生物課程中科學史教育的學理分析及實踐反思

吳舉宏

摘 要 生物課程與教學中的科學史不同于歷史中的科學史，而應是教育的科學史、生物學的科學史、兒童的科學史。在教學實踐中，不能讓學生成為科學史的旁觀者，不能讓歷史的真實折斷想象的羽翼，不能讓科學史教育變成“布道場”。

關鍵詞 科學史教育 生物教學 自主建構 思維能力 實踐能力

2001年起步的我國“第八次基礎教育課程改革”（謝翌等學者認為，這是新中國成立后真正意義上的第五次課程改革[1]），明確主張知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三位一體的課程目標體系。鐘啟泉教授認為，“知識與技能”意指人類生存所不可或缺的核心知識與基本技能；“過程與方法”意指對話環境與交往體驗，基本學習方式和生活方式；“情感態度與價值觀”意指學習興趣、學習態度、生活態度、人生態度以及個人價值與社會價值的統一[2]。余文森教授則認為，三維目標指向學會、會學、樂學，“知識與技能”的目標立足于讓學生學會，“過程與方法”的目標立足于讓學生會學，“情感態度與價值觀”的目標立足于讓學生樂學[3]。這種課程目標體系的構建，為基礎教育明確提出了人才素質要素和“全面發展”目標，是“主德”與“主智”東西方兩大文明在中國現代教育的交融匯聚，也是現代先進教育思想與當今中國教育實際的有機結合[4]。循此課程目標體系，課程與教學將探索與開發的目光投向了古今中外的悠悠往事，生物課程也不例外。

一、 “教學之科學史”的學理分析

課程與教學中的科學史研究應站在教育學的立場，因為教育學中的科學史不同于歷史學中的科學史。“教學之科學史”有助于我們認清科學史在生物教學中的性質、作用和地位，從而澄清一些混亂的認識，糾正某些錯位的實踐。“教學之科學史”首先需要遵守教育性原則，科學史的內容、方法都應合乎教育的規律和育人的目標；其次需要遵守學科性原則，科學史引入生物教材或教學應有助于達成生物課程目標。

1.在生物學教學中進行科學史教育的原因

生物課程標準明確提出：學習科學史對提高學生科學素養是非常必要的，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的方法，學習科學家獻身科學的精神。科學史常以科學故事的形式出現，非常符合兒童的認知心理。兒童喜歡聽故事、講故事，是因為科學故事具有新奇的情境、曲折的情節、輝煌的成就、榜樣的感如，因此科學故事能夠吸引學生的注意力、激發學生的求知欲、培植學生獻身科學的精神。科學史常作為學習的情境引領著學生置身于歷史特定的背景中，與科學家一起直面問題、艱難求索、品嘗成功的喜悅，在科學的發展進程中體悟知識的發生過程，完成對概念、原理、定律、理論的自主建構，深化對學科知識的理解，感悟科學的思想與方法，提升思維能力和創造能力，養成敢于質疑、勇于批判的科學精神。總之，科學史蘊含著豐富多彩的科學思想和人文精神，是全面提升生物科學素養的沃土。

2.對“教學之科學史”進行歸類的方法

有研究者認為，引入教材的科學史主要包括科學方法，科學家生平，重要實驗、規律、概念發現的過程，學派、假說之間的爭議，古代科學技術與文化[5]。有研究者認為，低學段以微觀素材為主，高學段以宏觀素材為主，根據不同學科與學段對科學史進行統籌與分工[6]。還有研究者提出對“教學用科學史”采用“分級”方法，將其分為科學史故事、科學思想史、科學史觀三個級次[7]。對于上述的分類方法，筆者認為它們要么缺乏明確的分類標準，要么割裂了與課程目標的有機聯系。既然強調“教學之科學史”，那么生物教學之中的科學史就是生物課程與教學的一部分，就應該服從于、服務于學科課程目標與教學目標。將“教學之科學史”從課程與教學之中抽提出來，試圖梳理形成相對獨立的體系，這種做法的風險是顯而易見的：可能從目標上產生沖突，降低了課程目標對于學科教學目標在課堂中的統領性；可能從內容上產生縫隙，使科學史沒有成為課程與教學內容的有機組成部分；可能從系統性上肢解了課程與教學的體系，貶損了課程標準建構的教學體系的作用和地位。科學史教育可以實現三維目標的有機融合，因為課程目標的三個維度本來就是相互滲透、不可分離的三個方面。將“教學之科學史”分為知能類、方法類、情意類和綜合類這四種類型，可以更加彰顯“教學之科學史”的本意旨歸，有利于落實課程與教學目標；有助于保持科學史和課程與學科教學的血肉聯系，使科學史教育在學科教育中不可或缺；更加明晰了科學史的選擇標準和應用方向，在教學之前就已經明白這段科學史將在課堂教學中發揮什么作用——是側重于知識的發生與結論、是側重于科學思想與方法的，還是側重于科學態度與人文精神的。

二、 “教學之科學史”的實踐反思

1.不要讓學生成為科學史的旁觀者

“教學之科學史”主張科學史教育是課堂教學的一部分，因此“親身感悟、自主建構”是科學史教育的重要教學原則。從這個原則出發，“教學之科學史”不僅是教學的、學科的，更是兒童的。在生物教學中不能讓學生成為“歷史的匆匆過客”，也不能讓學生成為“歷史的旁觀者”，而應該讓學生沉浸在歷史中成為歷史的“參與者”“對話者”“溝通者”“批判者”。

