楊珍珍 鄭曉蕙

(華東師范大學(xué)教師教育學(xué)院 上海 200062)

生物科學(xué)史是人類長(zhǎng)期以來在歷史活動(dòng)中形成的一切關(guān)于生物科學(xué)知識(shí)生產(chǎn)和發(fā)展過程的描述[1]。培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)是新一輪生物學(xué)課程改革實(shí)施的核心任務(wù)，生物科學(xué)史蘊(yùn)含的科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)精神有利于培養(yǎng)學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任[2]。本文通過對(duì)2016年麥格勞·希爾教育集團(tuán)出版的美國(guó)高中生物學(xué)教材(Glencoe Biology)[3](以下簡(jiǎn)稱美版教材)中科學(xué)史呈現(xiàn)方式和內(nèi)容的分析，期許為我國(guó)高中生物學(xué)教材的編寫者和一線教師提供參考。

1 靈活的呈現(xiàn)方式，吸引學(xué)生眼球

1.1 欄目多樣，內(nèi)容全面實(shí)用 美版教材中呈現(xiàn)科學(xué)史的欄目形式豐富，全面展現(xiàn)豐富多樣的科學(xué)史。除了傳統(tǒng)的正文中穿插科學(xué)史的方式以外，美版教材還設(shè)有多種欄目呈現(xiàn)科學(xué)史，包括“聚焦生物學(xué)史”(connection to history)、“生物發(fā)現(xiàn)”(biodiscoveries)、“聯(lián)系實(shí)際”(in the field)、“生物實(shí)驗(yàn)室”(biolab)、“生物與社會(huì)”(biology & society)、“生物前沿”(cuting-edge biology)、“與多學(xué)科結(jié)合”(connection to math/heal/chemstry/earth science)等欄目。

1.2 插圖豐富，內(nèi)容真實(shí)有趣 美版教材對(duì)科學(xué)史的呈現(xiàn)注重視覺效果，插圖色彩鮮艷，搭配協(xié)調(diào)，采用高品質(zhì)硬紙印刷，插圖內(nèi)容貼近生活，真實(shí)有趣。美版教材插圖尺寸比較大，平均占頁(yè)面的六分之一，如“時(shí)間軸”圖片可占到頁(yè)面的三分之一，并且插圖內(nèi)容清晰可見，提供學(xué)生舒適的閱讀體驗(yàn)。同時(shí)，科學(xué)史采用了多種類型的圖片，包括“時(shí)間軸”、科學(xué)家肖像圖、科學(xué)成果、實(shí)驗(yàn)畫面、實(shí)驗(yàn)裝置、過程圖解、數(shù)據(jù)圖表等。多種類型圖片的呈現(xiàn)，增加了科學(xué)史的趣味性，擴(kuò)展了科學(xué)史豐富的內(nèi)涵。其中，以“時(shí)間軸”(圖1)獨(dú)特的方式呈現(xiàn)科學(xué)史，是我國(guó)教材中所沒有的?！皶r(shí)間軸”是以圖片和簡(jiǎn)短的描述組成，每個(gè)單元(unit)都含有一個(gè)“時(shí)間軸”，圖中所示的“時(shí)間軸”展示細(xì)胞學(xué)史上重大的生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這種方式可以清晰地展示生物科學(xué)發(fā)展脈絡(luò)，有利于學(xué)生知識(shí)框架的建構(gòu)。另外，插圖內(nèi)容與學(xué)生日常生活緊密聯(lián)系并與科學(xué)史相呼應(yīng)，如考古團(tuán)隊(duì)挖掘化石的現(xiàn)場(chǎng)圖，展現(xiàn)了真實(shí)的場(chǎng)景，為學(xué)生提供多彩和感切的科學(xué)史材料。

圖1 美版教材中的“時(shí)間軸”

1.3 設(shè)置習(xí)題，激發(fā)學(xué)生潛力 美版教材在習(xí)題中融入大量科學(xué)史，這種方式相當(dāng)于為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生了解或“經(jīng)歷”科學(xué)家在探究歷程中遇到的困難，通過對(duì)問題的解決，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)史內(nèi)容的把握。例如，“遺傳物質(zhì)”小節(jié)后的習(xí)題：“如何評(píng)價(jià)赫爾希和蔡斯在他們實(shí)驗(yàn)中使用放射性磷和硫元素？他們是否能用碳和氧元素代替？為什么？”學(xué)生通過對(duì)這道題的解答可以更加深入掌握噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)中兩位科學(xué)家所使用放射性標(biāo)記技術(shù)的原理。再如“有性生殖和遺傳”章后檢測(cè)中的寫作題：“想象你是孟德爾，并以日記形式記錄下你取得重大突破的一天，描述你的成就和下一步計(jì)劃”。學(xué)生通過完成這個(gè)任務(wù)，“經(jīng)歷”了孟德爾進(jìn)行科學(xué)探索的一天，仿佛自身也處在探究過程，鞏固了獲得的新知。另外，美版教材中有個(gè)獨(dú)特的習(xí)題板塊“基于文獻(xiàn)的問題”(document-based questions)： 以這個(gè)章節(jié)中具代表性科學(xué)家發(fā)表的原始文獻(xiàn)作為閱讀資料，并以此設(shè)計(jì)問題(圖2)，通過這類問題的回答，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)史上重要實(shí)驗(yàn)的理解。

