以生物史為鑒 培養(yǎng)科學精神

【摘要】該文結合筆者的生物新課程教育教學實踐，以培養(yǎng)學生科學精神為著眼點，從求真、進取、創(chuàng)造、質疑、合作、愛國六個方面論述生物科學史的深層教育功能。

【關鍵詞】生物教育；科學史；科學精神；培養(yǎng)

生物科學史是以生物科學產生和發(fā)展的過程為輪廓，以科學發(fā)展歷程中帶有重大轉折作用的課題及事件為主線，用翔實的資料論述科學家們的創(chuàng)造性勞動，生動地描述他們進行科學探索的思維過程和方法，同時也對生物學發(fā)展的邏輯和社會歷史背景等重大問題作出評價。

生物科學史所蘊含的巨大教育功能，已受到教育界的普遍重視。廣大中學生物教師也把生物科學史的教育融入到課堂教學中，用生物學家的感召力和生物科學史的真實性來喚起學生的求知欲望和學習興趣。筆者認為，如果能在課堂教學中恰當?shù)匾胍恍┡c知識相關的社會背景、經(jīng)典實驗、典型事例、科學史實和科學家逸事等，能讓學生領悟到科學的崇高、神圣和對歷史的巨大推動作用，感悟到科學家高貴、不屈的意志品質，這對學生科學精神的培養(yǎng)將起到很大作用。筆者近年來結合生物科學史的教學實踐，在培養(yǎng)學生科學精神方面作了初步的嘗試。

一、培養(yǎng)學生的求真精神

法國著名微生物學家巴斯德（Louis Pasteur）曾說過：“當你相信自己已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種重要的科學事實并熱切地希望將它發(fā)表時，要將你自己克制幾天、幾周、幾年，要與自己斗爭，想方設法推翻自己的實驗，只有在一切相反的假說統(tǒng)統(tǒng)排除以后，才將你的發(fā)現(xiàn)宣布。”可見，巴斯德偉大成就的取得與其求真的科學精神是密不可分的。

孟德爾定律的忠實捍衛(wèi)者、英國著名生物學家貝特森（W.Bateson，1861—1926）一直堅持認為染色體與遺傳因子沒有直接關系。他于61歲時參觀了哥倫比亞大學摩爾根領導的果蠅實驗室后，終于認識到自己觀點的錯誤，他毅然放棄了堅持20年的錯誤觀點，并在國際學術會議上對果蠅研究者及其成果致以敬意，這種追求真理的科學態(tài)度值得倡導，也是對學生進行求真精神教育的好材料。

二、培養(yǎng)學生的進取精神

英國著名的博物學家達爾文（Charles Robert Darwin），于1831—1836年進行了歷時5年的環(huán)球航行考察，1859年發(fā)表了轟動學術界的名著《物種起源》，成為生物進化論的創(chuàng)立者。但達爾文進取之心不減，又進一步深入研究物種的進化。1868年發(fā)表了《動物和植物在家養(yǎng)下的變異》，1871年發(fā)表了《人類由來及性的選擇》，1872年發(fā)表了《人類和動物的表情》等專著，對人工選擇下的生物進化作了系統(tǒng)的論述，進一步充實了進化學說的內容。

沃森（Watson， James Dewey）和克里克（Crick， Francis Harry Compton）共同創(chuàng)立的DNA雙螺旋結構模型被譽為里程碑的偉大工作，標志著分子生物學的誕生。可也應讓學生知道成功前的一次次失敗，讓學生明白科學探索必須具備持之以恒的進取精神。在他們建立的第一個DNA模型被維爾金斯（Maurice Wilkins）等科學家否定后，他們并沒有氣餒，仍以滿腔的熱情投入到新模型的構建中去；當?shù)诙€模型又被化學家多諾休（J.Donohue）否定后，他們依然不離不棄；當從生物化學家查哥夫（Erwin Chargaff）處得到新消息后，又投入到新模型的研究中去，終于在堿基互補配對原則基礎上構建了DNA分子的雙螺旋結構模型。

三、培養(yǎng)學生的創(chuàng)造精神

在生物科學史中，不乏具有創(chuàng)新精神的科學家。他們給生物科學帶來的是一次次的飛躍，而給學生們帶來的是一次次的心靈震撼，這對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)是相當有利的。如美國科學家林德曼（R.L.Lindeman）大學畢業(yè)后與其女友于1939年在明尼蘇達州的一個衰老的湖泊開展為期三年的詳細的生物研究，積累了大量資料與數(shù)據(jù)，但就是理不出一個科學的頭緒，無意中從中國同學那里受到“大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃泥巴”和“一山不能容二虎”的啟發(fā)，使其從食物和能量轉換的角度揭開了生態(tài)系統(tǒng)的奧秘，建立了關于食物鏈和營養(yǎng)金字塔的理論，提出了物質轉化的十分之一定律。不難看出，在大力推進創(chuàng)新教育的今天，通過生物科學史教育培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神是很有必要的。

