生命科學史與生物科學探究

摘 要 將科學史融入科學教育以達到提高科學素養的科學教育，已成為西方發達國家教育改革的總趨勢。但是一直以來，科學史在教學中始終只是一味激發興趣的調料，難以得到真正的重視。探討生命科學史與生物科學探究的結合，一方面可以使探究活動變的有效、深刻，另一方面使生命科學史的價值得以真正體現。

關鍵詞 生命科學史教育價值科學探究

生命科學史展示了有關生命科學發生、發展的歷程，以及人們對生命的認識和思考，它既是一部科學探究的歷史，也是一部思想發展的歷史。生命科學史由生物學的理論和事實構建而成，又與科學探究相伴成長。近些年來，越來越多的人認識到生命科學史對生物教育具有重要價值及意義。但不容忽視的是，在教學實踐中生命科學史往往是被當成包裹生物知識的“糖衣”。究其原因，是因為對生命科學史的教育價值和教育方式的認識不夠所造成的。

1．生命科學史的教育價值

生命科學史的教育價值是多方面的，一般認為，生命科學史最主要的作用就是可以培養學生對生物學的興趣。筆者認為，在基礎教育層面，生物學史的價值不僅僅在于此。生命科學史通過對生命科學發展的展示，再現了生物學知識的發展、生物學思想的形成，要求學生以歷史的眼光來思考生物學，培養學生對科學本質的理解等，進而達到提高科學素養的目標，這是科學史“天然的功能”。

1.1 培養學生的歷史感

弗朗西斯·培根曾經說過：讀史使人明智。在生物教育中融合生命科學史，可以讓學生以歷史的眼光來看待生物學。以進化論為例，不論是在生物學教學還是生物學的歷史上，進化論都占有非常重要的地位。其中又以1859年，達爾文提出的進化論最為著名。恩格斯評價達爾文的進化論是“19世紀自然科學的三大發現”之一。后人評價進化論是思想史上劃時代的理論。要理解達爾文的進化論為什么有這么重大的意義，就有必要了解有關進化的問題的歷史發展。

幾千年來，人類一直在思考的一個問題就是：我們是誰?從哪里來?公元前5世紀的古希臘，阿納克西曼德就曾提出“人是從那些似魚的生物中產生出來的，在人的胚胎期仍然保留著似魚生物的形態，直到成熟”。《莊子·寓言》里則提到“萬物皆種也，以不同形相禪”。但是，我們不能把他們看成是進化論的先驅，由于缺乏事實的根據，他們的天才想象很快就被歷史的軌跡湮沒了。在這期間，人類一直在探求生命起源以及演變的問題，事實上，花去了兩千多年時間，花費了無數沉靜而不關心哲學的生理學家與博物學家的心血，才收集到足夠的觀察與實驗證據，使得進化論觀念值得科學家加以考慮。其中包括統治從公元4世紀就開始在西方世界占統治地位的神創論；中世紀經院哲學的上帝造萬物說；18世紀法國博物學家布豐對痕跡器官的研究；18世紀法國生物學家拉馬克的用進廢退理論；18－19世紀，法國古生物學家居維葉對化石的研究等。我們可以將他們的工作稱之為進化論上演之前的序幕。

達爾文的進化論的提出是達爾文跟隨貝格爾號環球航行5年，積累了大量的第一手資料并受馬爾薩斯的《人口論》的啟發，提出了自然選擇的學說。也正是達爾文的進化論將統治西方思想長達一千多年的上帝請出了有生命現象的研究領域。只有了解了這些背景知識，我們才有可能真正理解達爾文進化論的意義。因為，歷史意識是一個人、一個民族成熟的標志。

1.2培養學生的辯證思維

科學知識是非線性發展的。但是，一直以來在教學實踐中占主導的單向被動的教學方式，使多數的學生對知識的認識是簡單的直線式的累積。以發生問題為例，早在古希臘，希波克拉底在《幼體的特性》中，就描述了以卵發育為內容的系統的研究工作。亞里士多德則認為雌性僅僅為新的個體提供了組織起來的“質料”，而雄性則提供了“形式”的要素。因此，歷史學家認為，亞里士多德的觀點，傾向于“漸成論”，即認為有機體在開始形成時，是一團沒有分化的物質，經過不同發育步驟和階段以后才長出新的部分。這已經是一個很接近現代科學發生學的理論了。到了16世紀末17世紀初，意大利解剖學家法布里修斯在亞里士多德理論的啟發下，進行了大量科學的胚胎解剖研究，并重新解釋了精液，認識到了卵巢和輸卵管在卵的形成中的作用。他是科學胚胎學的奠基人。1651年，英國學者哈維發表《論動物的生殖》，記述了多種鳥類與哺乳動物胚胎的生長發育，提出“一切生命皆來自卵”的假設。有關發生的問題似乎是在逐漸朝著科學的方向發展。但事實并不象想象的那簡單。

