鈕明華

在新課程標準頒布后的人教版高中生物教材中出現(xiàn)了不少生物學史的介紹，從酶本質(zhì)的探索、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、促胰液素的發(fā)現(xiàn)，等等。科學史的加入不但豐富了教材的內(nèi)容，更重要的是通過對科學史的了解，學生可以體驗當時科學家是如何進行科學探究的，培養(yǎng)他們從事科學研究的基本技能和素養(yǎng)，激發(fā)他們今后從事科學研究的興趣。

1 沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)——創(chuàng)新及團隊協(xié)作的重要性

這是人教版高中生物必修二《遺傳與進化》中一個非常經(jīng)典的科學史教育。筆者在講授相關(guān)知識的時候不再像以前那樣直接將沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型展示給學生，逐條講述DNA結(jié)構(gòu)的特點，要求學生記憶，而是展示當時從事此項研究的三個主要團隊的情況：第一組是美國著名化學家鮑林，1931年就將量子力學用于化學領域，闡明了化學鍵的本質(zhì)，這使他后來獲得了1954年諾貝爾化學獎。1950年，他首先闡明并發(fā)現(xiàn)了氨基酸鏈的α螺旋狀結(jié)構(gòu)。此后，鮑林又投入了DNA結(jié)構(gòu)的研究。他是最早認定DNA分子具有與氨基酸鏈類似的螺旋結(jié)構(gòu)的科學家，而且做研究的環(huán)境最優(yōu)越。但他錯誤地認為DNA分子是由三股螺旋組成的。

英國女生物學家富蘭克琳是最早認定DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的科學家，并且運用X射線衍射技術(shù)拍攝到了清晰而優(yōu)美的DNA照片，為探明其結(jié)構(gòu)提供了重要依據(jù)，她還精確地計算出DNA分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的軸向與距離。而英國生物物理學家威爾金斯則計算出DNA分子螺旋的直徑與長度。他們二人還對DNA分子的結(jié)構(gòu)作出了確切而關(guān)鍵性的描述：磷酸根在螺旋的外側(cè)，堿基在螺旋內(nèi)側(cè)。

英國劍橋大學國王學院1946年就設立了DNA結(jié)構(gòu)研究室，第二個團隊富蘭克琳與威爾金斯擁有充足的經(jīng)費和先進的技術(shù)設備，他們與成功地建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型只有咫尺之遙，但卻未能跨出最后也是最關(guān)鍵的一步。這一方面是因為他們認為探索DNA結(jié)構(gòu)的惟一途徑是使用晶體學和數(shù)學計算的方法，拒絕采用建立結(jié)構(gòu)模型的方法；另一方面是由于人際關(guān)系等方面的因素（當時在科學領域存在歧視女性的風氣，包括威爾金斯本人）。

第三組就是沃森和克里克。在三組DNA結(jié)構(gòu)研究人員中，沃森和克里克資歷最淺（1951年開始從事相關(guān)研究時，沃森才23歲，克里克也不過35歲），知識與經(jīng)驗最缺乏，也沒有進行過相關(guān)的實驗，但他們卻在這場科學競賽中贏得了勝利。他們既吸收了鮑林利用模型構(gòu)建的方法來研究問題，又從富蘭克林那兒獲得了DNA結(jié)構(gòu)所需的許多數(shù)據(jù)，并且從查哥夫處了解到在DNA中4種堿基的含量：腺膘呤與胸腺嘧啶的數(shù)量相等，鳥膘呤與胞嘧啶的數(shù)量相等。

當學生了解到相關(guān)歷史背景之后，教師一方面鼓勵他們自主組建DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，另外一方面在回顧這段歷程之后，要求學生就這些科學探索過程的成功與失敗進行反思。許多學生在課上和課后都表達了這樣的看法：① 年齡大和資歷深并不是科學研究的優(yōu)勢，有時反而是劣勢；② 團隊成員之間的協(xié)作非常重要；③ 科學研究既要能及時搜集大量的信息資料又要對這些信息進行分析加以揚棄，并注入自己的思想才是創(chuàng)新；④ 科學研究競爭非常激烈。其中對團隊協(xié)作在科學研究中的重要性深有體會。