又如，在證明DNA是遺傳物質的實驗中，1951—1952年間，赫爾希（A.D. Hershey）和蔡斯（M.M. Chase，）創(chuàng)造性的引入了一種病毒——大腸桿菌T2噬菌體作為實驗材料，證明了DNA能夠自我復制并指導蛋白質的生物合成。

四、培養(yǎng)學生的質疑精神

科學精神也包括勇于質疑。如在學習“血液循環(huán)”時，可向學生介紹英國醫(yī)生哈維（W.Harvey）敢于沖破傳統(tǒng)和權威的束縛，對統(tǒng)治歐洲上千年的蓋侖學說產生懷疑的事例。按照蓋侖學說，血液產生于心臟，存在于靜脈，以心臟輸出，進入動脈遍布全身后消耗干凈。哈維照此計算，人在1小時內需要制造相當于人體重4倍的血液，這顯然是不可能的。于是哈維大膽的推翻了蓋侖學說，經(jīng)過大量的動物與人體實驗，終于創(chuàng)立了血液循環(huán)理論。

又如在講授“動物的激素調節(jié)”時，可介紹最先研究激素的斯塔林（Ernest Henry Starling）的故事。1888年，俄國著名生理學家巴甫洛夫（ИванПетровичПавлов）認為迷走神經(jīng)可支配胰腺的分泌，但在他切斷了交感神經(jīng)后，只要狗的十二指腸灌入一些稀鹽酸，胰液的分泌還是會加快。他給這一現(xiàn)象取名為“頑固性神經(jīng)反射”。年輕的斯塔林卻認為巴甫洛夫的結論缺乏科學依據(jù)，并大膽的革新了試驗方法。在當時遭到巴甫洛夫等人強烈反對的情形下，斯塔林沒有放棄對科學的追求，而是繼續(xù)試驗，以充足的證據(jù)證實了是“促胰液素”的調節(jié)，從而提出了“激素”的概念。這一史料，有利于學生跳出思想樊籠的束縛，對于學生質疑精神的培養(yǎng)有莫大好處。

五、培養(yǎng)學生的合作精神

生物學家沃森和克里克發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構模型的史料，不僅讓我們看到了他們堅持不懈的進取精神，而且也是合作精神的完美體現(xiàn)。其實此中還不乏維爾金斯、多諾休、查哥夫等科學家的幫助。這對啟發(fā)學生參與合作學習，培養(yǎng)合作精神是很好的事例。

摩爾根（Thoman Hunt Morgan）所領導的果蠅實驗室也是一個團結合作的團隊。1911年，摩爾根等人通過果蠅的雜交實驗發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖遺傳規(guī)律。1913年，他的學生斯特蒂文特（Alfred H.Sturtevant）推出果蠅X染色體上6個基因的連鎖圖。1916年，他的學生布里吉斯(Calvin Bridges)用實驗證明性連鎖基因的行為與性染色體完全平行，從而提出染色體遺傳學說。1921年，他的學生繆勒(Hermann J. Muller)發(fā)現(xiàn)，用X射線照射X染色體能夠誘發(fā)基因突變。摩爾根實驗室成員是一個整體，平時大家最關心的就是如何推進研究工作，這些都能讓學生體驗到團結合作的重要性，懂得怎樣在合作中求進步和出成果。

六、培養(yǎng)學生的愛國精神

作為一名科學家只有把科學技術應用于人類和平和社會發(fā)展中，應用于改善人類的物質生活和精神生活中，才算是真正意義上為人類造福的科學家。所以在生物科學史的教學中，突出愛國精神教育很重要。如在講授“雜交育種”時，袁隆平的先進事跡不得不提，正是他那顆戰(zhàn)勝饑餓、拯救人民的愛國之心，才使其克服千難萬阻，成為“雜交水稻之父”，才使其獲得聯(lián)合國糧農組織授予的“糧食安全保障榮譽獎章”，成為亞洲唯一獲此殊榮的科學家。

當然另一位科學家鮑文奎的事跡也值得一提。正是這位作物育種學和細胞遺傳學專家的愛國精神，促使其在多倍體育種研究中取得了一系列的重要成果，也使得中國首創(chuàng)的人造麥類新作物八倍體小黑麥在高寒山區(qū)、在丘陵旱地遍地開花。

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（作者單位：江蘇省蘇州市震澤中學）