受的習(xí)慣,缺乏主動(dòng)探究意識(shí)。而利用生物科學(xué)史豐富的資源,培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),改變教師的教學(xué)方法,才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。例如,在蘇教版必修1第3章第2節(jié)“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”的教學(xué)中,我給學(xué)生出示三則材料:
  實(shí)驗(yàn)一:1885年,奧弗頓在研究各種未受精卵細(xì)胞的透性時(shí),發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過(guò)細(xì)胞膜,不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)透過(guò)細(xì)胞膜十分困難。
  實(shí)驗(yàn)二:Danielli和Harvey分別于1931年和1935年發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的表面張力顯著低于油—水界面的表面張力,已知脂滴表面如吸附有蛋白質(zhì)成分時(shí),表面張力則降低。
  實(shí)驗(yàn)三:1925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì),在空氣—水界面上鋪展成單層分子,測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。
  由實(shí)驗(yàn)一、二學(xué)生推測(cè)出細(xì)胞膜含有脂質(zhì)物質(zhì)和蛋白質(zhì);由實(shí)驗(yàn)三學(xué)生推測(cè)出細(xì)胞膜由雙層脂質(zhì)分子組成??梢?jiàn),在課程實(shí)施過(guò)程中,有效利用科學(xué)史,拋棄直接將知識(shí)直接呈現(xiàn)給學(xué)生的做法,不僅能培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí),而且能達(dá)到促使學(xué)生“自覺(jué)學(xué)習(xí)、自主探究”的學(xué)習(xí)效果,使學(xué)生切實(shí)感受到求知探討有收獲的樂(lè)趣和幸福。
  二、利用科學(xué)史,使學(xué)生學(xué)會(huì)探究方法
  生物科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)往往體現(xiàn)了不同的生物學(xué)研究方法。利用對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),不僅能夠使學(xué)生掌握科學(xué)的探究方法,而且能夠促進(jìn)學(xué)生靈活應(yīng)用,提高思維層次。
  例如,孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用了典型的假說(shuō)演繹法。在觀察一對(duì)(或兩對(duì))相對(duì)性狀雜交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出問(wèn)題,通過(guò)推理和想象提出解釋問(wèn)題的假說(shuō),根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行演繹推理,再通過(guò)設(shè)計(jì)測(cè)交試驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論。試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符,證明假說(shuō)是正確的,于是得到基因的分離定律和自由組合定律。在對(duì)這一經(jīng)典的實(shí)例教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、感悟“假說(shuō)—演繹法”與科學(xué)發(fā)現(xiàn)之間的關(guān)系,從而掌握這種現(xiàn)代科學(xué)研究的核心方法,并能靈活應(yīng)用解決一系列關(guān)于此方法的試驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題。
  在生物科學(xué)史的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中,還有其他研究方法,比如:類比推理法、同位素示蹤法、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法、模型構(gòu)建法、實(shí)物模擬法、系統(tǒng)分析法、實(shí)驗(yàn)論證法等。充分利用生物科學(xué)史的資源,才能讓學(xué)生體驗(yàn)每一種方法,感受到科學(xué)研究的多樣性、豐富性。
  三、利用科學(xué)史,使學(xué)生增強(qiáng)探究能力
  探究能力是生物科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中重點(diǎn)培養(yǎng)的核心能力之一,也是高考生物學(xué)科要突出考查的學(xué)科核心能力之一。生物科學(xué)的發(fā)展歷程本身就是一部關(guān)于探究過(guò)程和研究方法的科學(xué)發(fā)展史,生物學(xué)科的能力培養(yǎng)尤其是科學(xué)思維、問(wèn)題探究、實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)等能力的發(fā)展,離不開(kāi)對(duì)科學(xué)發(fā)展過(guò)程與科學(xué)研究方法的掌握。
  例如,在蘇教版高中生物教材(必修2)《遺傳與進(jìn)化》第四章第二節(jié)“DNA復(fù)制”的教學(xué)中,第一部分“對(duì)DNA分子復(fù)制方式的推測(cè)”的內(nèi)容是科學(xué)家應(yīng)用科學(xué)方法揭示出的科學(xué)事實(shí)。為了讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的過(guò)程和方法,我引導(dǎo)學(xué)生模仿科學(xué)家運(yùn)用科學(xué)探究的方法進(jìn)行探究性學(xué)習(xí),即教師先引導(dǎo)學(xué)生閱讀美國(guó)的米西爾森和斯塔爾的實(shí)驗(yàn),理解實(shí)驗(yàn)同位素示蹤、離心方法,然后提出問(wèn)題:“DNA復(fù)制方式可能是全保留、半保留、彌散復(fù)制三種,究竟是哪一種?如果是全保留,畫(huà)出DNA復(fù)制一次的結(jié)果并說(shuō)出離心結(jié)果;如果是半保留或彌散復(fù)制呢?”在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生繼續(xù)探究DNA復(fù)制兩次的情況(甚至是更多次)。第二部分“DNA復(fù)制過(guò)程”,讓學(xué)生利用課余準(zhǔn)備的DNA平面結(jié)構(gòu)模型以小組為單位演示復(fù)制過(guò)程,總結(jié)復(fù)制時(shí)的場(chǎng)所、條件、特點(diǎn)。
  可見(jiàn),循著科學(xué)家的思維軌跡逐步探究并建構(gòu)知識(shí),不僅能夠提高學(xué)生的深入思維能力,而且能夠提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。
  當(dāng)然,在新課程實(shí)施的過(guò)程中引入生物科學(xué)史,還能充分展現(xiàn)科學(xué)家在追求科學(xué)真理的過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)烈的求知欲和好奇心,尊重事實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng),堅(jiān)持不懈、鍥而不舍的科學(xué)態(tài)度,不畏強(qiáng)權(quán)、堅(jiān)持真理的獻(xiàn)身精神,以及善于聽(tīng)取不同意見(jiàn)、與人合作交流的精神,等等,這些都會(huì)激勵(lì)學(xué)生們努力學(xué)習(xí)。這些精神也是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。教師廣泛收集,因勢(shì)利導(dǎo),不僅能在潛移默化中給學(xué)生以深刻啟迪,而且能夠樹(shù)立學(xué)生關(guān)注社會(huì)發(fā)展、關(guān)注人類進(jìn)步的歷史責(zé)任感。
  總而言之,在生物高考中,生物科學(xué)史雖然不作為知識(shí)點(diǎn)來(lái)考核,但是生物科學(xué)史業(yè)已成為提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的一種有效手段,而且是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)生物學(xué)歷史事實(shí)的內(nèi)在價(jià)值的一種科學(xué)途徑。將生物科學(xué)史作為提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的高效引擎,不僅有助于加深學(xué)生對(duì)相關(guān)生物學(xué)知識(shí)的理解,而且有助于學(xué)生形成生物科學(xué)探究的科學(xué)的方法與態(tài)度,逐步樹(shù)立正確的科學(xué)發(fā)展觀,切實(shí)把新課標(biāo)的理念貫徹于課堂教學(xué)中。

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