從科學哲學的角度看生物進化理論的發展

顧煒萌

（昆山市柏廬高級中學 江蘇蘇州 215300）

1 問題的提出

科學哲學理論是當代哲學的一個分支學科，是從哲學的角度出發對科學知識以及科學本質做出理解與思考。重視科學本質已是國際課程改革的發展重點，但是目前學生的科學本質觀的發展水平相對較低。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中給出的教學建議包括“注重生物學史和科學本質的學習”，并在課程標準中列出7條科學本質內涵，表明了科學史和科學本質的教與學的重要性。生物進化理論是人教版教材《必修2·遺傳與進化》中的重要組成模塊。進化與適應觀是生物學學科核心素養生命觀念的重要組成部分，也是高中生物學所特有的觀念。當前的課堂教學雖重視以科學史為線索，通過創設情境以及重溫科學家的研究過程培養學生的知識與能力，但是卻忽略了對科學本質的思維訓練。下面旨在對進化觀念進行分析，帶領學生經歷思辨以及質疑的過程，理解“科學是什么”這一本質問題，達成生物學學科核心素養。

2 從科學哲學的角度分析生物進化理論

2.1 以進化學說和進化思想的比較引入

進化學說的產生首先表現在進化思想的產生和發展。進化思想認為自然界是可變的，是對自然界的認識，進化學說則是指對自然界的發生和變化作出解釋的自然觀。古希臘的學者認為生命最初是從海中軟泥產生的，生命的存在是連續的。培根最早提出物種可變性問題，康德提出“傳衍”這一概念。進化思想的發展過程體現了科學是在不斷發展的。學生通過對進化學說與進化思想的理解，在發展史中認識到科學知識可能隨著研究的深入而改變。

2.2 分析科學的本質——結合相關科學史材料分析生物進化理論的發展歷程

2.2.1 分析喬治·布豐的進化學說，理解科學會受到社會和文化的影響

喬治·布豐作為進化論的先驅，第一個具體提出進化學說。布豐通過觀察和研究，對“物種是萬能且是上帝創造”的提出了質疑，認為物種是可變的，強調環境對生物的直接影響。但是由于宗教勢力的壓迫，布豐不得已放棄了自己的觀點。在進化學說的發展過程中，布豐的觀點受到了外界環境即社會和文化的影響。教師可以引導學生分析這部分內容，從而使學生理解布豐在科學技術受到限制的時期創造性地提出物種是可變的這樣的理論是有重大意義的。但是，科學的發展受到多種因素影響的，教師還要引導學生理解科學會受到社會和文化的影響的觀念，體現科學的文化植根性。

2.2.2 分析拉馬克的進化學說，理解科學工作采用基于實證的范式

拉馬克于1809年發表了《動物的哲學》。拉馬克學說包含布豐和老達爾文的觀點，其主要觀點包括傳衍理論、進化等級說、強調生物內部的因素是進化的原因。拉馬克的進化學說尤為強調環境在生物進化過程中的作用，提出了學生熟知的兩個自然法則——“用進廢退”和“獲得性遺傳”。但是，受當時科學發展水平的限制，拉馬克的思想局限在假設階段，由于缺少證據和有關材料，部分機制沒有做出科學性解釋。教師向學生提出拉馬克對長頸鹿脖子的解釋，引導學生對拉馬克的觀點加以分析。學生在閱讀拉馬克的進化學說的建立過程以及相關理論的建立時，可以明確地認識到科學工作需要有令人信服的證據對相關理論加以解釋，即通過觀察，提出問題、做出假設、進行實證、得出結論。學生通過對拉馬克的進化學說的分析，理解科學工作需要實證的范式加以研究。

2.2.3 分析居維葉和圣·喜萊爾的論戰，理解科學工作中要高度關注主觀因素的影響

居維葉認為生物的適應是絕對的完美，結構和功能嚴格對應，是一個精確的儀器。他相信上帝的智慧，并提出了“生存條件原理”。教師可給學生提供相關例子，即居維葉認為魚類、兩棲類、爬行類、哺乳類的出現的先后順序取決于適合各門類動物生存環境的出現順序。而圣·喜萊爾則認為所有的動物軀體由相似的結構單元組成。例如，教師引導學生比較人的上肢和馬、蝙蝠等的前肢，得出：這些動物骨骼的結構基本相似，但是對應的功能有所不同。因為當時大多數博物學家都相信目的論，因此居維葉在此次論戰中勝利了。教師給學生提供資料：雖然居維葉利用系統論和類比的原理提出一套完整的動物學分類原則，但是他深受宗教思想影響，對進化論持批判態度。通過一場關于生物的適應的解釋的一場論戰，學生會發現宗教與學術理論對科學的發展有著深深的影響，因此理解科學工作要高度關注主觀因素的影響。

