浅析生命科学史的教育价值

浅析生命科学史的教育价值

汪早花

对比大纲版教材，新课标和新教材中都增加并强化了生命科学史的教育作用。生命科学史既是人类科学发展的历史，也是科学思想的进步史，还是科学方法的发展史，更是科学家百折不挠的奋斗史，其中蕴涵的教育意义重大而深远。笔者结合一线教学，就生物学史的教学价值谈谈自己的一些认识。

1．现行的人教版《生物》教材中生物学史素材。

2．生命科学史的教育价值。

2．1　利用生物学史，突破教学的重难点。生物科学的研究历史是揭示生命奥秘的过程，也是生物学知识生成的过程，其中一件件的重大发现及经典实验是人类对生命活动规律真理性认识的无限接近，具有无可辩驳的说服力，使认识不断提高，从而使难点知识层层突破。“神经调节”一节中“高级神经中枢的调节”就是难点之一，若按课本内容生搬硬套，学生对大脑皮层的功能定位，躯体运动中枢对侧倒置的支配的特点很难理清思路，但在教学中融入神经科学史，效果明显提高。1870年，德国解剖学家弗里施为伤员包扎受伤的头部时，偶尔会碰到裸露的大脑皮层，发现碰到左脑某一区域会引起右侧肢体的运动，碰到右脑某一区域会引起左侧躯体的运动。他与德国神经病学教授希齐格用电流刺激狗的大脑皮层时发现了同样的现象，从而得出结论躯体运动中枢具有对侧支配的特点。后来英国医生戴维。弗里欧用猿做实验，当刺激猿的大脑皮层中央前回上部时发现会引起下肢的运动，刺激中央前回中部时会引起躯干和上肩肢、肘、手的运动，而刺激中央前会下部时却引起头部器官的运动，可见躯体运动中枢具有倒置支配的特点。同时发现支配躯体运动的皮层面积与躯体大小无关，而与躯体运动的精细复杂程度有关。这样从科学史的角度娓娓道来，使教师授课自然流畅，学生的理解也轻松自如，从而化难为易。

2．2　创设情境，激发学习兴趣。兴趣是求知的先导，开发智力的钥匙。许多生物学史生动有趣，引人入胜，用它们来创设情境，既能激发学生的求知欲望，为学生铺好良好的心理基础，又能打开学生思维的阀门。如在“伴性遗传”中，教师可先简述历史上著名的“皇室病”:在早期欧洲，血友病被称做“出血病”，后来又得到“皇室病”这一尊贵称号。这是由于它曾在欧洲好些国家的皇族中长期流行之故。19世纪英国的维多利亚女王和的丈夫都未患血友病，他们育有2子4女，其中大儿子因血友病夭折，其余正常。女王的一个外孙女与沙皇尼古拉二世婚配生下了一个患血友病的儿子，另一个外孙女嫁到西班牙王室，也生下了一个患血友病的儿子。从此俄国的王室和西班牙的王室都因娶了维多利亚女王的外孙女而造成血友病的遗传。从女王家族系谱中，人们惊奇地发现:患血友病的男士远远多于女士;男性血友病的子女一般都正常，但其外孙常常有血友病。这就是著名的“皇家病”事件。学生听到这个典故，便及于想知道其中的原因。显见，把生物科学史恰到好处地渗透到生物学教学中，可以诱导学生学习的兴趣，激发强烈的求知欲望，并能在史料故事的催化下，迸发学习的热情，进而转为自主学习的动力。

再如:在“特异性免疫”的教学中，从英国乡村医生爱德华詹纳注意到，挤奶女工在接触到牛身上的疱疹时会出现牛痘脓胞，但都不曾传染上天花。受到这一现象的启发，瞻纳找来一位患牛痘的挤奶女工，从她手指的疱疹中提取出一些液体，然后将一位8岁男孩的手臂用手术刀划破，把牛痘疱疹液滴在上面。48天后，瞻纳将从天花患者脓胞中提取的液体再一次滴在这个男孩被手术刀划破的手臂上，但是这个男孩并没有感染上天花。由此证明种牛痘可以预防天花。那么为什么接种过牛痘的人就不会感染天花呢?在这样一个史话的背景下，教师的设疑能激起学生强烈的探究欲望。

在教学中，其实有很多这样的素材可以挖掘，如用班廷发现胰岛素的故事，引出激素调节;由巴甫洛夫用狗做的实验，引出条件反射等。

2．3　感悟探究过程。《普通高中生物课程标准(实验)》倡导科学探究为主的学习方式，重视发展学生的科学探究能力，其目的是为了全面提高学生的科学素养。通过科学史的介绍和探究活动的安排(特别是科学史上的经典案例)，学生可以在逻辑推理(如归纳、演绎、类比)的训练、数学方法的运用、实验材料的选择、实验数据的处理等科学思维方面的全面提高。如通过分析孟德尔豌豆杂交实验，体会假说－演绎法的研究思路和数学方法的应用;通过分析萨顿的假说，体会类比推理的方法等等。

2．4　学习科研方法。一切生物学知识既是科学思维的结晶，也是科学先驱在探索中用了正确的方法取得的成就。我们应该充分地把科学家独到的科学思想和科学方法渗透到知识教学中，通过经典实验和逻辑分析的再现，理解生物学概念、原理的来龙去脉，并将科学的思维品质和方法内化为自己的思维方式和行为方式，培养学生思维的变通性和灵活性。

