科學與人文融合的生物學和諧教育研究

摘要 簡要分析了科學與人文的融合在生物課程標準中的體現，在教材編寫中的體現，在課堂教學中的體現。

關鍵詞 科學 人文 融合 生物學教學

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號 1003－7586(2011)06－0011－04

科學本意指運用范疇、定理、定律等思維形式反映現實世界各種現象的本質和規律的知識體系，主要包括四個方面：科技知識、科學思維、科學方法與科學精神。人文本意指人類社會的各種文化現象，主要包括人文知識、人文思維、人文方法與人文精神。科學與人文在本質上是相通的，讓科學實踐與創造充滿人文關懷，使科學精神和人文精神保持內在的統一。在生物學教學過程中，立足于學生現實的特點和發展水平，找準學生的“最近發展區”，并結合學生不同層次的發展需求，既要確立科學的目標，關注培育學生科學知識、思維、方法和精神，又要確立人文的目標，注重培養學生的人文知識、思維、方法和精神，整體設計和安排教學活動，促進每個學生科學與人文素養和諧融合地、可持續地發展。

1 科學與人文和諧融合在生物學課程標準中的體現

《普通高中生物課程標準(實驗)》(下面簡稱《標準》)在“課程目標”中提出：“學生通過高中生物課程的學習，將在以下各方面得到發展：獲得生物科學和技術的基礎知識，了解并關注這些知識在生活、生產和社會發展中的應用；提高對科學和探索未知的興趣；養成科學態度和科學精神，樹立創新意識，增強愛國主義情感和社會責任感；認識科學的本質，理解科學、技術、社會的相互關系，以及人與自然的相互關系，逐步形成科學的世界觀和價值觀；初步學會生物科學探究的一般方法，具有較強的生物學實驗的基本操作技能、搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決實際問題的能力，以及交流與合作的能力；初步了解與生物科學相關的應用領域，為繼續學習和走向社會做好必要的準備。”上述高中生物學課程目標體現了科學與人文的和諧融合：第一，注重科學探究，改變過去過分強調知識傳承的傾向，主張讓學生經歷科學探究過程，體驗探究的樂趣，學習科學研究的思維方法，養成大膽質疑與猜測、勇于創新的科學態度與精神。第二，注重與現實生活的聯系，生物學來源于自然和社會，生物學研究的目的就是通過揭示生命本質和生命活動規律，提高人們解決社會、生產和生活實際中面臨的問題(如資源問題、環境問題、疾病與健康問題等)，提高人們應對自然現象的能力。因此，高中生物學課程就要注重現實生活中的實際問題，讓學生養成關注社會、生產和生活實際的習慣。學生學習的最終目的，是促進自身的全面發展，并且為社會的發展和進步服務。把學習和現實生活聯系起來，本質是一種價值的追求，是科學的人文化。第三，課程內容突破了單一的知識與技能領域，拓展到了研究過程與研究方法、情感態度與價值觀等領域，使科學課程建立在科學本質認識的基礎上，同時引導學生逐步認識到科學的本質。第四，提高學生的科學素養、促進學生的全面發展，要重視對學生在活動、實驗、制作、討論等多方面的表現的評價，不以標準化的書面考試為惟一的評價方式，使科學教育真正面向全體學生，力求以生為本。

《標準》在“課程的基本理念”中提了四條：提高生物科學素養、面向全體學生、倡導探究性學習、注重與現實生活的聯系。這四條理念可以說是科學與人文的融合。關于提高生物科學素養，朱正威教授已有專論，倡導探究性學習、注重與現實生活的聯系，上文已作粗淺分析，這里只分析面向全體學生這一理念。面向全體學生的理念標志著一種富有人性化的教育思想和學生發展觀受到了高度的重視，是“以生為本”的思想在生物學科教學中的體現。所謂“以生為本”，包括兩層含義：第一層是“以學生的學為本”；第二層是“以學生的發展為本”。其中“以學生的學為本”是基礎和前提；“以學生的發展為本”是歸宿和目的。面向全體學生意味著尊重每一個學生，要為每一個學生提供同等的學習機會，根據學生差異因材施教，并公正地評價每一個學生。

總之，生物課程標準，以促使學生發展為根本，以提高學生的科學素養為主旨，重視科學、技術與社會的聯系，倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式，是科學精神與人文精神的高度統一。

2 科學與人文和諧融合在生物學新課標教材中的體現

以人教版教材為例，教材的編寫體現了科學與人文和諧融合，既體現科學思想、也體現科學方法，還通過相應的欄目體現對學生的人文精神的培養。

2.1教材中體現的科學思想

分子與細胞模塊主要體現系統論的思想，遺傳與進化模塊主要體現信息論的思想，穩態與環境模塊主要體現控制論的思想。因此三本必修教材編寫的指導思想是三論(即系統論、控制論、信息論)思想，在分析理解教材的時候，要以三論思想作指導，讓相關的理念貫穿在生物學教學中。