2.2.4 分析達爾文的進化理論，理解科學是創造性的工作及科學工作依賴觀察和推論

達爾文在農、牧品種選育的實踐經驗的影響下，在布豐、拉馬克等的研究的基礎上，創造性地提出了自然選擇學說。學生了解到：達爾文主要是依靠分析不同地區的地雀，從而放棄神創論的觀點，得出進化論的觀點。教師在教學過程中可以增添一些達爾文在完成自然選擇學說時所進行的大量的觀察和推論，引導學生理解科學工作的嚴謹性和復雜性。例如，在講解遺傳和變異的內容時，提供達爾文在觀察家養和野生動植物時發現的大量可遺傳和不可遺傳變異，在自己觀察的基礎上提出了如下結論，即在自然狀態下顯著的偶然變異是少見的以及否認自然界的不連續以及否認種的真實性。并引導學生分析達爾文的相關觀點，得出：雖然達爾文的進化學說有些不合適的地方，但是與當時的生物學水平相關。達爾文在解釋生存斗爭時提出一切生物都有高速率的增加的傾向，在超過可能生存的數目時會出現生存斗爭并進行自然選擇。教師在引導學生分析材料、自主查閱資料，并對相關資料加以分析，提高學生的觀察以及分析的能力。學生根據教師提供的達爾文提出進化論的過程和方法，從而理解有關科學工作依賴觀察和推論的科學本質觀。

2.2.5 現代進化學說的發展，科學知識可能隨著研究的深入而改變

達爾文的學說形成之后，遺傳學開始發展，在遺傳學相關理論的支持下，部分學者開始對進化論中的相關內容進行修正。例如，魏斯曼對達爾文進化論進行篩選，強調“自然選擇”為進化的主要原因。學生所熟知的孟德爾以及摩爾根也對進化論加以修正和綜合，修正了融合遺傳的觀點。科學家提出了“適應程度”這一概念代替了原有“生存斗爭”的概念，并在不斷的修正和改進之后提出了現代綜合論。學生在相關資料中可以發現，即使達爾文的進化學說產生了很大影響，但是在科學的不斷發展過程中依舊會隨著研究的深入而不斷修正。學生通過認識達爾文學說之后進化理論的發展，認識到人類對科學的認識也是一個不斷發展的過程，以此理解科學知識可能隨著研究的深入而改變的科學本質觀。

2.3 現代生物進化理論中的科學本質觀的總結

美國的《面向全體美國人的科學》科學本質觀歸納成三個大框架，即科學世界觀、科學探索及科學事業。萊德曼對科學本質觀的定義更加具體化。現將人物、科學史、課標中的科學本質以及萊德曼對科學本質觀的定義列出（表1）。

表1 科學哲學角度分析生物進化理論

3 反思與總結

科學是人們認識世界的一種方式，這更要求學生利用科學解決自然界中的實際問題。生物進化理論的發展在科學史上是比較重要的一個部分，也是培養高中生物學學科核心素養的關鍵概念。教師引導學生從科學哲學的角度分析相關生物學概念，便于學生對科學本質觀的理解。教師以生物進化理論的發展為線索，重視學生的科學本質觀的培養，不僅對本部分知識點的發展過程加以理解，更能培養學生真正認識到“什么是科學”。為了更好地落實課程標準中的科學史和科學本質的培養，教師首先要理解科學本質內涵，對不同的大概念進行梳理，對科學的發展過程進行適當的還原，將科學史與科學哲學相融合。在對學生的掌握情況進行考查時，教師可以增添一些科技寫作、科學探究實驗的設計等環節，調動學生學習生物學的積極性，培養學生的批判性思維和創造性思維，提升學生的學科核心素養。此外，科學本質觀并不是生物學所特有的觀念，可以將其與物理和化學等科目相結合，在跨學科與學科融合的基礎上，促進學生對科學本質的全面及徹底的理解。