這堂課，傳統(tǒng)的教學要求就是要求學生能夠掌握DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點，在轉(zhuǎn)換教學思路和模式之后，學生對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點掌握依舊牢固，同時體驗到了科學研究過程中的成功的關(guān)鍵與失敗的原因，并得出了自己的見解，一舉兩得。

2 達爾文與自然選擇學說——人文與科學之間的調(diào)和

高中生物必修二《遺傳與進化》第六章第一節(jié)現(xiàn)代生物進化理論的由來一文中112頁思考與討論環(huán)節(jié)中有這樣兩個問題：19世紀末嚴復、梁啟超等以達爾文自然選擇學說中“物競天擇、適者生存”的觀點，作為喚醒同胞救國圖強的警鐘。這一做法在當時積貧積弱的中國起到了什么作用？有一本普及進化知識的英文書《Evolution》（Dylan Evans & Howard Selina著，英國出版）中寫道：“Science aims to discover facts，but leaves us free to choose our own values.”你同意這樣的觀點嗎？作者為什么要在本書的最后一頁寫這句話？

這節(jié)課的教學目標有以下4個：

（1） 舉例說出達爾文之前，人們是怎樣看待生物進化的；（2） 概述達爾文的自然選擇學說的主要內(nèi)容；（3） 評述達爾文自然選擇學說的貢獻和局限性；（4） 探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響。

教師在講授時通常對于前3個目標的達成度很認同，但往往會忽略第4個教學目標。而這恰恰是能夠?qū)W生價值觀培養(yǎng)的很好的例證。許多學生從小受到的教育使他們形成了這樣的價值觀：必須在競爭中獲得勝利，否則就是失?。ㄔ诠P者的調(diào)查中72%的受調(diào)查高中學生認同這樣的觀念）；符合主流的思想和想法就是正確的，不符合的就一定是錯誤的。

誠然，第一個問題人們很容易形成共識，“物競天擇”，落后就要挨打，甚至被消滅，一直在提醒每個中國人要自強。但是當我們的國家日益強大起來以后應該怎么做？難道還是和當年的西方列強一樣用武力和不平等條約去榨取相對落后的國家和民族？作為一個負責任的大國的再次崛起，我們應該也必須走和平的道路，走和世界各國共同發(fā)展的道路。從個人角度出發(fā)，當你屬于弱勢群體中的一員時要努力向上，當你成為強勢群體中的一員，比如在同學中威信較高，擔任學生干部時，如何對待相對落后的同學？當你作為一個健全人在殘疾人面前應當怎樣做才能既體現(xiàn)出你的友善又不會傷害到他的自尊？這些問題很多學生事前并沒有較多的考慮，甚至有學生根本沒有想到過。所以當這樣的情況出現(xiàn)在學生面前時，他們有些手足無措。筆者所在學校的學生中有肢體殘疾的，有白化病的，面對這樣的同學，健全的學生表現(xiàn)各不相同，有的能夠伸出援手，有的卻在背后議論。生物學科的教師應當在恰當?shù)臅r候表明自己的立場，教育學生如何正確對待他們。

第二個問題的參考答案是：雖然科學否定了上帝造物說，但并不意味著排斥相關(guān)的宗教信仰。作者之所以在書的最后一頁寫這句話，與所在國家的社會文化背景有關(guān)。筆者班上有位學生在周記當中提到她澳大利亞回來探親的表妹，當?shù)弥腥蓑T車撞傷了一只野貓后徑自回家對那只貓不聞不顧的事情時，表現(xiàn)出來的吃驚和憤怒讓自己無法理解。筆者告訴這位學生，如果在澳大利亞撞上的是一條狗，你表妹可能因此而報警，將肇事者告上法庭。這件事中學生和她表妹的反應截然不同，原因既包涵了西方人文教育對待生命的重視，也反映出東西方文化上的差異。90后的中學生以后與國外接觸的機會比前輩們多得多，如果因為不了解其他國家、民族的文化，不尊重其他國家和民族的文化，他們將無法與之交流，更不可能與之共同發(fā)展。

