利用生命科学史培养学生的科学素养

全面提高每个学生的科学素养是新课程标准的基本理念, 如何在生物课堂教学中培养学生的科学素养成为每位教育工作者长期探索的课题。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。”科学史揭示了科学家思考和解决生物学问题的思想历程, 展示了科学家所处的时代背景, 反映了科学家的探究活动和探究方法。科学史蕴涵着理性精神与求真意识, 批判精神与创新意识。教学中通过科学史的再现可以让学生逐渐领悟科学的本质、科学的方法和科学精神, 提升学生的科学素养。本文就此谈谈自己的认识。

1 重现生命科学发展的历史、深入理解科学知识

生命科学史记录科学发展的历程, 其中涉及生命科学的基本概念、基本原理、基本规律等科学知识。科学史提供了科学知识产生的背景, 重现科学家探究过程, 对学生理解和掌握科学知识很有帮助。如在学习“光合作用”时, 可用光合作用发现史中典型的实验帮助学生理解光合作用的原料、产物、条件、场所及反映过程中元素的转移等知识。

再如, 学习“遗传的物质基础”时, 展现格里菲斯的细菌转化实验——提出转化因子;艾弗里等人在格里菲斯的研究基础上获得突破——证实DNA是遗传物质, 但因反复提纯的DNA仍含有0.02%的蛋白质, 其结果在当时不被人接受;8年之后, 赫尔希和蔡斯用完全不同的方法再次证实了艾弗里的结果, DNA是遗传物质才被众人欣然接受。科学发展的曲折过程使学生了解了每个知识的来龙去脉, 对知识的理解和掌握更为深刻和客观

2 展示科学家的探究过程, 帮助学生学会科学的研究方法

科学史也是科学方法的历史, 科学家的成功往往与他们运用科学的研究方法密不可分。教学中分析科学家的科学探究过程, 对学生进行科学方法的培养。

(1) 材料选择的科学性噬菌体是地球上最简单的生命形式, 只有DNA核心和蛋白质衣壳, 增殖速度非常快, 30分钟一代, 如果在一个玻璃培养皿内培养厚厚的一层细菌, 噬菌体可以在4~5个小时之内使之全军覆没。赫尔希和蔡斯选择噬菌体作为验证遗传物质的实验材料再恰当不过了。还有, 遗传学的奠基人孟得尔选择闭花传粉的豌豆研究遗传规律;摩尔根利用繁殖速度很快的果蝇研究遗传规律;达尔文选择单子叶植物的胚芽鞘来研究植物的向光性等等。这些事例无不体现了科学家在选择材料方面的独具匠心。

(2) 科学实验的严整性艾弗里不断改进提纯转化因子的实验, 甚至当得到只含有不足0.02%的蛋白质的高纯度的DNA制备物时, 某些科学家仍然不愿接受DNA本身就是转化因子的结论。因此, 赫尔希和蔡斯以噬菌体为试验材料, 用同位素标记技术, 排除了蛋白质在实验过程中起到遗传作用的可能性。从中足以看出科学家治学的严谨性。

(3) 逻辑思维的严密性当格里菲斯把R型火细菌和被杀死的S型细菌混合注射到小家鼠体内以后, 小鼠被致死, 而且从小鼠体内分离出S型细菌。当时对这一结果做出如下解释:①S型细菌可能并未完全杀死。但这种解释不能成立, 因为单独注射这种经过处理的S型细菌时并不能将小鼠致死。②R型细菌从杀死的S型细菌获得了某中物质, 导致R型细菌发生了转化, 获得了新的性状。格里菲斯通过慎密的分析、反复的推理, 肯定了后一种解释。

(4) 技术应用的巧妙性艾弗里用DNA酶和蛋白酶分别水解DNA和蛋白质, 对其成分进行鉴定。艾弗里和蔡斯用同位素标记的方法研究微观分子的转移。进行植物细胞融合时, 科学家用纤维素酶和果胶酶特异性去除植物细胞的细胞壁而不损伤其它的结构。用灭活的仙台病毒诱导淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合获得可生产单克隆抗体的杂交瘤细胞。由此可见, 科学家不仅具有很高的技术操作水平, 更有因需选择合适的方法技术的慧眼。

(5) 科学研究的多维性围绕某个问题的科学研究往往不只是从一个角度展开的, 一个观点的证实往往需要多方面证据的共同支持。如DNA双螺旋结构的提出, 依赖从化学组成成分的测定、X照片显示的衍射图、对遗传物质应具有的特点的分析及沃森和克里克在此基础上的奇思妙想。

3 利用科学家的生平事迹, 进行科学精神的教育和熏陶

科学的发展史也是众多科学家不计个人名利, 为科学事业奉献毕生精力的奋斗史。科学家在追求科学真理的过程中所表现出来的强烈的求知欲和好奇心, 尊重事实、严谨求实的科学作风, 坚持不懈、锲而不舍的科学精神, 不畏强权、坚持真理的献身精神以及善于听取不同意见、与人合作交流的精神等, 都强烈地感染着学生, 激励学生努力学习。如达尔文对大自然的热爱和百折不挠的性格;沃森和克里克提出D N A双螺旋结构密切合作的协作精神等。这些科学家的生平事迹都是培养学生科学精神的极好材料。

在科学发展的曲折道路上, 每前进一步都包括对前人观点的批判和新观点的提出, 新的观点往往不会一提出就被接受, 有时甚至还会遭到世人的攻击。科学家不畏权威、大胆质疑的批判精神对培养学生的批判性思维具有重要作用。如在学习血液循环时, 可给学生介绍英国医生哈维大胆推翻盖仑学说, 创立血液循环理论的事例。按照盖仑学说, 血液产生于心脏, 存在于静脉, 以心脏输出, 进入静脉, 遍布全身后消耗干净。哈维照此计算, 人在1小时内需要制造相当于人体重4倍的血液, 这显然是不可能的。于是哈维大胆推翻了盖仑学说, 精心设计大量的动物实验和进行人体解剖, 终于一充足的证据证实自己的假设, 提出了血液循环理论。这样的事例对培养学生的批判精神无疑是最好的材料。

总之, 通过对生命科学史的学习, 可以使学生了解探究生物学知识的艰辛历程, 掌握获取知识的来龙去脉, 帮助学生真正理解掌握科学知识;可以使学生了解学习进行科学研究的方法;受到科学家科学态度、科学精神、科学的世界观的熏陶, 陶冶学生的精神情操, 养成优秀的科学品质;培养学生的生物学素养以至科学素养。

摘要：全面提高学生的科学素养是生物新课程标准的基本理念和基本目标要求。本文主要论述了如何在生物课堂教学中利用生命科学史培养学生的科学素养。

关键词：科学素养,生命科学史,生物教学