遵循历史　探询真相 【生物论文】

遵循历史　探询真相



苏州中学园区校生物教研组　王建群




普通高中课程标准实验教科书《生物②必修遗传与进化》（以下简称本模块）编排顺序基本按照科学发展的历史进程来安排；是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，让学生从浓郁的历史感中获取丰富的营养，又“厚今薄古”，突出分子遗传学和现代生物进化论的内容。

1 生物科学史的界定

生物科学史既包括科学家对生命现象的研究过程，又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度；既包括生物学理论和方法的形成演变，又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。

《普通高中课程标准（实验）》提出的七条教学建议中：（七）注重生物科学史的学习。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。课程具体目标中的知识、情感态度与价值观、能力三个维度在课程实施过程中是一个有机的整体；注重生物科学史教育体现的正是这样一个过程，对提高学生的科学素养是很有意义的。

2 以生物科学史为背景，实现“知识、情感、能力”的三维目标。

分析现行高中教材发现，理科教材均偏重于讲述成熟的理论和实验，注重体现知识点，而忽略知识的形成过程。事实上，科学并非是一些既成的事实、定律和理论，而是由理论之间、实验之间、理论和实验之间的一致与矛盾共同推动发展的过程。美国著名的科学史家萨顿说过：“一部科学史，在很大程度上就是一部工具史，这些工具，无论有形或无形，由一系列人物创造出来，以解决他们遇到的某些问题。每种工具和方法都是人类智慧的结晶。” 本模块遗传部分的内容基本是循着人类认识基因之路展开的。学生学习遗传知识的过程，犹如亲历了一百多年来科学家孜孜以求的探索过程，会受到科学方法、科学态度和科学精神等多方面的启迪，实现“知识、情感、能力”的三维目标。

2.1知识

本模块从140多年前孟德尔的植物杂交实验开始，循着科学家的足迹，探索遗传的奥妙。孟德尔发现遗传因子、揭示遗传的分离和自由组合规律；19世纪80年代魏斯曼等科学家发现减数分裂；1903年萨顿推论基因和染色体的关系、1909年摩尔根提出基因位于染色体上的实验证据；1928年格里菲思的肺炎双球菌转化实验、1944年艾弗里化10年时间证明DNA是遗传物质的实验、1952年郝尔希和蔡斯做的噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA是遗传物质；1953年沃森、克里克构建DNA双螺旋结构模型。随着遗传学发展的历史进程，当DNA这一物质实体与孟德尔假设的“遗传因子”、摩尔根定位于染色体上的基因相遇时，基因这一抽象的概念便在分子水平上找到了物质载体。经历了百年的追寻，人们终于认识到：“基因的本质”是有遗传效应的DNA片段。“基因的表达”、“基因突变及其他变异”是基因的功能。“从杂交育种到基因工程”、“现代生物进化理论”是基因在生产实践中的应用和生物进化中的作用。循着科学史的足迹，教师引领学生仿佛逆时光隧道探询遗传、进化发展的真相，从现象深入到本质。

本模块在高中生物课程中的价值是：有助于学生认识生命的延续和发展，了解遗传变异规律在生产生活中的应用；领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用；理解遗传和变异在物种繁衍过程中的对立统一，生物的遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一，形成生物进化观点。本模块将科学史和学科知识有机地整合，使课程价值的实现在教学中成为可能。

2.2情感

本模块介绍了许多科学家在研究过程中表现出的科学态度和科学精神，比如孟德尔热爱科学、锲而不舍、敢于独立思考的精神；摩尔根尊重科学、勇于自我否定的精神；达尔文既能挑战传统观念，又能正视自己不足的精神，等等。本模块以遗传与进化发展历史为背景展示知识的过程表明：（1）单独的科学实验结果并不代表知识，只有当其成为理论、实验和社会框架中的一部分时，才成为知识；（2）科学的发展往往呈现螺旋上升的模式，科学是一个不断否定，不断认证的动态过程；（3）科学研究背景在科学知识形成过程中具有重要作用，要把科学发现放在它们产生的那个环境之中来认识。

对于科学的局限性，德国哲学家康德认为：科学只能解决事实判断，即“是什么”的问题；而不能作出价值判断，即“应该怎样”的问题。学习科学史，以史为鉴，能够增强学生的社会责任感，培养正确的情感态度与价值观。在阐释生物学知识来源时，一些曾经或者正在困惑人类的生物学问题，能充分激发学生的好奇心与求知欲，使学生对科学产生兴趣。当他们参与社会时，能够有意识地规范科学技术在社会生活方面的应用，使科学技术切实地造福于人类。