3 促胰液素的發(fā)現(xiàn)——有反思才有進步

人民教育出版社出版的高中生物必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第二章第二節(jié)通過激素的調(diào)節(jié)一文中提到了促胰液素的發(fā)現(xiàn)史。其中提到了巴普洛夫，他因為過分相信了神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用得出與沃泰默一樣的結(jié)論：胰液分泌的調(diào)節(jié)只存在神經(jīng)調(diào)節(jié)。而斯他林和貝利斯卻不迷信權(quán)威，獨辟蹊徑發(fā)現(xiàn)了其中的化學調(diào)節(jié)物質(zhì)（就是現(xiàn)在所說的激素），從而提出了生命活動的激素調(diào)節(jié)。當巴普洛夫得知這一消息后非常懊惱，深深地自責：“自然，人家是對的。很明顯，我們失去了一次發(fā)現(xiàn)真理的機會！”

學生從很多地方，包括成年人、書本、網(wǎng)絡等途徑了解了許多關(guān)于成功的例子，潛移默化中，想當然認為什么事最終都能成功，哪怕是遭受到一些困難，最終總是成功的。所以有些學生能夠很容易接受成功卻無法接受失敗，哪怕是一些小挫折。筆者去年班上有這樣一位學生，期中考試成績班級第2名，比他后排的同學高出許多，但期中考試之后，后排的同學奮起直追，幾次小測驗都超過了他，他產(chǎn)生了比較強烈的危機感，就向筆者抱怨自己做作業(yè)太慢導致比同學復習時間減少了，希望老師能夠準許他不上通用技術(shù)等所謂副科，以便抽出時間來認真復習迎接期末考試。筆者和他進行一番交流，使他懂得了努力學習是對的，但是人應該全面發(fā)展，不能以犧牲學習所謂副科的時間來專門投入所謂主科的學習。同學之間學習上有競爭是好事，但不要太看重排名，而應該多關(guān)注自己是否已經(jīng)將相關(guān)的知識和能力掌握好了。單純的說教效果不會太好，所以筆者就把巴普洛夫的例子繼續(xù)講述給他聽：1902年的失敗應該說給巴普洛夫的打擊很大，因為他在動物消化方面一直是世界級的權(quán)威，并因相關(guān)研究而拿到了諾貝爾醫(yī)學及生理學獎。但是他并沒有因此而驕傲，并轉(zhuǎn)而向?qū)游镄袨榧靶睦矸较虻难芯?，?903年起連續(xù)30年運用“條件反射”方法研究了動物的行為、心理活動。由此他提出了人有第一和第二兩個信號系統(tǒng)的思想，認為人除了有第一信號系統(tǒng)，即對外部世界的映象產(chǎn)生直接反映之外，還有第二信號系統(tǒng)，即引起人的高級神經(jīng)活動發(fā)生重大變化的語言和符號反映功能。在此基礎上他建立了高級神經(jīng)活動的新學說。第一、第二信號系統(tǒng)的學說是否正確還值得繼續(xù)研究，但是他遇到挫折后敢于直面，反思自己的問題，奮發(fā)努力，才有了更大的成就。

科學史進入中學生物教學并不是新課程的首創(chuàng)，在這之前更多的是強調(diào)通過科學史的學習了解相關(guān)的生物學知識和技能，對科學史中人文精神的探索極少涉及，所以科學史的教育僅僅成為生物學知識和技能學習的工具。而通過上述例證，不難看出科學史的教育加入人文關(guān)懷的理念，不僅能夠同樣達到幫助學生掌握相關(guān)生物學知識和技能的目的，更能夠讓學生從中汲取人文精神的養(yǎng)料。通過這樣的學習，不僅是把學生領入科學的殿堂，更是向把他們培養(yǎng)成科學家或者說是有科學素養(yǎng)的人的方向努力。