生物科学史对中学生学科素养形成的影响

邹纯忠

发掘生物科学史的思想内涵，探索生命科学史在中学生学科素养培养的新途径，是值得高中生物学教师研究的问题。

一、利用科学实验故事，培养学生的科学精神

科学精神主要是个体在学习、理解、运用科学知识和技能等方面表现的价值标准、思维方式和行为规范。其中包括崇尚真知、理性思维、勇于探究等方面。在教学中，可对生物科学史进行适当的多元化的处理。例如：在必修二《基因在染色体上》一节中，可以让四位学生分别扮演孟德尔、约翰、萨顿、摩尔根。课堂上用二分钟的时间生动地重演孟德尔通过豌豆等植物的杂交试验，提出了遗传的分离定律和自由组合定律；约翰逊给孟德尔的“遗传因子”叫做基因；萨顿用蝗虫细胞作材料，提出基因在染色体上的假说；摩尔根利用果蝇为实验材料，证实基因在染色体上，发现了基因的连锁互换律。以“穿越”的方式将四个不同国家不同时期的科学家的故事整合一起生动演绎出科学探究中的假说演绎法的过程。在《光合作用的探究历程》中，以幻灯片的形式生动的演绎普里斯特利通过实验发现植物可以更新空气。英格豪斯发现普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功，植物只有绿叶才能更新污浊的空气；德国科学家梅耶提出植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。萨克斯证明光合作用产生了淀粉。恩格尔曼发现好氧细菌是只向叶绿体被光束照射到的部位集中，证明叶绿体是植物进行光合作用场所。美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法，证明光合作用中释放的氧气来自水。

教学中不仅让学生学习科学技术知识和成果，掌握基本的科学方法，而且让学生形成尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；不仅让学生学习运用科学的思维方式认识事物、解决问题、规范行为等，让学生体会科学家百折不挠的探索精神。

二、分析科学家的实验过程，让学生真正学会学习

学会学习主要表现为个体在学习态度、方式、方法、进程等方面的选择、评估与调控。包括乐学善学、勤于反思、数字学习。生物科学史就是生物科学的实验史，它在很大程度上反映了科学家的探究活动与探究方法。科学研究离不开科学的研究方法，设计思路对了，实验材料选择正确，但没有正确的科学的研究方法也是难以成功的。高中生物教材为我们介绍了许多的科学探究历程中的严谨的研究的方法。如在《细胞膜的流动镶嵌模型》用到的构建模型法；人类遗传病的遗传方式和发病率中用到的调查分析法；孟德尔的豌豆杂交实验用到的假说-演绎法，体会提出问题、形成假设，并通过科学方法检验求证、得出结论的过程；萨顿观察蝗虫卵细胞和精子形成是用的类比推理法等等。学生从中系统学习科学家在探究过程中所采取的观察、实验、比较、分析、判断、推理、综合等科学方法。领会到科学研究的本质和科学研究的方法。

教学中教师应该注重通过对生物科学史的挖掘，培养学生的积极的学习态度和浓厚的学习兴趣，培养学生良好的学习习惯、自主学习和终身学习的意识。同时教育学生了解自己学习的状态，根据不同情境和自身实际，选择合理有效的学习策略和方法。

三、了解科学家的探究历程，培养学生的实践创新精神

实践创新主要是学生在勤于实践、敢于创新方面的具体表现。包括热爱劳动、批判质疑、问题解决。

在科学研究中，不但要有正确的设计思路，适合的实验材料，好的研究方法，而且必须配合科学探究精神和献身科学的精神。自然科学的每一个成果，都浸透着科学家们追求真理的汗水，都凝聚着历代科学家坚忍不拔、奋力求索的精神。以达尔文为例，为了研究物种的起源，他不顾生命危险，积极勇敢探索，用了五年的时间进行艰苦的环球航海，收集了各种动植物的资料以及化石材料，出版了《物种起源》的巨著。达尔文的成就融入了熱爱科学、锲而不舍、敢于独立思考的科学精神，同时也体现了实事求是、严谨地追求科学真理的态度。许多科学发现史包含了科学家的思维、分析、假设和判断等全过程，是科学家严谨作风、勇于探索的结果，这有利于培养学生严谨求实的科学态度，不怕挫折、困难的探索精神。

