将生物科学史渗透于高中STS教育之中

刘婉盈

(福建省漳州市第八中学 363000)

《普通高中生物课程标准(实验)》明确要求学生要通过生命科学史去理解生命科学的本质。研究发现运用科学史对于提高学生核心素养是有益的。STS的主要思想是引导学生把对自然界的理解、改造世界的手段和日常生产生活交织联系起来，使学生更多地关注社会实际，培养学生的决策能力，最终形成正确的科学价值观[1]，其核心精神是提高全体公民的科学素养。

生物科学史是一个持续发展的过程，它反映的是在特定的科学、技术和社会背景下科学家的理性思维、探究方法、实验历程，这与STS教育的初衷一致。基于它们的共性，将生物科学史渗透于STS教育是非常有必要的。

1 科学史渗透于STS教育的教学策略

1.1 以史为趣，激发情境兴趣，渗透STS教育，转化个人兴趣 兴趣对学生的注意分配、阅读理解、努力程度、加工水平等都有着积极的作用[2]。科学史融入教学能够有效促进学生情境兴趣的发展，还会对学生稳定而持久的个人兴趣的形成产生影响。情境兴趣应进一步细分为情境兴趣的激发与情境兴趣的维持两个层面，激发情境兴趣在于寻找到能够刺激情境兴趣产生的各种情境策略和方法；而保持情境兴趣在于帮助学生发现学习知识的意义以及与自身的相关性[2]。

例如，在对酶的探究实验的科学史教学中就能够得到体现：1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼研究了鹰的消化作用，提出为什么放在金属笼中的肉在鹰吞入后再取出时不见了？这样的科学史可以一下子提高学生的探究欲望，让其产生好奇心理，激发学生的情境兴趣，随后介绍关于酶本质的探索科学史，进一步加强情境兴趣的作用，在课程学习的最后，介绍酶在现今社会中的应用，如加酶洗衣粉、生物酶牙膏、多酶片等等，这就将科学史有效地渗透到STS教学中，体现了科学、技术与生活的关系，起到了保持情境兴趣的作用，有利于将情境兴趣转化为个人兴趣。

1.2 以史为例，感悟探究过程，培养学生的建模能力和合作意识 生物科学史是一个循序渐进的过程，科学史可将结论产生的真实背景和历史经过，根据学生当前的认知水平和简约化教学原则重演、再现，让学生身临其境体验科学探究的全过程，培养其探究能力、建构模型的能力，也增强了各学科互通合作才能共赢的意识。

笔者以DNA结构的发现科学史为例，培养学生建模能力和探究性学习的教学片段如下：在讲述了DNA结构的发现科学史后，还原了当时沃森和克里克收集他人的相关理论和发现，创设相应的情境，让学生换位做沃森和克里克，利用已知成果，分组动手搭建DNA的平面结构。此时的教具可选择用4种不同颜色的硬纸片剪裁所得的脱氧核苷酸分子模型来代表4种脱氧核苷酸。该活动让学生对碱基互补配对原则和DNA平面构造的细节都有了更加深刻的认识，并对科学家的探究过程有了系统性的把握，也让他们意识到科学家能做到的事情，在自己掌握了相关信息后，也可以做到。

随后将各组搭建好的DNA平面结构进行展示，增强其合作意识，接着由学生观察自己搭建的模型，让其总结出DNA结构的特点。学生通过研究模型来认识原型的各种本质特征，继而建立生物学概念，得出生物学规律，这样的以科学史为背景的活动探究会极大地增强学生的成就感，可以促使他们在探究中思考，在实践中总结，化被动学习为主动学习。

1.3 以史为据，学习科研方法，促进学生核心素养的提高 科学史教学有利于短时间内让学生了解各个科学家运用的不同方法，从而对比研究，认识到当时的技术及社会因素是制约科学发展的重要原因。

例如，帕拉德设计了同位素示踪技术研究蛋白质的合成分泌过程，成功证明了自己的推测。同位素的应用还发现了非常多的物质结构，揭示了很多生理过程，如证实了光合作用过程中氧气来自于水，CO2中的碳在光合作用中转化成了有机物；T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验说明了生物的遗传物质是DNA；探究DNA复制方式的实验说明了DNA是半保留复制的。同位素巧妙的应用，把看不见的生理过程，通过推测，再到物质的检测来加以证明，把假说演绎法的思维方法展现在学生的面前，让学生知道科学家是如何极其巧妙地用简单实验揭示重要科学规律，也清楚地认识到技术的发展会带动科学的进步，这样的引导有助于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高其核心素养。

1.4 以史为镜，突出情感教育价值，利用科学家特质帮助学生完善人格 科学研究自身的特点决定了科学家具有诚实、无功利、持久不息的探索精神和品质[3]，科学史的教育可以凸显出这种情感教育的价值，从而影响中学生的人生观和价值观。

在DNA分子结构的教学中，笔者没有突出讲沃森和克里克的贡献，相反重点介绍默默无闻、却功劳卓越的女性科学家富兰克林：DNA的X射线衍射图是由她拍照的，但是她却无缘了1962年的诺贝尔奖，因为弗兰克林已经于1958年死于癌症，年仅37岁。弗兰克林在科学上的执着是让人崇敬的，她直到去世前一个月还依然坚持在实验室工作，并且以每年6～7篇文章的发表速度在为科学界做出贡献，她的研究成果也为后人提供了大量数据，她的精神将不会被后人所遗忘，为此英国设立了富兰克林奖章，足以见证她在科学界的地位。这样的科学史让学生了解到科学家所具有的品质，陶治了情操，也锻炼了意志。

2 利用科学史教学进行STS教育的价值

2.1 科学史教学传达STS教育中科学与技术的真实联系 不同的科学史体现的科学与技术谁占主导地位的内容是不同的，有一类科学史是以技术为核心的内容，例如克劳德摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心，可将细胞内的不同组分分开。这种操作方法离不开高速离心机的发明创造，这说明现代科学的重大突破，离不开技术的革新和进步。另一类是以科学为核心内容，从科学原理逐渐引导到相应的技术应用，例如：1927年，美国遗传学家缪勒发现，用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大大增加，有些科学家做了类似实验发现也有类似结果。利用这样的科学理论，科学家发展出了X射线诱变育种，这种方法能够在较短时间内获得更多的优良变异品种。在教学中选择这些科学史内容，不管是“科学中的技术”还是“技术中的科学”都可以让学生看到了技术与科学之间的密切关系。

2.2 科学史教学展示STS教育中科学与社会的真实互动 科学对社会发展的影响通过技术这座桥梁来实现，科学史内容从社会的价值和社会成果的角度审视科学和技术。在如何对遗传病进行监测和预防的学习中，教师可介绍达尔文：“达尔文与表姐结婚，后代10个孩子中3个夭折，3个终生不育，其余的孩子也是体弱多病。达尔文家族奉行近亲结婚，使得这个家族的后代中半数无后。”达尔文的家族史，足以让我们看到近亲结婚的弊端，所以更加理解法律规定禁止近亲结婚的必要性。正因为遗传学上的科学发展、医生的遗传学咨询建议等措施，才提高了国民的生育质量。这样的科学史体现了科学发展对社会的影响，科学最终的落脚点就应该是服务社会的。当然科学的发展不一定都是有利的一面，如X光拍照技术诊断疾病，如果长期暴露，没有做好防护措施，就会产生癌变，学生在生物学习过程中，不仅要探索“是怎样”的问题，而且更要探讨“应该怎样”的问题，正确理解科学、技术与社会的复杂关系。