諾貝爾獎在高中生物教學中的應用研究

張繼太，祝雪，張盛周(安徽師范大學生命科學學院，安徽蕪湖241000)

諾貝爾獎是以瑞典著名科學家諾貝爾的名字命名的重要獎項，每年授予世界各國在物理、化學、醫學或生理學、文學、經濟學及人類和平等領域作出重大貢獻的人士或團體［1］。諾貝爾生理或醫學獎和諾貝爾化學獎與生物科學研究密切相關，相關獲獎成就代表著近階段生物科學領域的發展方向，隨著我國高中生物教材的改革，教材選編內容與時俱進，教材中多處涉及諾貝爾獎有關成就。因此，以諾貝爾獎成就為基礎進行教學，具有重要的教學研究意義。該文總結了高中生物教材中所涉及的諾貝爾生理或醫學獎、諾貝爾化學獎內容，簡要舉例探討了諾貝爾獎知識在高中生物教學中的運用、教學意義以及教師應注意的事項，以供廣大中學教師參考。

1 高中生物學教材中的諾貝爾獎內容

高中生物教學以《分子與細胞·必修1》、《遺傳與進化·必修2》、《穩態與環境·必修3》(普通高中課程標準實驗教科書·人教版)三本教材為教學重點。據統計，與生物科學相關的諾貝爾獎主要是對器官、組織、單細胞或多細胞生物的正常功能及生理作用的研究，以及在遺傳學領域的研究［2］。可見，獲獎重點研究領域與高中生物教學重點聯系密切。研究顯示，教材必修1中除第一章外，每章均有相對應的獲獎領域，教材必修2中除第一章早期遺傳學知識外，各章節也均有相對應的獲獎領域，教材必修3中前部分人體的穩態與調節也有相應的獲獎研究領域，高中生物教材各章節中所涉及的諾貝爾獎內容見表1。

2 諾貝爾獎在高中生物教學中的運用

2.1 諾貝爾獎在課堂教學導入階段的運用及教學意義 以諾貝爾獎作為高中生物課堂教學的切入點，教師首先通過故事講述、ppt或視頻呈現的方式，講述獲獎人在研究中發生的一些小故事、研究的材料、研究中遇到的困難及解決方案，然后慢慢切入教學內容。以高中生物學教材(人教版)必修2中的第三章的第二節DNA分子的結構為例，艾弗里肺炎雙球菌實驗已經證明DNA是遺傳物質，但對于DNA的結構及信息是如何遺傳的還是科學界一個謎題。1952年，奧地利裔美國生物化學家查伽夫測定出DNA含四種堿基，并發現其中腺嘌呤與胸腺嘧啶數量相等，鳥嘌呤與胞嘧啶數量相等，但他并沒有進行證明推測。然而，這些信息卻打開了年輕無名的生物學家沃森和克里克的思緒，細心的他們立即想到了兩兩相對應的關系(此處教師可設計問題讓學生猜想四種堿基之間的關系)，但對于其真正的結構卻還是一個謎。1953年2月，沃森和克里克通過威爾金斯看到了富蘭克林拍攝的一張DNA晶體X射線衍射照片(此處教師可簡單介紹威爾金斯和富蘭克林關系，并PPT播放照片)。這張照片，一下激發了他們的靈感，認為DNA是螺旋結構，最初制作了DNA的三股螺旋模型，但隨即否認了三股螺旋，提出并制作了DNA雙螺旋結構模型。與此同時，著名的化學家、結構生物學家萊納斯·卡爾·鮑林提出了DNA三螺旋結構，沃森和克里克否認了他的觀點，并在英國《Nature》上發表了DNA雙螺旋結構模型，榮獲1962年諾貝爾生理或醫學獎。通過這種故事性方式切入課堂，學生非常容易產生學習興趣，并自然輕松地學會了相關專業知識。同時，學生還可以感受到諾貝爾獎獲得者細心、認真、敢于挑戰權威的科學精神，適合當前新課標改革對生物教學的需要。