圖2 美版教材中的“基于文獻(xiàn)的問題”板塊

2 獨(dú)到的內(nèi)容設(shè)計(jì)，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)

2.1 多學(xué)科結(jié)合，打破學(xué)科界限 美版教材中科學(xué)史強(qiáng)調(diào)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的結(jié)合，打破學(xué)科之間的界限，完整地展現(xiàn)自然科學(xué)事業(yè)的發(fā)展。上文提到的“與多學(xué)科結(jié)合”的欄目，如“生命起源”章節(jié)的“連接化學(xué)”欄目(connection to chemistry)中的米勒模擬實(shí)驗(yàn)： 模擬在地球早期大氣產(chǎn)生有機(jī)物質(zhì)的過程；“分子遺傳學(xué)”章節(jié)中“連接數(shù)學(xué)”(connection to math)欄目中密碼子的發(fā)現(xiàn)： 運(yùn)用數(shù)學(xué)中排列組合的方法計(jì)算氨基酸與密碼子的對(duì)應(yīng)數(shù)量。另外，除了欄目之外，教材中多處科學(xué)史與多學(xué)科結(jié)合： 如沃森和克里克在富蘭克林x射線衍射圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合化學(xué)和物理知識(shí)，發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)；如教材呈現(xiàn)細(xì)胞學(xué)說建立過程的同時(shí)介紹了顯微鏡技術(shù)的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)細(xì)胞學(xué)說的發(fā)展離不開物理學(xué)對(duì)顯微鏡研究的發(fā)展……與多科學(xué)結(jié)合的生物科學(xué)史，讓學(xué)生理解生物不是一門獨(dú)立發(fā)展的學(xué)科，而是與其他學(xué)科關(guān)聯(lián)發(fā)展，相互促進(jìn)。

2.2 問題穿插，引發(fā)學(xué)生思考 美版教材中正文或側(cè)欄中穿插數(shù)量不定的針對(duì)科學(xué)史的問題，引發(fā)學(xué)生思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)史的積極性。有些問題是讓學(xué)生重新描述科學(xué)史重點(diǎn)內(nèi)容，如“解釋艾弗里是如何發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化因子的？”，通過思考和回答這一問題，學(xué)生能夠掌握艾弗里轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的中所運(yùn)用的科學(xué)研究方法。有些問題是讓學(xué)生回答科學(xué)史相關(guān)內(nèi)容的疑問，如“分子遺傳學(xué)”章節(jié)中介紹了格里菲思的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過程之后，隨之在側(cè)欄中提出問題：“為什么格里菲思推斷有部分S型菌是由R型菌轉(zhuǎn)化而來的？”通過這個(gè)問題，激發(fā)學(xué)生對(duì)“轉(zhuǎn)化現(xiàn)象”的思考?？茖W(xué)史與問題相結(jié)合，使學(xué)生閱讀科學(xué)史更具目的性，更容易掌握科學(xué)史的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.3 選材巧妙，體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì) 美版教材中科學(xué)史注重對(duì)科學(xué)本質(zhì)的體現(xiàn)，特別是科學(xué)知識(shí)的暫時(shí)性、科學(xué)探究的質(zhì)疑性?？茖W(xué)知識(shí)的暫時(shí)性，即科學(xué)知識(shí)可能隨著科學(xué)研究的深入而改變，教材中科學(xué)史強(qiáng)調(diào)科學(xué)的暫時(shí)性，如生物分類系統(tǒng)一開始采用五界系統(tǒng)，直到古細(xì)菌被發(fā)現(xiàn)，才采用六界分類系統(tǒng)；科學(xué)家原來認(rèn)為眼鏡猴屬于狐猴，直到新的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)才將其歸入類人猿的范疇。對(duì)科學(xué)暫時(shí)性的充分體現(xiàn)，有利于學(xué)生理解科學(xué)過程是不斷修正、不斷發(fā)展的。敢于質(zhì)疑，是科學(xué)探究的動(dòng)機(jī)及延續(xù)的動(dòng)力，教材中科學(xué)史同時(shí)強(qiáng)調(diào)對(duì)科學(xué)探究質(zhì)疑性的體現(xiàn)，如巴斯德敢于質(zhì)疑自然發(fā)生學(xué)說，并設(shè)置曲頸瓶實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一學(xué)說的錯(cuò)誤性；達(dá)爾文質(zhì)疑神創(chuàng)論，并通過多年的探索提出了進(jìn)化論學(xué)說?？茖W(xué)史對(duì)科學(xué)探究質(zhì)疑性的體現(xiàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，從而提高學(xué)生的科學(xué)精神。通過對(duì)科學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠深入了解生物學(xué)科知識(shí)產(chǎn)生的特點(diǎn)、掌握生物學(xué)概念以及把握自然學(xué)科的特點(diǎn)。

(基金項(xiàng)目：上海市基礎(chǔ)教育課程教材改革項(xiàng)目“立德樹人人文社科生命科學(xué)基地建設(shè)”，No.14800-412221-16051；*通信作者)