淺談在《DNA的結構》課堂教學中科學史教育的作用

為了貫徹新一輪課程改革的理念，人教版新課程的教科書中增添了大量的科學史內容，這些內容在篇幅上甚至超出了生物學核心概念所占的比例。這引發了一個問題：科學史的內容是否比基本概念和原理更為重要？為何教材要安排如此之多的科學史內容？下面，我將結合人教版《遺傳與進化》模塊中第三章第二節《DNA的結構》的科學史部分教學，分享我的感悟。

一、通過科學史學習，深化對知識的理解

正確理解科學史與生物學概念原理的關系是至關重要的。科學史展現了生物學概念的形成過程，它并非與基本概念和原理對立或割裂，而是與之相輔相成。引導學生分析科學史的目的之一，在于促進學生主動建構知識，幫助他們更好地理解基本概念和原理。

例如，在教授DNA分子結構這一核心概念時，新教材增加了關于沃森和克里克構建DNA結構模型的科學史內容。教材以講故事的形式，描述了兩位科學家進行研究的背景與過程，并以黑體字強調了每個研究階段的結論。這樣的敘述方式再現了知識的來源，使學生能夠感受到每一個科學結論得出的合理性。再如，1951年，沃森和克里克通過分析威爾金斯與富蘭克林的DNA衍射圖譜，推斷出DNA具有規則的螺旋結構；但由于圖片質量不佳，他們無法確定DNA的具體結構。在多種假設被推翻后，1953年，沃森在訪問英國皇家學院實驗室時，偶然看到了弗蘭克林拍攝的高度清晰的DNAX射線衍射照片，從而獲得了關鍵信息，最終與克里克構建出了雙鏈螺旋模型。在這個過程中，查哥夫的堿基分析結果為兩位科學家提供了重要啟示，他們確定了堿基互補配對原則為A-T、C-G。通過這一科學史的學習，學生不僅理解了DNA的結構特點，也完成了本節課的知識目標。

然而，在科學史的教學中，應及時歸納和梳理基本概念和原理，避免它們被科學史的細節所淹沒。同時，應避免將科學史本身作為知識記憶的對象。畢竟，這不是生物科學史課程，不能“為史而史”。

二、巧妙運用科學史教學，培養學生的核心素養

1. 學習科學史能讓學生親身體會科學探究的過程，掌握科學探究方法，培養嚴密的科學思維品質。例如，在教授《DNA的結構》時，教師可以設置一系列問題，引導學生深入思考。在沃森和克里克研究DNA分子結構之前，該領域的研究處于何種狀態？在已有的研究中，DNA由四種脫氧核苷酸組成的長鏈結構，并且含有四種不同的堿基，威爾金斯和富蘭克林已經拍攝出DNA衍射圖譜等。在此基礎上，沃森和克里克需要解決的問題有哪些？他們是如何通過模型建構法解決這些問題的？這種方法有何優點？通過這些問題，學生可以體會到科學探究的過程，以及提出問題、建模和驗證假設的能力。

2. 學習科學史能引導學生學習科學精神，如沃森和克里克的精誠合作精神，他們的思維流暢性、變通性和創新性，以及他們堅定的科學意志和精神。這些品質對學生情感教育具有重要意義。

總之，科學史是科學探究的過程，教師在生物教學中應充分利用科學史素材，挖掘其教育功能，幫助學生在深刻理解知識的同時，培養科學探究能力，形成正確的人生觀和價值觀，提升生物學核心素養，為終身發展打下堅實基礎。