張志杰

(鹽城市田家炳中學(xué)，江蘇鹽城，224000)

一、利用科學(xué)史促進(jìn)核心概念建構(gòu)的方法

生物課程的學(xué)習(xí)進(jìn)入高中階段后，學(xué)生會(huì)接觸到越來越多的生物學(xué)概念。有些概念對(duì)于初學(xué)者而言理解起來并不太容易，然而概念的準(zhǔn)確掌握卻是學(xué)好這門課程的基礎(chǔ)，也是展開后續(xù)更為深入的知識(shí)探究的前提。想要深化學(xué)生對(duì)概念的理解與認(rèn)知，以科學(xué)史為切入點(diǎn)不失為一種好方法。利用科學(xué)史展開概念教學(xué)時(shí)，首先需要做好概念教學(xué)的有效建構(gòu)，要讓與概念相關(guān)的科學(xué)史能夠清晰地為學(xué)生呈現(xiàn)。這不僅能夠讓學(xué)生了解某個(gè)特定生物學(xué)概念的形成過程，也能夠讓學(xué)生從科學(xué)史中認(rèn)識(shí)到特定概念在不同時(shí)期的發(fā)展情況。

“細(xì)胞”是生物學(xué)中一個(gè)非常核心的基礎(chǔ)概念，對(duì)于這個(gè)概念有良好的掌握與認(rèn)知對(duì)于后續(xù)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)非常重要。在高中生物課本中，關(guān)于細(xì)胞的認(rèn)識(shí)是很重要的一個(gè)章節(jié)，這一章內(nèi)容的學(xué)習(xí)會(huì)讓學(xué)生對(duì)各個(gè)細(xì)胞器的功用有良好的認(rèn)知，同時(shí)，也會(huì)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些細(xì)胞器是如何協(xié)同維持整個(gè)細(xì)胞的生命活力的。為了讓學(xué)生更好地理解細(xì)胞的定義，筆者會(huì)借助科學(xué)史讓學(xué)生首先了解這個(gè)概念形成與發(fā)展的歷程。

羅伯特·虎克：英國人，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)許多規(guī)則的“小室”，并把“小室”稱為cell——細(xì)胞。

列文虎克：荷蘭人，他用自制的顯微鏡進(jìn)行觀察，對(duì)紅細(xì)胞和動(dòng)物精子進(jìn)行了精確的描述，但沒用“細(xì)胞”來描述其發(fā)現(xiàn)。

19世紀(jì)30年代，德國植物學(xué)家施萊登和動(dòng)物學(xué)家施旺提出了細(xì)胞學(xué)說，指出細(xì)胞是一切動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的基本單位。

維爾肖：德國人，他在前人研究成果的基礎(chǔ)上，得出“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”的結(jié)論。

從這段科學(xué)史中，學(xué)生能夠感受到細(xì)胞這個(gè)概念由來已久，在生物學(xué)的發(fā)展過程中很早就展開了對(duì)這個(gè)概念的探究。同時(shí)，學(xué)生也能夠認(rèn)識(shí)到關(guān)于細(xì)胞研究的一些重要階段：從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)到概念還未形成時(shí)對(duì)細(xì)胞的描述，最后到細(xì)胞學(xué)說的提出直至后期的進(jìn)一步完善。雖說細(xì)胞只是生物學(xué)中一個(gè)最基礎(chǔ)的概念，然而這個(gè)概念的提出與演進(jìn)卻經(jīng)歷了一段著實(shí)漫長(zhǎng)的歷程。對(duì)這段科學(xué)史的理性認(rèn)知不僅能夠讓大家對(duì)細(xì)胞這個(gè)概念的由來有較好的把握，也能夠深化學(xué)生對(duì)這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)。這個(gè)過程為后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、利用科學(xué)史促進(jìn)核心概念建構(gòu)的層次

在利用科學(xué)史展開生物相關(guān)概念的教學(xué)時(shí)，要注重層次建構(gòu)。有些生物學(xué)概念看似簡(jiǎn)單，但其形成過程可能非常漫長(zhǎng)，不僅如此，早期對(duì)這個(gè)概念或者相關(guān)物質(zhì)的研究也可能會(huì)極其復(fù)雜與不易。前人的研究不僅為生物學(xué)的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為相關(guān)概念的教學(xué)提供了很有價(jià)值的素材。有些生物學(xué)概念的形成過程十分復(fù)雜，對(duì)于有些物質(zhì)的研究也耗費(fèi)了前人很多心力，這些都被很好地記錄在了科學(xué)史中。對(duì)于科學(xué)史的學(xué)習(xí)既能讓學(xué)生了解到相關(guān)概念的形成過程，也能讓其認(rèn)識(shí)到前人在研究概念時(shí)所付出的心血。這不僅是一種知識(shí)教學(xué)，也能夠潛移默化地讓學(xué)生感受到治學(xué)的精神。

