在高中生物科學(xué)史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)

肖慶花

摘 要： 提高每個(gè)高中生的生物科學(xué)素養(yǎng)是新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的核心任務(wù)。本文就如何通過(guò)生物科學(xué)史教學(xué)培養(yǎng)高中學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行闡述，包含三方面內(nèi)容：科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀，科學(xué)知識(shí)，科學(xué)方法與科學(xué)能力。

關(guān)鍵詞： 生物科學(xué)史 生物科學(xué)素養(yǎng) 培養(yǎng)策略

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的前言部分描述了課程的基本理念，提高生物科學(xué)素養(yǎng)是四個(gè)基本理念之一，放在第一位描述。生物科學(xué)素養(yǎng)指公民參加社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生產(chǎn)實(shí)踐和個(gè)人決策所需的生物科學(xué)知識(shí)、探究能力及相關(guān)情感態(tài)度與價(jià)值觀，反映了一個(gè)人對(duì)生物科學(xué)領(lǐng)域中核心基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平，以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)的能力。提高每個(gè)高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，是本課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的核心任務(wù)。《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》在第四部分“實(shí)施建議”中明確指出：科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，對(duì)提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的。那么，如何在高中生物科學(xué)史教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)呢？

一、通過(guò)生物科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀

好奇心、實(shí)事求是的思維品質(zhì)、獨(dú)立思考、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、合作精神等均是科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀的具體內(nèi)容。科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀屬于生物科學(xué)素養(yǎng)五大要素中的科學(xué)意識(shí)和科學(xué)品質(zhì)。科學(xué)情感態(tài)度是人們?cè)趯?duì)科學(xué)知識(shí)正確理解和對(duì)科學(xué)發(fā)展認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上養(yǎng)成的科學(xué)信念和科學(xué)習(xí)慣；而科學(xué)的價(jià)值觀則是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸認(rèn)識(shí)到世界是能夠被認(rèn)知的，科學(xué)發(fā)現(xiàn)是個(gè)開(kāi)拓、繼承、修正和發(fā)展的過(guò)程，科學(xué)無(wú)法為一切問(wèn)題提供所有答案。生物科學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的人文教育內(nèi)容，科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)的可貴品質(zhì)和科學(xué)態(tài)度，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)情感態(tài)度、價(jià)值觀的很好素材。例如細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程體現(xiàn)了科學(xué)探究過(guò)程，是一則很好的科學(xué)史教育素材。細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立者施萊登和施旺關(guān)于新細(xì)胞怎樣從老細(xì)胞中產(chǎn)生的問(wèn)題的回答是不正確的，這一錯(cuò)誤是由魏爾肖修正的。魏爾肖能夠取得這樣的成績(jī)，受益于同時(shí)代更多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)觀察和材料的正確選擇，也離不開(kāi)自身勤奮工作，不迷信權(quán)威的結(jié)果。從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與命名到細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立及后面對(duì)細(xì)胞學(xué)說(shuō)的修正完善，整個(gè)過(guò)程可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，科學(xué)學(xué)說(shuō)不是一成不變的，需要不斷修正和發(fā)展。又如基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)這部分科學(xué)史教學(xué)可以簡(jiǎn)要地簡(jiǎn)述摩爾根的故事。摩爾根最初認(rèn)為孟德?tīng)栠z傳規(guī)律是正確的，后來(lái)，由于他在自己進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)能取得類(lèi)似的結(jié)果，便對(duì)這些定律產(chǎn)生懷疑，明確表示不相信孟德?tīng)柕睦碚摚瑢?duì)薩頓的基因位于染色體上的學(xué)說(shuō)更持懷疑態(tài)度，說(shuō)其是主觀臆測(cè)，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)。后來(lái)他經(jīng)過(guò)認(rèn)真觀察，選擇果蠅為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行了一系列精心設(shè)計(jì)的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，摩爾根和他學(xué)生把一個(gè)特定基因和一條特定染色體聯(lián)系起來(lái)。從此，摩爾根成了孟德?tīng)柪碚摰膱?jiān)定支持者。通過(guò)該故事讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，摩爾根是一位敢于懷疑、勤奮實(shí)踐的人，并學(xué)習(xí)摩爾根這種可貴的品質(zhì)。類(lèi)似這樣的例子還有很多，我們應(yīng)該多引用挖掘，長(zhǎng)此以往，就能逐漸培養(yǎng)出學(xué)生科學(xué)的情感態(tài)度價(jià)值觀。

二、通過(guò)生物科學(xué)史教學(xué)積累科學(xué)知識(shí)