2.2教材中涉及的科學方法

(1)觀察實驗的方法。在初中基礎上，進一步加強觀察實驗方法的訓練，許多實驗集中在觀察實證上，有的要通過儀器來進行。教材編寫這部分內容的目的是要培養學生科學的觀察方法和求實態度。注意觀察的順序和方法，有意識、有目的地通過一些具體的觀察活動，從一點一滴做起，對學生進行長期的培養，并在觀察過程中提出各種有啟發性的問題，使學生逐漸學會科學的觀察方法，養成觀察的習慣。

(2)假說一演繹的方法。“假說一演繹法”是在觀察和分析基礎上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就證明假說是正確的，反之，則證明假說是錯誤的。如“遺傳與進化”模塊中，孟德爾遺傳規律的發現運用的是假說一演繹法；對基因與染色體的關系的探究歷程，也是假說一演繹的過程；DNA分子結構和復制方式的提出與證實，以及整個中心法則的提出與證實，都是“假說一演繹法”的案例。教材中編寫這樣的內容，不僅是要引導學生獲得知識和技能，更重要的是要引導學生體驗知識形成的過程，領悟科學家的思維方式和加強科學方法的訓練。

(3)構建模型的方法。模型方法是現代科學研究和人們的實踐中經常運用的具有相當普遍性的分析研究事物和解決問題的方法之一，它是一種科學方法，也是一種思維方法。人教版普通高中生物課程標準實驗教科書具有十分豐富的模型方法教學資源，如嘗試制作真核細胞的三維結構模型、制作生物膜模型、探究細胞大小與物質運輸的關系的模擬實驗、血糖調節模型的模擬活動、設計并制作生態缸；建立減數分裂中染色體數目和行為變化的模型、制作DNA雙螺旋結構模型、重組DNA分子的模擬操作等模型建構；呼吸作用過程圖解、光合作用過程圖解、池塘生態系統圖解、人體細胞與外界環境的物質交換模型，以碳循環為例，分析生態系統中物質循環等理想模型建構；酶促反應的反應速率、酶活性的變化、有絲分裂染色體和DNA的數量的變化、性狀分離比的模擬，用數學方法討論基因頻率的變化、描述種群增長的“J”型、“S”型增長的數學模型、分析種群基因頻率的遺傳平衡定律等數學模型建構等等。

(4)系統分析的方法。系統分析就是運用系統的概念和系統論的基本原則，對系統的組成要素、結構、環境、性能等系統的基本特征和系統的狀態及其調控進行分析。任何生命系統，不論細胞、個體、種群，還是生物群落，時刻與所處的環境進行物質、能量和信息交換。從系統分析的角度看，能量由無機環境輸入到生物群落是由于發生在葉肉細胞中的光合作用對太陽能的固定；能量的輸出依賴于細胞呼吸對能量的釋放；能量沿著食物鏈以含碳有機物的形式傳遞，其實質在于細胞呼吸對能量的轉移和利用。這樣就將宏觀

、的能量交換(能量的輸入、傳遞、輸出)和微觀的能量轉換(光合作用中對能量的儲存、呼吸作用中能量的釋放轉移和利用)建立起有機的聯系。當能量和物質的輸入大于輸出時，生態系統正處在不斷發展階段，表現為種群數量、種類增加，營養結構不斷完善；當能量和物質的輸入等于輸出時，標志著生態系統已經成熟，達到穩態，其種群的數量比例、種類組成相對穩定，具有典型、完善的食物鏈。而維持生態系統穩態的內部機制就是靠這種完善的營養結構，使得生態系統具有一定的抵抗力穩定性和恢復力穩定性。

(5)課題研究的方法。集中體現在選修一《生物技術與實踐》模塊中，該模塊共分6個專題，每個專題下設2～3個課題，學生選擇其中的5-7個課題。本選修模塊既是一門學習科學探究的實踐課程，又是一門生物科學技術應用于社會的STS課程，目的是要“培養學生的科學探究能力，培養學生的實際操作能力，拓展和加深對生物科學技術知識的理解，領悟科學、技術、社會的相互關系，凸顯科技價值觀的教育，砥礪科學精神，端正科學態度，鼓勵創新”。

(6)撰寫科學報告的方法。《標準》中，在能力目標中明確提出，要“發展科學探究能力，初步學會：用準確的術語、圖表介紹研究方法和結果，闡明觀點；聽取他人的意見，利用證據和邏輯對自己的結論進行辯護以及作必要的反思和修改”，也就是說，在教學中，學生要學會撰寫科學報告。