2.3能力

科学史的内容在很大程度上反映了科学家的探究活动与方法，能够作为理解科学探究、掌握科学方法的范例。揣摩科学前辈探究的过程，实质上是学习科学方法，领悟探究本质的过程。

通过科学史的介绍和探究活动的安排，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、实验数据的处理等方面得到全面提高。较多地介绍生物科学史的内容，特别是生物科学史上的经典案例：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。现代生物科学的发展，已从描述科学、比较科学进入实验科学的新阶段。发现新的事实，在人为条件下进行新的实验，作出新的推理和判断，提出新的理论和法则，这是实验科学的特征。近代生理学、遗传学、分子生物学等都是从实验中发展起来的。生物学教学在介绍各种基本理论怎样从实验中产生和发展的历史，也特别有利于发展学生判断推理的能力。

世界经合组织在《1996年科学、技术与产业发展的报告》中把人类知识分为四类：即“是什么”、“为什么”（明确知识）、“怎么办”、“知道谁”（默化知识）。教师应当与学生一起进行教和学，让学生学到“怎么办”、“知道谁”的知识。例如对染色体、DNA、基因线性关系的领悟是学好遗传学的核心。遗传学发展的历史表明：DNA是生物的主要遗传物质，染色体是DNA的主要载体，基因是DNA上有遗传效应的片断，这属于“是什么”。在体细胞的增殖（即有丝分裂）过程中，亲代细胞通过染色体的复制（即DNA的复制、DNA上基因的复制），平均分配到两个子代细胞中，使子代细胞之间以及子代细胞与亲代细胞之间的染色体、DNA、基因相同，从而使前后代细胞之间的遗传物质、性状保持一致。在生殖细胞的增殖（即减数分裂）过程中，原始生殖细胞的染色体复制一次，细胞连续分裂两次。在减数第一次分裂中，同源染色体分离，即构成同源染色体的DNA分子的分离，也是同源染色体上等位基因的分离；非同源染色体的自由组合，即构成非同源染色体的DNA分子的自由组合，也是非同源染色体上非等位基因的自由组合。减数第二次分裂，复制的姐妹染色单体分开，即复制的DNA分子分开，复制的基因分开。这些才属于“怎么办”、“知道谁”。

3 避免“以史为史”，挖掘科学史蕴藏的宝藏，追寻生物教学的源头活水。

本模块的特点是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，涉及科学史的内容很多。从内容篇幅上看，有时科学史的内容要多于基本概念和原理的表述。是不是科学史的内容比基本概念和原理更重要呢？教学中应该如何把握二者之间的关系？首先，二者不是对立和割裂的，而是统一的。介绍或引导学生分析科学史，主要目的之一就是促进学生对知识的主动建构，有利于学生更好地掌握基本概念和原理。其次，要将科学史当做供学生分析和讨论的材料，而不是让学生将科学史本身作为基础知识来记忆。这毕竟不是生物科学史课程，不能“以史而史”。此外，应及时对基本概念和原理进行归纳和梳理，不要让它们淹没在科学史的“海洋”中。如学习“现代生物进化理论”后，对生物的结构、功能、适应的一致性的认识。根据达尔文的自然选择学说,发展到今天的生物都具有高度的适应性，也就是说生物体的结构和功能是相适应的，它对内能协调统一、对外能适应复杂多变的环境。扩大一点来看，生物的结构、功能适应的一致性可以在分子、细胞器、细胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统等微观到宏观的不同层次中表现出来。生物的结构、功能、适应的一致性是贯穿整个教材内容的，如DNA分子双螺旋结构与DNA的复制、指导蛋白质合成功能的适应。

尊重历史的客观性，需要重视科学发现的背景，要把科学放在导致它们产生的那个背景中来学习。在科学的征途中，激动人心的时刻与漫长的发展史相比毕竟是短暂的一瞬。失败的研究在科学发展史上自有其意义，这与“成则王、败则寇”的价值观念大相径庭。还科学发展的本来面目，克服世风浮躁对教育的负面影响，将有助于学生脚踏实地的学习。

虽然运用教材中的科学史与实际教学有机整合不易，但我们更应看到不易之后所具有的深远意义。“问渠哪得清如许，为有源头活水来。” 科学固然注重创新，但继承是根基。牛顿曾经说过，他之所以比别人看得远，是因为站在巨人的肩上。让我们遵循历史的足迹，挖掘科学史蕴藏的宝藏，追寻科学教育的源头活水，探询生物科学发展的真相。

参考文献

吴兢勤.试论高中生物学教材中生物科学史教育的整合.课程·教材·教法.2004年.第24卷第6期:63~66