生物科學(xué)知識(shí)在培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)中起著基礎(chǔ)性作用，是培養(yǎng)和形成其他要素的載體。新人教版必修模塊中的科學(xué)史素材有20多處，如與細(xì)胞有關(guān)的主要是“細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程”、“對(duì)細(xì)胞核功能的探索”等；遺傳方面主要有“孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”、“基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”、“人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”、“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”等。這些生物科學(xué)史的歷史事實(shí)，有的是課程的內(nèi)容要素，有的僅是教學(xué)素材。兩者教學(xué)要求不同，重點(diǎn)也不一樣。前者的歷史事實(shí)既是手段又是目標(biāo)，學(xué)生要能概述其歷程，并由此達(dá)成對(duì)知識(shí)的理解、科學(xué)方法的領(lǐng)悟、科學(xué)精神的提升。后者的歷史事實(shí)不要求學(xué)生記住，只是增進(jìn)學(xué)生對(duì)結(jié)論性知識(shí)的理解，促成對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。無(wú)論哪種類(lèi)型的生物科學(xué)史，都或多或少要求學(xué)生掌握一定的生物學(xué)知識(shí)。例如“生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的建立過(guò)程”要求學(xué)生簡(jiǎn)述生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容；“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”要求學(xué)生概述DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；“光合作用的探究歷程”要求學(xué)生掌握的內(nèi)容則更多——簡(jiǎn)要分析薩克斯實(shí)驗(yàn)、恩格爾曼實(shí)驗(yàn)、魯賓-卡門(mén)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出光合作用需要光、場(chǎng)所在葉綠體中、產(chǎn)物主要有淀粉、釋放氧氣中的氧來(lái)自水、簡(jiǎn)述光合作用的概念等。這些生物科學(xué)史蘊(yùn)含的知識(shí)就是生物科學(xué)知識(shí)的重要組成部分，學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)史的過(guò)程本身就是積累生物科學(xué)知識(shí)的過(guò)程。

三、通過(guò)生物科學(xué)史教學(xué)掌握科學(xué)方法、提高科學(xué)能力

科學(xué)方法是科學(xué)的認(rèn)識(shí)方式，是幫助學(xué)生有效獲得知識(shí)和能力的工具。科學(xué)方法是生物科學(xué)素養(yǎng)的重要因素。新人教版必修模塊中生物科學(xué)史的內(nèi)容，許多都是按科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的線索編寫(xiě)的，選取的科學(xué)史素材生動(dòng)再現(xiàn)了科學(xué)家們研究相應(yīng)問(wèn)題的情境及取得重大突破采用的科學(xué)方法。例如“孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”這部分內(nèi)容以分離定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程為載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育。孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)一對(duì)相對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)觀察，提出問(wèn)題“F2中出現(xiàn)3：1的性狀分離比不是偶然的。是什么原因?qū)е逻z傳性狀在雜種后代中按一定比例分離呢？”。孟德?tīng)栐谟^察和分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅瑢?duì)分離現(xiàn)象的原因提出假說(shuō)；然后根據(jù)假說(shuō)演繹推理測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，再通過(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論。這種研究方法叫做假說(shuō)——演繹法，是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法。又如“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”、“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程”均運(yùn)用了模型建構(gòu)法；基因位于染色體上假說(shuō)的提出運(yùn)用了類(lèi)比推理法等。通過(guò)生物科學(xué)史的案例教學(xué)使學(xué)生掌握一定的科學(xué)方法。

科學(xué)能力主要包括科學(xué)思維能力和科學(xué)實(shí)踐能力。科學(xué)思維有形式邏輯思維、辯證邏輯思維、批判性邏輯思維等；科學(xué)實(shí)踐能力是綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)品質(zhì)和科學(xué)意識(shí)解決問(wèn)題的才能和力量，是生物科學(xué)素養(yǎng)的核心。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)生物科學(xué)史的某些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)處理，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等多方面能力的目的。例如“光合作用探究歷程”的科學(xué)史教學(xué)，在介紹恩格爾曼（G.Engelmann）實(shí)驗(yàn)時(shí)，演示課件“恩格爾曼實(shí)驗(yàn)”動(dòng)畫(huà)過(guò)程，讓學(xué)生觀看動(dòng)畫(huà)，結(jié)合教材內(nèi)容思考討論有關(guān)問(wèn)題：（1）恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有哪些巧妙之處？（2）恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？教師有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生分析資料，學(xué)會(huì)觀察與思考，并找到答案。又如學(xué)習(xí)摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)之后，可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如果讓你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證摩爾根的推論是正確的，可以怎樣設(shè)計(jì)？看最多能設(shè)計(jì)出幾種不同的方案？以小組為單位，完成討論和設(shè)計(jì)。各小組派代表介紹本小組的設(shè)計(jì)方案。這一教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置對(duì)學(xué)生思維能力、探究能力、合作能力等諸多科學(xué)能力培養(yǎng)是大有裨益的。

總之，生物科學(xué)素養(yǎng)是公民科學(xué)素養(yǎng)構(gòu)成中的重要組成部分。隨著生物科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，生物科學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代公民必備的基本素質(zhì)之一。在高中生物教學(xué)過(guò)程中，恰當(dāng)處理和使用生物科學(xué)史素材是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要途徑。要真正實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)史在高中生物教學(xué)中的教育價(jià)值，需要廣大教師進(jìn)一步更新觀念，學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，進(jìn)行切實(shí)的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究。

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