2.2 諾貝爾獎在課堂教學過程中的運用及教學意義 在課堂教學過程中，教師事先以諾貝爾獎獲得者的相關研究過程設置問題，然后引導學生解決問題，最后教師進行歸納總結，強調學習重點。以高中生物教材中的必修2中第二章的第2節《基因在染色體上》為例，教師可圍繞1933年諾貝爾生理或醫學獎獲得者摩爾根以果蠅為實驗材料證明基因在染色體上的研究歷程進行教學設計。教師先介紹薩頓假說，讓學生根據學過的知識判斷薩頓假說是否正確并提出自己的觀點，隨后教師告訴學生摩爾根也試圖用實驗解決這個問題，教師可講解摩爾根“保護”果蠅白眼性狀的趣味故事，根據摩爾根果蠅雜交實驗結果，讓學生注意后代中白眼果蠅的性別，隨后告訴學生此時科學家已經在某些昆蟲中發現了性染色體。根據上述兩條信息，讓學生大膽的猜想一下控制白眼的基因與性染色體之間的關系，并嘗試讓學生設計簡單的實驗來支持自己的猜想，隨后教師將摩爾根果蠅測交試驗告訴大家，引導學生分析可以得出的結論，讓學生發表自己的觀點后進行總結。將獲獎成就的研究歷程引入課堂，有利于教師設計一系列的情景問題，讓學生根據假設及實驗數據自行進行問題分析，從以往被動接受知識變為自主獲取知識，提高學生的思考問題和分析問題的能力，培養學生的主觀能動性，同時，還可以使學生感受到科學家在追求真理時發生的思想碰撞，激發學生的求知欲望，從而加強學生的科學探索精神，符合當前新課標改革對學生的要求。

表1 諾貝爾獎在高中生物必修教材中體現［3］

2.3 諾貝爾獎在課堂教學總結階段的運用及教學意義 以諾貝爾獎作為課堂教學的總結，教師在完成課堂教學重點后，指出與該課教學內容相關的諾貝爾獎，讓學生更為重視該課的教學內容，并據此對課堂中所涉及課外知識進行適當補充。以必修3中第二章的第4節免疫調節為例，教師在講授完該節課教學重點，學生對于人體系統的免疫調節有了初步的認識之后，教師可將弗朗索瓦絲·巴爾·西諾西和呂克·蒙塔妮等人因發現人類免疫缺陷病毒(HIV)而獲得2008諾貝爾生理或醫學獎作為課外知識進行補充，讓學生了解艾滋病毒及其防治方面的知識;講解必修2中第五章的第2節基因工程及其應用時，教師可介紹科學家發現限制性內切酶及基因敲除技術而獲得1978年及2007年諾貝爾生理或醫學獎的故事，讓學生可以從所學知識中了解轉基因的實質性含義，并于課后了解獲獎原因及對于人類科學進步的貢獻。此種教學方法的設計，不僅可以加強學生對于該節課內容的理解和記憶，還有利于提高學生課后自主學習的興趣及自主獲取信息的能力，符合新課程標準對高中生物課程改革的發展要求。

3 以諾貝爾獎為教學基礎的注意事項

3.1 全面了解學生，全面了解相關諾貝爾獎知識 教師要考慮學生的實際水平，從學生的實際情況出發;注重研究學生的心理特點、思維水平，根據學生可以接受的教學方法進行科學的教學設計;教師要熟悉諾貝爾獎獲獎人的研究思路、實驗材料、以及研究中發生的科學趣味故事。

3.2 合適選擇、突出重點 根據高中生物教材的不同章節，教師要選取合適的諾貝爾獎項，善于挖掘教材章節與獲獎人研究領域之間的關系，處理好兩者的銜接點;教學設計應不能盲目地追求故事性，設計要緊扣教學內容的重點。

3.3 掌握教學設計的難易程度 由于高中生物教學注重培養學生的生物科學素養，以及對于生命現象的基本認識，教師以諾貝爾獎為基礎進行教學時，教學設計要難易適中，不宜太難、太深。

4 結語

新課標下的高中生物學教材中多處涉及諾貝爾知識，科學地將諾貝爾獎知識運用到高中生物教學中，不僅可以豐富教師的教學內容，讓教師走出課本，還可以提高學生對高中生物學習的興趣;增強學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，進而提高學生的基本科學素養，使學生對生命科學領域樹立正確的科學觀、價值觀、世界觀，并在諾貝爾精神的鼓勵下，敢于承擔歷史的責任，為我國的科學事業貢獻自己的力量。

［1］王然，劉永，侯筱宇.諾貝爾獎史在生物化學教學中的應用價值［J］.西北醫學教育，2010，18(5):985－987.

［2］袁勤儉，葛君.諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者的統計分析［J］.信息學·文獻學，2004(5):29－33.

［3］翟中和，王喜忠，丁明孝.細胞生物學［M］.3版.北京 :高等教育出版社，2010.