例如:DNA双螺旋的发现。DNA早在1869年就由瑞士生物学家米舍尔发现，但一直不知道其结构，直到20世纪40年代，人们才发现核酸不但能够水解分裂成碱基片段，而且还可以定量分析。50年代初，英国科学家威尔金斯等人用X射线衍射技术对DNA结构潜心研究了3年，发现DNA是一种双螺旋结构，1953年美国生物学家沃森和英国科学家克里克根据各方面的对DNA研究的信息和深入细致的研究分析，提出了DNA双螺旋模型，最终完成了这一宏大的工程。该工程的完成，本质上是一系列科学家提出假设、实验验证、归纳演绎、分析综合等珠联璧合的过程。

再如，光合作用释放O₂是来自CO₂还是H₂ O?通过研究紫硫细菌的光合作用发现，它是利用CO₂和H₂ S做原料，产生的是S而不是O₂。由此联想到绿色植物光合作用产生的O₂应来自H₂O。1941年鲁宾用同位素示踪法，证实了上述结论。这其中包含了类比思维和科学研究中的移植法。

光合作用发现史、生长素发现史、肺炎双球菌转化实验渗透着对照实验原理。噬菌体侵染细菌、肺炎双球菌转化实验则巧妙的将要研究的因素分离出来，便于直接地、单独地去观察。这些史例都闪烁着科学家智慧火花，充分表露科学家的认识过程和独特的科学方法。

科学家们以简单却是极其精巧的实验揭示了一系列重要的科学规律，令学生叹服，同时也启发学生，科学的研究方法对科学理论的形成是功不可没的，采用科学的方法进行科学研究是非常重要的。科学方法是科学精神的重要构成要素和集中体现。大量的历史事实表明，创造活动既不能缺乏科学精神的引导，也不能缺乏科学方法的运用。只有具备科学精神并掌握和运用科学方法的人，才能把握客观规律。

2．5　养成质疑品质。科学家丰富的好奇心，不放过任何微小问题的“钻牛角尖”的精神，生物史上“色盲症”的发现就是一个极好的例子。18世纪英国著名的化学家兼物理学家道尔顿，在圣诞节前夕给妈妈买了一双“棕灰色”的袜子作为礼物，可是妈妈却说袜子太鲜艳。道尔顿疑惑不解，感到非常奇怪，他有去问弟弟和周围的人，除了弟弟与自己的看法相同以外，被问的其他人都说袜子是红色的。道尔顿对这件小事没有轻易放过，他经过认真分析比较，发现自己和弟弟都是色盲。道尔顿不是生物学家和医学家，却成为第一个发现色盲的人，也是第一个被发现的色盲症患者。为此，他写了篇“论色盲”，成为世界上第一个提出色盲问题的人，为今后科学家的进一步研究探索打下了基础。

还有关于激素的发现史也是一个很好的例子。科学家道林斯基发现一个特别的生理现象:他把一定浓度的盐酸放入动物的十二指肠内，则引起胰腺液体的大量分泌，他认为这是一种神经反射现象。然而当他去掉十二指肠的神经后，盐酸进入十二指肠，胰腺液体仍然当量分泌，有人说这是肠子的神经没有彻底剥离干净。道林斯基本已发现了一个重大科学问题，可是他没能重新进行思考，只是按照神经反射的老路子去认识。英国的裴利斯和施根林听说了这些现象，他们重复做了道林斯基的试验，当他们观测到胰腺液体的分泌不是由于神经反射造成的事实时，就跳出了神经反射的旧框框，而提出了“激素”的概念，从此开辟了人体生理激素和体液调节的科研领域，促进生物学和医学的发展。道林斯基最早观测到生物激素现象，但是由于他受思维定势的影响，结果却让发现的机遇从自己手中溜掉了。

利用这些小故事教育学生要有敢疑、敢问、敢干、敢于向传统和权威挑战的精神。生物史本身就是一部反思、怀疑、批判、求真、求美、求新的发展史。思考能力的培养，一方面需要教师为学生创设激发问题的学习情境，但更重要的是培养学生科学的怀疑精神，因为只有敢于质疑，才有可能激发认知矛盾产生，也只有产生了认知矛盾，才有可能提出和明确存在的问题。

2．6　增强领悟科学的本质。科学史的内容是人类宝贵的精神财富，进行科学史教育，可以更好地促进学生对科学本质的把握，促进学生科学素质的提高。

科学知识只是当时对科学问题或自然现象所作的最好解释，它不是一成不变、完美无缺的“绝对真理”，而只是对客观世界的一定程度和一定层面正确反映的“相对真理”，它会随着研究地深入而不断发展，并非永恒不变的。当发现新的证据和已有事实有新的解释时，科学知识将会改变。例如，关于新细胞的产生，最初施莱登和施旺认为“新细胞从老细胞中产生，即从老细胞核中长出一个新细胞，或者是在细胞质中像结晶那样产生新的细胞”;后来耐格里通过实验发现新细胞的产生是细胞分裂的结果。关于遗传物质，20世纪20年代多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质;1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细胞的实验表明，DNA才是真正的遗传物质;再后来，通过研究证明，遗传物质除了DNA外，还有RAN。所以说DNA是主要的遗传物质。关于生物膜结构，1959年罗伯特森认为生物膜是由蛋白质－脂质－蛋白质三层结构构成的静态结构，1972年桑格和尼克森在新的观察和实验证据基础上提出了生物膜流动镶嵌模型为大多数学者所接受。

3．反思。最后谈一下生物科学史教学中的反思:历史意识是一个人、一个民族成熟的标志。读史使人明智。因为历史感之中包含着一种清醒的判断能力，即根据背景和情境来对事物进行判定的能力。从而避免失之片面和武断。但凡事都要注意一个“度”，过分重视生物史的教育功能、重视挖掘生物史的内涵，会让人有本末倒置、主次不分的感觉。应该在生物学教学过程中，能适当地选取或处理相关的史料，将其作为教学内容的一个组成部分，融入教学之中，从而引导学生从有关科学史的学习中得到教育和启发。