生命科學史在生物教學中的應用

張開亮

【摘要】生命科學史的學習有助于增加課堂的故事性和趣味性，促進知識的理解，提升教師個人魅力。在教學中滲透生命科學史的教育，可充分利用教材中的科學史材料，引導學生學習科學的研究方法;在教學中靈活穿插科學史“小八卦”，給課堂增色，吸引學生注意力;用專門課時為學生介紹重大科學史發展脈絡，助攻教學難點。

【關鍵詞】科學史;生物教學;趣味遺傳

筆者一直認為，生物是一門有趣的學科。但如何讓學生也感受到這份生物之美，也是筆者時常在思考和試圖解決的一個難題。

一、生命科學史在生物教學中的重要性

有些學生開始時對生物是很感興趣的，但學習一段時間后興趣卻大為減弱。筆者認為，原因之一或許是因為課文中的知識太“精華”了。打個比方，《三國演義》許多人都喜歡看，因為書中有人物、有性格、有情節，讓人讀起來欲罷不能，而反觀之，中學教科書中同樣對三國歷史的描述就顯得無趣多了，或許只是一節課文甚至幾段話就把那時期的一些主要時局變化總結完了。如此“精華”的知識，用于學習、記憶自然效率較高，但在這“濃縮精華”的過程中趣味性不免也大幅度丟失了。生物學習也是如此。教材中涉及大量生物概念、術語、結構、功能，大量相對零散和機械記憶式的“精華”知識，不斷消磨著學生原有的興趣。要讓生物重新有趣起來，需要老師把這些濃縮的“精華”稀釋一下，把生物知識還原到它們曾處的歷史背景或探索階段中，讓學生真正理解學科重要概念的來龍去脈，真正理解蘊含其中的科學思想和科學方法。這就是在教學中進行生命科學史教育的必要性。

實際上，新課標人教版高中生物教材已做了非常有益的嘗試，在課文中穿插了不少科學史探索歷程材料，使教材豐滿、生動了不少。遺憾的是，在實際教學中，筆者發現許多老師除了給學生講講教材中“要考的”科學史（如光合作用、遺傳物質探索歷程，生長素發現歷程等），其余的往往并不重視，或干脆大多留給學生“課后閱讀”。一方面是因為老師覺得講這些不考試的內容“沒什么用”，另一方面是因為許多老師對科學史也了解甚少，不知該從何講起，不知“有什么好講的”。生命科學史在教學中絕不是無用的，筆者認為，教學中穿插生命科學史至少有三點好處。

1.可顯著增加課堂的故事性和趣味性

愛聽故事是人的天性，學生亦如此。生物學史的許多事件都富有故事性，傳奇色彩濃厚，“情節”一波三折，非常引人入勝。如，克里克從物理學“跳槽”到生物學，開創了分子生物學后又“跳槽”去研究人類意識的傳奇牛人經歷;又如，達爾文那著名的五年海上旅程，及后來他如何差點將進化論的“發明權”拱手讓給華萊士，以及后來那當年的船長如何因“放出了達爾文這個魔鬼”自覺無顏見上帝而選擇了自殺，等等。這些故事跌宕起伏，能極大引起學生興趣，甚至讓學生期盼著“下回分解”。在這種故事氛圍下，掌握相關知識以理解“情節”變成了學生的一種主動需求，學習主動性大為提高，記憶效果更好。

2.能有效促進對知識的理解

愛因斯坦曾說過：“結論幾乎總是以完成的形式出現在學生面前，學生體會不到探索和發現的喜悅，感受不到思想形成的生動過程，也就很難達到清楚地理解全部情況。”邁爾的《生物學思想發展的歷史》認為：“學習生命科學史是理解生物概念的最佳途徑。”只有了解了這些生物學概念產生的艱難過程，并弄清楚過去曾經發生的失誤，才能算是真正理解生物學的概念。

正如達爾文的自然選擇學說，若不了解那之前神創論背景下聰明的先賢如何發現了種種不合理之處卻又苦于無法提出完善理論時的那種掙扎，若不了解達爾文的《物種起源》如何用簡潔明了的理論讓曾發現的種種不合理之處都得到了合理而統一的解釋，讓生物學第一次真正成為了科學，那就無法真正理解達爾文的學說實質及其偉大、劃時代意義。

3.能大幅提升教師個人魅力

學生最佩服的，往往是那種見識廣博、學問精深、出口成章、深入淺出的老師。學生在課堂上見老師講解科學史時旁征博引、繪聲繪色，自然對老師心生敬佩。正所謂“親其師信其道”，征服了學生的心，不僅教學容易了許多，教學效率亦能提高不少。

二、在生物教學中滲透生命科學史的教育策略

1.教師應多讀科學史相關書籍，為自己充電

不一定要讀大部頭的科學史專著，可選擇相對輕松的科普讀物。如方舟子的《尋找生命的邏輯——生物學觀念的發展》，篇幅不長，卻集中介紹了進化和基因這兩個生物學的基本觀念是如何形成、發展和深化的，其內容幾乎就是為必修二《遺傳與進化》量身定制的，幫助極大;又如史鈞的《進化！進化？達爾文背后的戰爭》，文字生動活潑，是了解進化論背后的爭議的絕佳讀本;又如魏麗芳的《生物教學中的生命科學史及其教育功能》，教材中涉及的科學史幾乎都有介紹，是專為生物教師了解生命科學史而編寫的，可惜篇幅較短，介紹較為簡略，但內容很實用;又如沃森的《雙螺旋》，關于DNA結構的發現歷程，誰能比發現者本人說得更詳細？市面上還有大量生物名人的個人傳記，都是很好的閱讀材料。