滲透這些科學方法，培養學生的懷疑的精神、提出問題的本領，再用實驗去證明它，并學會用證據為自己辯護，吸收他人、前人的意見，寫出實驗報告，正如《美國國家科學教育標準》所說：科學是格物致知的一種路徑，其基本特點是以實證為判別尺度、以邏輯作論辯的武器、以懷疑作審視的出發點。

2.3教材中體現培養人文精神的設計

科學家訪談、科學前沿、科學史話、科學家的故事、科學·技術·社會、與生物學有關的職業等設計都充分體現了人文關懷教育，突出了對生命的尊重，對自然的熱愛，對科學的追求。從而實現了生命科學的知識性和人文性的統一，學生學到的生物學知識是全面的、豐富的、靈活的、動態的、自主的和富有創造性的。以《分子與細胞》為例，從知識體系的構建、表述到學習活動的設計，或隱或顯地滲透著人文素養的培養。從鄒承魯院士科學貢獻的介紹，到各個科學發現的人、事和過程；從各核心內容中與社會的聯系到“科學·技術·社會”的專欄；從細胞中各類化合物與健康的關系到“酶為生活添姿彩”；從分析細胞呼吸原理的應用到干細胞研究進展與人類健康；從社會老齡化的相關問題到健康的生活方式與防癌……處處都在科學教育中滲透人文精神。而自主、探究、合作式的學習方式，推動著師生平等、民主和諧、互相尊重、善于合作、成果共享的學習文化的形成。在尊重人的尊嚴、個性、潛質和發展的多樣化的氛圍中，生物科學教育中的人文精神將得到更好的發揚。

3 科學與人文和諧融合在生物學課堂中的體現

在生物學教學中，應滲透人文理念，建構人文精神，在傳播科學知識、訓練科學技能、培養科學智慧時，以人為中心，以人的發展為目的，使科學與人文在生物學課堂中和諧融合。

3.1創設情境，使生物學教學面向生活世界

人文精神的培養離不開生活世界，同樣離開生活世界談人文精神的培養是蒼白的、無力的。在生物學教學過程，創設情境，鼓勵學生親近自然、探索自然，最終與自然建立和諧的關系是培養學生人文精神的重要手段。面向生活世界，創設情境，包括兩個方面：一是創設與實際生活相關的問題情境，二是創設與社會生產實際相關的問題情境。實際生活問題是學生最熟悉也是最感興趣的。課堂教學中適時、適當的聯系實際，創造生活情境，力求使自己的教學設計和課堂行為直接面向、聯絡、親近、回歸現實生活，使和諧教學的課堂場景彌漫著生活的氣息，體現著一種實踐意蘊和生命格調，這樣既可以加深學生對教學內容的理解，同時也會激發學生學習生物學的興趣，使他們體驗到學以致用的樂趣。例如，在學習“水鹽平衡、體溫調節”時，指導學生分析：大量出汗時，應多喝什么水?在海上遇難時，海水能不能喝?中暑是怎么回事?又如，在講到酶的特性時，設問：“我們平時使用加酶洗衣粉時，用冷水和溫水那樣好?為什么?能不能用開水溶化?”。生物學教學與生活世界相聯系，還包括與社會生產實際相聯系。教學中設計與社會生產實際這方面相聯系的教學情境，讓學生學會運用在課堂上學到的生物學知識去分析和解決生產中的實際問題，例如：蔬菜大棚為什么要經常通風?在移栽樹苗或蔬菜時，為什么要去掉一些葉片?為什么要進行中耕松土?(其目的有三個方面：一是鋤去雜草，因為雜草與作物是競爭關系，要爭光、爭水、爭肥，鋤去有利作物的生長；二是鋤斷土壤中的毛細管，減少土壤中水分的蒸發，保持土壤墑情；三是使土壤疏松，增強作物根的呼吸作用，有利于根的生長。)果蔬貯藏為什么采取低溫、低氧法?在教學過程中要注意介紹學科中與當前國計民生密切關聯的知識，以引起學生的思考和探究，加深他們對知識的理解，激發學生獻身于造福人類與社會的熱情。