科学是在不断质疑不断否定中发展创新完善，亚里士多德有句名言：“思维从疑问和惊奇开始。”质疑是学生有了新的发现后的猜想，是学生进一步探究的驱动力，更是培养创新能力的前提。例如：因为有了生物研究者们对罗伯特森提出的所有生物都是三层结构的静态统一模型的质疑。才有桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。因为有了摩尔根对孟德尔的遗传定律和萨顿假说的质疑，才有果蝇的杂交试验，摩尔根才因此推出了遗传第三定律；因为有了对艾弗里肺炎双球菌的体外转化实验的质疑，才有赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验。利用这些科学史，让学生体会科学研究的百家开放百家争鸣的局面，既可以拓展学生的视野，培养学生的批判思维和创造性思维。

通过生物科学史的学习培养学生具有好奇心和想象力，敢于质疑，善于提出新观点、新方法、新设想，并进行理性分析，做出独立判断等。善于发现和提出问题，有解决问题的兴趣和热情，能依据特定情境和具体条件，选择制定合理解决方案，具有创新意识，能将创新理念生活化、实践化等。

四、点评科学家的生平事迹，启发学生的国家认同感

国家认同主要表现为个体对国家政治制度、核心价值理念、民族文化传统等方面的理解、认同和遵从。包括国家意识、政治认同、文化自信。

科学没有国界，每个科学家都是深深的热爱着自己的国家自己的民族自己的人民，如果没有这种高尚的情怀，他们将失去科学探究前进的动力和克服困难的毅力。被国际上誉为“杂交水稻之父”的袁隆平培育出的新型水稻——两系法，被誉为粮食生产上的一次“绿色革命”，袁隆平放弃国外高薪聘请，怀着提高水稻质量和产量，为国争光的远大理想，留在国内从事水稻，2017年袁隆平宣布水稻亲本去镉技术获突破；我国参与“人类基因组计划”课题研究的新进展、新成果；1989年我国转基因鲤鱼的培育；1995年我国抗虫基因棉花的培育成功、我国生态农业取得的成就等。爱国主义是每一个公民应有的基本素养，培养学生的爱国主义是学科教学的重要环节。教材中根据内容的特点安排了多处我国生物科学的成就，为教学提供了不可多得的德育素材。教师应不失时机地把握好，以帮助学生增强爱国信念，激发学习热情，提高学生学习的积极性和主动性。

通过学习让学生了解国情历史，维护民族团结、社会稳定和国家统一；热爱祖国，认同国民身份，对祖国有强烈的归属感；自觉捍卫国家尊严和利益等。热爱中国共产党；理解、接受并自觉践行社会主义核心价值观；具有中国特色社会主义共同理想，有为实现中华民族伟大复兴中国梦而不懈奋斗的信念和行动等。了解中华文明形成的历史进程；承认和尊重中华民族的优秀文明成果；理解、欣赏、弘扬中华优秀传统文化和社会主义先进文化等。

五、学习科学家之间的真诚合作，培养学生的社会责任感

社会责任主要是个体处理与他人（家庭）、集体、社会、自然关系等方面的情感态度和行为表现。包括诚信友善、合作担当、法治信仰、生态意识。

任何一项科学研究不是哪一个学者孤军作战，不是单独一个学者的成就。牛顿曾说过：“如果我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”这里的“巨人”指牛顿力学来源于伽利略、哥白尼、开普勒牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的工作后，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律。而在生物领域的研究中，往往很多研究成果，都是科学家们精诚合作的结晶。例如：《DNA的双螺旋结构》的研究者克里克、沃森的团结合作在科学史上成为典范，他们国籍不同，性格各异，但为了科学事业，为了共同的理想追求，默契配合，开辟了分子生物学的新纪元，对我们的学生进行合作意识的培养与教育起了很好的作用。

通过学习培养学生积极参与社会活动，具有团队合作精神；对自我和他人负责；崇尚自由平等，坚持公平正义；热爱并尊重自然，与自然和谐相处；保护环境，节约资源，具有绿色生活方式；具有可持续发展理念和行动等。

生物科学史以生物学的发现、探究、质疑、修正、发展等为题材，反映了生物科学的研究历程，教师在教学中深入挖掘整理生物科学史的丰富资源，不仅仅只是为了扩大学生的知识面，更重要的是为了培养学生的科学素养，借此激发学生探索生命奥秘的兴趣和热情，从中学习和领会科学的思维、工作方法，培养科学态度和科学精神。这些可以让学生更加深刻地理解生物学知识，更加有效地学习科学研究的方法，激发求知欲，培养创新思维，树立起正确的人生观、世界观，形成良好的道德品质，提高学生的学科素养。

责任编辑邱丽