若還想更全面、專業地了解生命科學史的發展，可閱讀洛伊斯·N·瑪格納的大部頭名著《生命科學史》，或者吳國盛的《科學的歷程》，后者不僅包括生物學的發展史，也包括化學、物理學和其它自然科學的發展史，是一本較全面的科學史著作。只有平常花時間多了解科學史，做到胸有成竹，才能打開教學思路，在學生面前舉重若輕。

2.充分利用教材中的科學史材料，引導學生了解科學的研究方法

美國天文學家卡爾·薩根認為：“科學方法似乎毫無趣味，很難理解，但是它比科學上的發現要重要得多。”學會學習乃至掌握科學方法遠比單純掌握知識有用，內化的科學方法作為思維和行動方式，可以提高學生的智力水平，并能促進科學方法的應用。

一方面，可通過查閱資料，在書中材料的基礎上適當補充細節，使其“情節”更豐滿;另一方面，引導學生關注、分析其中科學家運用的科學方法。以DNA的結構發現史為例，德國生化學家米舍爾在1869年就發現了DNA這種物質，其結構卻不得而知;直到20世紀40年代末，科學家才發現核酸不但能夠水解成堿基片段，還可以對其進行定量分析;50年代時，威爾金斯等人用X射線衍射技術潛心研究了DNA結構，證明DNA是一種螺旋結構;1953年，沃森和克里克根據已有的材料，構建出了DNA的雙螺旋結構模型，從而開創了分子生物學時代。這個漫長的過程本身就是一系列科學家提出假設、實驗驗證、歸納演繹、分析綜合等眾多方法共同使用的結果。

3.在教學中靈活穿插科學史“小八卦”，吸引學生注意力，為課堂增色

科學史并非總要講個長長故事，大多時候只需要一些小片段，如，名人的一些“小花絮、八卦”之類的。就像做菜時放的調味料一樣，不用太多，只要能吊起胃口就行。例如，《DNA是主要的遺傳物質》一節，介紹肺炎雙球菌轉化實驗時，可順便提到：“格里菲斯與艾弗里實際是同一年出生，就像命中注定一般”“可惜1941年時，炸彈摧毀了格里菲斯及他的實驗室，否則他可能和艾弗里一般活到78歲高齡。”

又如，提到人們因0.02%的蛋白質成分而異常苛刻地質疑艾弗里實驗結果時，可告訴學生：“著名生物學家、1915年諾貝爾化學獎獲得者維爾斯塔特，曾在實驗中因采用的酶溶液過于稀釋之故，以至用通常的化學檢驗法顯示不出它的蛋白質含量，卻仍存在催化活性，于是便做出了酶不是蛋白質的錯誤結論，宣稱已制成了不含蛋白質的酶的制備物。由于這種結論出自權威之口，人們信以為真，以致對酶的研究推遲達十年之久。1944年時，科學界對這種前車之鑒仍記憶猶新。所以當艾弗里等人公布他們的結論后，害怕再受騙的科學界便不敢再盲從，遲遲不予認可。”

又如，學習中心法則時，可告訴學生：“1958年克里克提出中心法則，認為遺傳信息只能從核酸傳遞給核酸，或核酸傳遞給蛋白質，而不能從蛋白質傳遞給蛋白質，或從蛋白質傳回核酸。沃森后來把中心法則更明確地表示為遺傳信息只能從DNA傳到RNA，再由RNA傳到蛋白質，以致1970年發現了病毒中存在由RNA合成DNA的反轉錄現象后，人們都說中心法則需要修正，要加上一條‘遺傳信息也能從RNA傳到DNA’。事實上，根據克里克原來的說法，中心法則并無修正的必要。”

4.擠出少量課時為學生簡要介紹重大科學史發展脈絡，助攻教學難點

方舟子認為：“進化和遺傳是生命最主要的兩個特征，進化是一切生命現象的源泉，遺傳的機理是一切生命現象的核心。”其中，遺傳部分的教學向來是高中生物的一個難點，也是不少學生最怕的內容。筆者嘗試在遺傳部分教學開始前，專門用一課時對遺傳學的發展歷史做簡要梳理，介紹了亞里士多德的“漸成論”、17世紀的“預成論”、達爾文的“泛生論”、威斯曼的“種質論”等各種邏輯自洽卻被證偽了的遺傳理論，使學生了解認知到遺傳的本質有多難，而孟德爾的遺傳理論顯得多么鶴立雞群。學生在濃厚的興趣支撐下打起十二分精神開始學習孟德爾的遺傳理論，于是用心鉆研的學生多了，叫苦的學生少了。

另外，在講解達爾文的自然選擇學說后，筆者又專門用一課時對進化思想的發展歷史做簡要梳理，介紹了樸素神創論、柏拉圖的“本質論”、亞里士多德的“目的論”“自然界階梯”、至今仍流行的“設計論”等各類理論，及這些理論中遇到的各類“無解”問題，并一一簡介達爾文的理論如何使得人們在系統分類學、生物地理學、比較解剖學、比較胚胎學、古生物學等領域所發現的種種令人迷惑的現象都有了合理而統一的解釋，使學生真正理解生物學家杜布贊斯基的那句名言：“若無進化之光，生物學毫無道理可言”。當然，這種專門補充科學史發展歷程的課不能太多，一學期只需擠出一、兩課時足矣，否則會影響正常教學任務的完成。

三、結語

歌德曾說：“一門科學的歷史，就是這門科學本身。”愿更多老師能重視科學史、用好科學史，培養出更多具有扎實生物學素養的學科人才、社會棟梁！

參考文獻：

[1]方舟子.尋找生命的邏輯——生物學觀念的發展[M].上海：上海交通大學出版社，2007.

[2]魏麗芳.生物教學中的生命科學史及其教育功能[M].廣州：世界圖書出版廣東有限公司，2016.