顯微鏡的問世對胚胎理論產生了很大的影響，但直覺上的失誤和低劣的工具阻礙了他們的研究。荷蘭學者列文虎克與格拉夫分別發現精子與卵泡。意大利學者馬爾比基觀察到雞胚的體節、神經管與卵黃血管。他們主張“預成論”學說，認為在精子或卵內存在初具成體形狀的幼小胚胎，它逐漸發育長大為成體。預成論逐漸占據了統治地位。直到18世紀，德國學者沃爾弗指出，早期胚胎中沒有預先存在的結構，胚胎的四肢和器官是經歷了由簡單到復雜的漸變過程而形成的。漸成論才逐漸回到人們的視野。1828年，貝爾通過對不同動物胚胎的比較，清晰地證明動物間的親緣關系，其研究成果徹底否定了“預成論”，并創立了比較胚胎學。至此，對生物發生問題的思考才有了我們現在所熟悉的內容。所以，從這一段歷史的發展，我們看到的是真理和謬誤的交替發展。有些時候，真理似乎觸手可及，但實際上卻經歷了幾個世紀甚至是十幾個世紀的累積才有可能完成。而且，科學的產生離不開特定的歷史條件。根據后現代科學觀，科學教育不是簡單的科學知識的介紹和記憶，而是在不斷發展、生成和調整的活動中培養學生合理的懷疑、批判意識和求異精神的過程。

1.3幫助學生正確理解科學家

雖然，學生對科學和很多科學家并不陌生，但是受教育的影響，學生頭腦中有關科學家的形象往往是被美化甚至是神化的。即便是學校張貼的科學家頭像，也往往是白發蒼蒼、德高望重的模樣。這樣的教育效果或許有利于樹立科學家的偉大形象，但從另一個角度來看，是否也拉遠了科學家和學生的距離呢?實際上，很多科學家在取得成就的時候是相當年輕的，他們或許也有著這樣或那樣的缺點，這不足為奇，因為他們首先是人，之后才是科學家。

沃森和克里克于1953年宣布發現DNA雙螺旋結構，沃森僅25歲，克里克也只不過37歲。但是，從個性角度而言，沃森是個很傲慢的人，甚至有的時候說話很刻薄。但是這并不妨礙他成就偉大的事業，這也正是科學的寬容所在。

盡管生物學史有著重要的教育價值，但是，由于多方面的限制，不可能以生物學史作為生物教材的編寫藍本。這就要求教師積極尋求結合生物學史的途徑和策略，與生物探究相結合是可以起到事半功倍的效果。

2．生命科學史與科學探究的整合

2.1 科學探究的課程理念

科學探究的課程理念是新一輪基礎教育課程改革背景下提出的，是普通高中《生物課程標準》中所倡導的基本課程理念之一。倡導探究性學習理念的提出的是為了促進學生學習方式的改變，使學生能夠主動地獲取生物科學知識，體驗科學過程與科學方法，理解科學本質，形成一定的科學探究能力以及科學態度和價值觀，發展創新精神。

科學探究的理念提出，是基于舊的教育理念下，過分注重知識的傳遞，忽視了學生能力的構建以及舊的教育模式不能達到全面提高科學素養的目的而提出的。目前，我國的科學教育界正經歷從強調科學為知識體系轉向強調科學的探究和實踐，希望通過探究，來達到培養科學態度、科學技能和了解科學本質。由此可見，生物學史的教學和科學探究不但不矛盾，而且在教育目標和教育價值上有很多相似之處。所以，兩者是能夠整合的。

2.2整合的意義

目前在教學實踐中，科學探究的展開受到很多困擾，如班級規模、實驗設備、時間的分配、考試的壓力等往往會成為科學探究開展的桎梏。將生命科學史與生物科學探究相結合，可以達到較好的效果。

首先，生物學史是生物科學探究的良好素材。生物學史是展示生物發展的歷程和對科學家進行科學探究的過程以及生物思想的發展，所以生物學史在引導學生進行探究方面有著天然的優勢。

其次，生物學史與科學探究相整合，可以使探究活動變的深刻、有效。自新課程實施以來，師生們開始嘗試各種各樣的探究活動，但是，由于探究追求的不僅是獲取生物知識，還期望學生能理解科學過程、方法以及科學價值觀等，所以探究活動的目標是很高的。如果沒有精心的設計，探究活動就很容易流于表面的繁榮。利用生物學史來進行探究，一方面可以幫助教師在設計探究實驗時少走彎路，另一方面也使生物學史的價值得到發揮，可以說是一舉兩得。

2.3整合的策略

首先，生物學史經典實驗再模擬的探究。這不僅可以成為精心設計的探究實驗，也是學習歷史的好方法。例如，以“光合作用”為例，“光合作用的發現”一共介紹了5位科學家的經典實驗，學生在教師的引導下，重溫歷史上這些科學家工作時對光合作用這個問題的研究水準、所具備的認識水平以及所面臨的困難，并逐個解決。對問題的解決過程也就是一種思想上的探究、思辨的過程。通過對歷史的模擬，學生可以自然而然的掌握光合作用。

再次，對生物學家的扮演。角色扮演是科學探究中常見的探究方式，但學生一般都是扮演某種生物或者是生命結構。對歷史上的生物學家進行扮演，一方面給學生提供契機，搜集有關歷史學家的資料，在搜集資料的同時，使歷史中的生物學家從書本上的干癟文字加圖片轉變為現實中真實鮮活的形象，走進學生生活。另一方面，通過對科學家的扮演，不同科學家之間的“交流”，使學生充分體會科學的過程，理解思維的發展。

當然，教師還可以充分挖掘教材內容，進行思想探究。本次新課程改革推出的生物教材，在內容上大量增加了生物學史的內容，這些內容是教師帶領學生進行探究的很大財富。

將科學史融入科學教育以達到科學素養培養的科學教育，已成為西方發達國家教育改革的總趨勢。把生命科學史引入生物學探究，將科學結論產生的過程和方法同學生學習探究過程結合起來，能使學生在學習知識時感到一種歷史厚重感，同時又能使學生體驗科學過程，理解科學本質，達到提高科學素養的目標。