現(xiàn)在我們都知道DNA是細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，它不僅會(huì)決定生物體的基本性狀，也是決定生物體一些最為重要特征的遺傳密碼?？茖W(xué)家對(duì)這個(gè)概念的研究經(jīng)歷了非常漫長(zhǎng)的過程，從最早對(duì)這種物質(zhì)的探究到逐漸弄清楚其作用，科學(xué)家進(jìn)行了大量繁瑣復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)這個(gè)概念時(shí)有必要讓學(xué)生了解這段科學(xué)史，這不僅能夠讓學(xué)生了解這個(gè)概念的形成過程，這個(gè)過程中的一些有代表性的實(shí)驗(yàn)研究也是這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。

1928年，英國科學(xué)家格里菲思通過實(shí)驗(yàn)推想，已殺死的S型細(xì)菌中含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌。(體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn))

1944年，美國科學(xué)家艾弗里和他的同事通過實(shí)驗(yàn)證明上述“轉(zhuǎn)化因子”為DNA，也就是說DNA才是遺傳物質(zhì)。(體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn))

1952年，赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。

在給學(xué)生逐層介紹這段科學(xué)史時(shí)，筆者有意識(shí)地讓學(xué)生進(jìn)一步了解各個(gè)階段所涉及的一些核心實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)富有代表性，對(duì)每個(gè)階段實(shí)驗(yàn)的剖析能夠幫助學(xué)生形成科學(xué)研究的一般思路。這樣的教學(xué)過程不僅富有層次性，而且能夠讓學(xué)生在清晰思維的指引下更好地掌握相關(guān)生物學(xué)概念。

三、利用科學(xué)史促進(jìn)核心概念建構(gòu)的一般教學(xué)步驟

在利用科學(xué)史展開生物學(xué)核心概念的教學(xué)時(shí)，教學(xué)步驟的有效建構(gòu)很重要?？茖W(xué)史的學(xué)習(xí)很容易讓學(xué)生覺得枯燥乏味，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然而，如果能夠改善史料的呈現(xiàn)方式，讓科學(xué)史中的某些內(nèi)容貼近學(xué)生所熟悉的生活，這樣就往往容易被學(xué)生接受。此外，教師還可以對(duì)不同階段的科學(xué)史做深入挖掘，通過有效教學(xué)步驟的設(shè)置讓學(xué)生更深入地了解在科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中特定生物學(xué)概念所發(fā)生的特定變化。這既能夠讓教學(xué)過程更為豐富，也能夠深化學(xué)生對(duì)概念的理解。

“內(nèi)環(huán)境”和“穩(wěn)態(tài)”是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的生物學(xué)概念，這兩個(gè)概念的發(fā)現(xiàn)過程也有內(nèi)在的聯(lián)系。筆者首先給學(xué)生簡(jiǎn)要介紹兩個(gè)概念的發(fā)現(xiàn)經(jīng)過。

貝爾納：法國人，1857年，他提出“內(nèi)環(huán)境”的概念，并推測(cè)內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

坎農(nóng)：美國人，1926年，他提出了“穩(wěn)態(tài)”的概念，并提出了穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制的經(jīng)典解釋，即內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機(jī)體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)的。

在初步介紹科學(xué)史的發(fā)展歷程時(shí)，筆者有意識(shí)地對(duì)每個(gè)過程展開深入挖掘。例如，“內(nèi)環(huán)境”概念在提出時(shí)的具體經(jīng)歷如何？“穩(wěn)態(tài)”的概念又是如何在“內(nèi)環(huán)境”的概念基本確認(rèn)后慢慢被人們認(rèn)識(shí)與發(fā)現(xiàn)的？這些介紹不僅是對(duì)概念的拓寬與延伸，也能夠加深學(xué)生對(duì)概念的接受程度。

在介紹完這些科學(xué)史后，筆者進(jìn)一步將學(xué)生引入到現(xiàn)代環(huán)境中來，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)：神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。這不僅深化了概念教學(xué)，也能夠讓學(xué)生對(duì)剛剛學(xué)過的概念有良好的應(yīng)用。

在借助科學(xué)史展開生物學(xué)概念的教學(xué)時(shí)，做好教學(xué)步驟的設(shè)計(jì)很重要。良好的教學(xué)步驟不僅能讓教學(xué)有針對(duì)性地展開，也能更好地挖掘科學(xué)史中有價(jià)值的史料，進(jìn)而為概念教學(xué)提供好的素材，深化學(xué)生對(duì)概念的理解與掌握。

科學(xué)史不僅能夠讓我們認(rèn)識(shí)一門學(xué)科的發(fā)展歷程，以科學(xué)史為依托也能夠很好地展開生物學(xué)中某些核心概念的教學(xué)。在利用科學(xué)史進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)要注重教學(xué)方法的選取，教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)富有層次性。此外，教學(xué)步驟的設(shè)置也很重要，良好的教學(xué)步驟不僅能夠讓概念教學(xué)有針對(duì)性地展開，也能夠更好地挖掘科學(xué)史中一些有價(jià)值的史料。這些方法都有利于科學(xué)史輔助生物學(xué)概念教學(xué)的開展。

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