總之，生物學教學應該關注人的存在，關注學生現有的和未來的生活，關注學生的物質和精神的生活，為提高他們的生活質量和生命價值服務，從而顯現生物教育自身的人文關懷。

3.2倡導探究性學習，使生物學教學面向科學研究世界

探究性學習主張學生要像科學家那樣探索和思考，在積極地參與科學探究的過程中逐漸對自然界有所認識。學生像科學家那樣去探索，旨在強調科學教育對學生親身經歷的事物中產生的一些問題進行探究，要求教師把在課堂上、在戶外，或者在實驗室里的探究活動大都集中在現實中的一些現象上，讓學生們去研究，去調查，或者引導他們去設計那種有相當難度但又不超出其能力限度的研究方案。學生在探究過程中不僅獲取科學知識，而且能多方面多途徑地從科學研究世界中獲取科學知識以外的其他教育資源，包括科學思想、科學方法和科學精神，即不僅顯現結論性的科學知識，同時彰顯科學研究過程中探索者的精神世界。

探究性學習過程在不少方面顯示了人的價值觀念，諸如理性、求真、質疑、創新、公正、好奇、自由、寬容、競爭、合作、獨立、進取、誠實、無私。這都是一個人之所以成為人、成為現代人不可少的精神氣質。在學習科學時，學生會遇到許多類似的有關價值觀的問題。教學中若能體現出生物學的探索性，就會促進和強化學生的上述價值觀念。生物科學基礎知識的傳授與學習應該與科學探索精神、科學價值觀念的形成融為一體。

3.3重視科學史教育，使生物學教學面向科學發展的歷史世界

在《標準》第四部分“實施建議”中，明確提出“注重生物科學史的學習”，強調了“科學是一個發展的過程。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究方法，學習科學家獻身科學精神。這對提高學生的科學素養是很有意義的”，并特別說明“對于《標準》中沒有列出的其他生物科學史實也應注意引用”。可以看出，新課程重視對生命科學史的學習。

通過科學史的學習，理解科學的過程與本質，主要包括四個方面：其一，理解所有的科學觀念都不是最終真理，在原則上要接受變革和改進。例如，達爾文建立了以自然選擇為核心的進化論，人們在承認生物進化論的同時，卻不愿意接受達爾文對進化原因進行臆想的方法，不滿意達爾文對進化機制的解釋。德弗里斯將實驗方法引入進化論研究中，提出“突變學說”，以此來解釋達爾文的“自然選擇”，在20世紀的頭十年，這一學說得到生物學界的廣泛接受。然而，1910年，果蠅遺傳學的發展表明，果蠅群體中不斷發生著突變，卻沒有產生物種的變化。1912～1915年細胞學的精確研究，沉重地打擊了德弗里斯的學說，揭示了他所認為的大規模突變產生的性狀實際上是已有性狀的復雜重組。細胞遺傳學，尤其是群體遺傳學的建立，才闡明了自然選擇的機制。但一些基本的概念已經經過了大量的實驗和觀察的證實，在未來不可能有大的變化。其二，科學家通過觀察、實驗、理論模型和數學模型來構建對自然的解釋。例如，孟德爾就是通過實驗與數理統計的方法對數據進行分析，才發現了分離和自由組合規律，再如遺傳學家對生物群體進行研究，通過數學模型，提示了自然選擇的機制。當遇到與已有的解釋不一致的新的實驗證據時，就要改變關于自然界的概念。其三，在研究的過程中，如果缺乏大量實驗性和觀察性證據，科學家們對同一現象做出不同的解釋是正常的，不同的科學家可能會公布不同的實驗結果或者從同樣的數據中得出不同的結論，但科學家會認識到分歧并努力消除分歧。例如，針對由什么物質引起發酵的問題，李比希和巴斯德(1822-1895)展開了爭論。巴斯德提出釀酒中發酵是由于酵母細胞的存在，沒有活細胞的存在，糖類是不可能變成酒精的。李比希堅持認為引起發酵的是酵母細胞中的某些物質，這些物質只有在酵母細胞死亡并且裂解之后才能發揮作用。1897年，畢希納用實驗證明了引起發酵的是酵母細胞中的物質。其四，對已公開的科學研究成果加以評價，包括審查實驗過程、檢驗證據、找出錯誤推理，對同樣的觀察結果提出另外的解釋。盡管在現象的解釋、數據的分析或者對理論的價值等方面出現不同的意見，但提出問題、對批評做出回答和公開交流依然會受到歡迎。我們要挖掘科學家實事求是的科學態度，敢于懷疑、敢于求真、敢于創新的科學精神和科學世界觀，這對于培養學生的科學素養和人文素養都具有積極的教育意義。

在生物學教學中，我們要通過引導學生對客觀存在的物質世界的屬性和規律的認識與把握，去正確處理人與自然的關系，去求“真”，體現生物學教學的科學價值。同時還要引導學生通過對同為主體的他人與社會及相互關系、變化發展規律的認識與把握。去正確處理個人與他人、個人與社會的關系，去求“善”求“美”，體現生物學教學的人文價值，使學生在求真、求善、求美的過程中得到和諧發展。