例如，肺炎雙球菌轉化的系列實驗為揭示遺傳物質的本質奠定了堅實的基礎。對于這段科學史，在教學中我們首先需要將學生引領到當時的歷史背景之中：那時人們已經認識到蛋白質是由多種氨基酸連接而成的生物大分子，各種氨基酸千變萬化的排列可以形成不同的蛋白質，同時由于對DNA分子結構沒有清晰的了解以及DNA分子雙螺旋結構還沒有被發現，于是大多數科學家認為蛋白質是生物體遺傳物質。然后在介紹格里菲思的4組實驗的過程中，為了促進學生的親身感悟、自主建構，我們需要為學生留思索的時空，讓學生進行“角色互換”，沉浸在格里菲思的思索之中，面對實驗的現象進行分析推理，得出相應的推論。在得出“加熱殺死的S型細菌中含有轉化因子”的推論之后，不應立即介紹艾弗里等人的實驗，而應引領學生進行自主探究。教師提問：“這種轉化因子到底是什么呢？如果當時你是一位科學家，你準備如何進行后續研究？”在學生設計實驗之后進行交流討論，再與艾弗里等人的實驗進行比較分析，這樣可以使學生更加深刻地理解前人的實驗方法。最后還可追問：“你覺得艾弗里的實驗成功的關鍵技術是什么？”“從細胞膜的特性分析，你對該實驗還有哪些疑惑？”通過追問，學生可以理解當時艾弗里的實驗結論為何仍備受質疑，可以讓學生深化對學過知識的理解，豐富“細胞膜是選擇透過性”的認識。

歷史是不能重演的，但是科學史在教學中有時卻需要“重演”。科學實驗的特性之一是可重復性。對于一些教學重點和教學難點而言，其中的科學結論是無數科學家經過長期不懈努力而形成的。現在中學生已經具備認知能力，重復這些前人做過的實驗，可以更好地達成教學目標。

2. 不要讓歷史的真實折斷想象的羽翼

“教學之科學史”不是為了還原歷史真相，不是考古，不能讓歷史的真實性折斷學生想象的羽翼。“歷史沒有假如”，而科學史教學之中常常需要“假如”，因為“假如”可以讓學生在更加遼闊的時空中展開想象的羽翼，盡情地想象、盡力地推理。“教學之科學史”是課堂的一種學習支持，那是一種情境的支持、一種心理的支持、一種認知的支持。科學史不是復古，而是啟迪，是認知的再認知，是認知的再出發。“假如”可以伸展想象的翅膀，“質疑”可以增加思維的張力，顯然教學源于科學史但需要超越科學史，這樣科學才發展、智慧才生長。例如，“2002年7月12日美國《科學快報》報道了紐約州立大學幾位病毒學家人工合成脊髓灰質炎病毒”。面對這個重大事件，我們可以設計如下問題：假如你是病毒學家，你準備利用哪些原料、哪些現代生物科學技術人工合成病毒？人工合成病毒的研究，應該受到鼓勵還是禁止？你作為病毒學家有何建議？理由是什么？人工成功合成病毒是否標志著人工制造了生命？通過上述問題，學生可以理解科學的本質，更能明白科學研究的風險和必須承擔的道義。通過不同觀點的交流和交鋒，可以深刻理解知識、發展能力、提升德性，培養學生質疑的膽識和批判的精神。無論是教學形式、教學內容，還是教學意義，“教學之科學史”都是被再認知的事實。

3. 不要讓科學史教育變成“布道場”

科學史教育要循著“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”三維目標進行，因為當前教學實踐將科學史教育的課堂變成了空洞說教的“教堂”，科學家變成了一尊尊“神像”，以為這樣可以完成“德育滲透”的教育使命。在教學方式上，科學史教育蛻變為“教師講故事、學生聽故事”；在教學內容上，科學史教育充斥著科學家的道德品質和科學精神；在教學目標上，“情意”窄化了，“智能”失落了。我們應該牢記，科學史之所以成為教學中的經典，是因為科學史中不僅有高高飄揚的人文旗幟，還有照亮人類前進道路的智慧燈塔。“教學之科學史”的魅力和價值不是因為它有動人的故事，而是因為它有經受歷史考驗和蕩滌的認識和方法，其中穿透歷史的深邃目光和感人肺腑的忘我胸懷是人類不斷發展取之不竭、用之不盡的智慧寶庫和精神財富，這才是科學史恒久的魅力。在教學實踐中，我們不僅要讓學生沐浴在人文思想和崇高精神的光輝中，而且要讓學生像科學家一樣探索，大膽猜想、創新設計、嚴謹求證、縝密推理。根據學生的認知水平和教學目標，重演或再現科學的發現過程，體悟科學思想與方法，發展學生的創新思維與實踐能力，提升分析問題與解決問題的能力。

參考文獻

[1] 謝翌，等.新中國真的發生了八次課程改革嗎？[J].教育研究，2013（2）.

[2] 鐘啟泉.打造教師的一雙慧眼：談“三維目標”教學的研究[J].上海教育科研，2010（2）.

[3] 余文森.“三維目標”就像一個立方體的“長、寬、高”[N].中國教育報，2007-04-20（06）.

[4]于洪波，向海英.古希臘與古中國道德譜系溯源及比較[J].教育研究，2013（2）.

[5] 朱國強.物理學大事年表[J].中學物理教學參考，2002（3）.

[6] 張磊.高中生物科學史教育的改進研究——兼論科學史教育的若干問題[D].上海：上海師范大學，2002.

[7] 胡揚洋.物理教材引入科學史的新觀點[J].課程·教材·教法，2012（12）.

【責任編輯 郭振玲】