高中生物科学史教学中的问题及其对策_生物科学史案例教学

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高中生物科学史教学中的问题及其对策

人民教育出版社生物室 谭永平

摘要：高中生物新课程实施过程中有不少成功的生物科学史教学的案例，也有一些值得关注的问题。如目标单

一、大材小用，拔高拓宽、加重负担，材料粗放、教学吃力，理解偏颇、评论失当的等问题。要解决上述问题，需要我们从多个角度挖掘生物科学史的教育价值，立足教学现实去适度阐释，区分教学中的生物科学史是课程内容要素还是仅仅作为素材，从而做到既到位又不越位。

关键词：高中生物；科学史；教学；问题；对策

生物科学史教育能够使学生理解科学的本质，体验科学研究的方法，感悟科学探究的精神，因此，高中生物新课程非常重视生物科学史教育。《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称课标）明确了要“重视生物科学史的学习”，在其内容标准中多处明确提出了生物科学史的具体教学要求。但是，在新课程实施过程中生物科学史教学仍然出现了一些问题和困惑，需要我们探寻原因，研究对策，以更好地促进生物科学史教学。

●问题一：目标单

一、大材小用

【案例呈现】

案例1：在进行《遗传因子的发现》的教学时，教师介绍了孟德尔的豌豆杂交实验，但目的仅仅是为了把分离规律和自由组合规律讲清楚，而没有引导关注豌豆杂交实验的内在逻辑和实验的关键点，让学生理解孟德尔豌豆杂交实验所蕴藏的思想方法。

案例2：在进行《细胞的多样性与统一性》一节“细胞学说的建立过程”这一内容的教学时，有教师在简单地解释细胞学说的三个要点后，以讨论题引导学生阅读细胞学说建立过程的资料，其目的也仅仅是由此引导学生认识细胞的统一性，而没有真正分析细胞学说的建立过程所蕴含的科学发现的模式，揭示科学的本质。

【原因探析】

上述两则案例虽然在教学中都利用了生物科学史，但是目标定位在落实知识，科学史只是用于辅助学生理解相关知识，而没有让学生真正深入到科学史教育中，获得方法和情感的体验。这种情况在课堂教学中具有一定的普遍性。有调查表明，教师对生物科学史的教育价值持肯定态度，但是多数教师是为了学生更好地学习知识而引入科学史材料。然而，生物科学史的教学有知识目标但不限于知识又几乎是业内的共识。课标指出：“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。”近年来有关生物科学史教育的文章提出：教学中引入生物科学史能够提高学生的学习兴趣,使其积极主动地参与教学；展示知识发生的过程，帮助学生深刻理解知识；展现科学精神，培养学生的科学素养；展示科学研究方法，培养学生的科学探究能力；帮助学生理解科学研究的继承性、永不终结性和科学的人文内涵，帮助学生领会创新思维的重要性 [2][3][4][5]

[1]。那么，为什么教学实践中还会出现目标过于单一的问题呢？ 引起上述问题的原因，固然有考试评价指向的问题，也与部分教师对于如何深入挖掘生物科学史的教育价值认识不够有关。“科学史是客观真理发现的历史、人的心智逐步征服自然的历史。它描述漫长而无止境的为思想自由，为思想免于暴力、专横、错误和迷信而斗争的历史。”由此看来，“科学史”是可以从历史事实、知识形成、思想发展、精神自由等多个角度去解释的。在面对生物科学史的素材时，我们往往习惯于从事实的历史和知识形成的历史这个角度去引述，却疏于从思想与方法的历史、社会的历史这样的角度去挖掘科学史教育价值。

【对策研究】

教学中，我们应该引述生物科学史的事实和知识形成过程，但又不满足于仅仅转述事实和讲解知识，而是对这些事实再做分析或解释，从中提炼出科学家所用的研究方法，挖掘出其中所蕴含的思维品质、思想观念，从而基于事实但又不局限于事实。这样的课堂，就既有历史事实，又不局限于介绍事实，而是从事实中挖掘思想和精神营养；它能说明生物学知识，但不以知识为唯一目标，而是在促进知识理解的同时，让学生因读科学史而深刻、明智。例如，在案例1中对孟德尔的科学发现，在用来促进知识理解的同时，还应该引导学生关注以下几点：孟德尔选择了合适的实验材料，引进了数学统计的方法，提出了天才的假设，进行严密的演绎以及巧妙进行测交实验验证推论，这些科学方法的运用是他获得成功的重要影响因素；同时，还应引导学生注意，孟德尔的潜心探索(8年耕耘)、扎实实践在他获得成功中也起到了重要作用。

在案例2“细胞学说建立过程”这一科学史教学中，要用好教科书中的资料，尤其注意资料中几个小标题所传达的关于科学发现模式的信息，并给学生足够的时间讨论资料分析后的几个问题，然后，总结在细胞学说建立过程中，科学与技术、理论思维与科学实验的关系，理解科学发现的模式，揭示这一历史过程所蕴含的科学的本质。

因此，进行科学史教学时，不仅要关注和确定知识目标，同时也应该深入分析确定过程与方法、情感态度价值观方面的目标，只有目标明确且全面，才能在教科学史教学过程中不仅帮助学生掌握知识，还能让学生体验科学方法，感悟科学研究的历程。

●问题二：拔高拓宽、加重负担 【案例呈现】

在《DNA的复制》这一节，关于“DNA半保留复制的证据”这部分内容，有这样一个教学案例：在学生进行了关于DNA如何进行复制的猜测后，教师提出：那我现在给你一些实验材料，你设计一个实验验证一下你的假设到底哪种正确，实验材料有：含N的DNA的大肠杆菌若干、含N的DNA的大肠杆菌若干„„随后出现的教学情境是学生一片茫然，不知所措。

【原因探析】

从学生的反应可见，让学生设计这样复杂的实验脱离了学生的实际。教材安排这部分内容已明确其属于“选学”，有关内容不要求学生记住，更不要求学生应用。让学生设计实验，其教学要求的层次定位是“应用”，这显然超出“选学”甚远，属于过度拔高教学要求的做1

514[6]法。

与上述过度拔高教学要求类似的，教学中还有一种面面俱到、过度拓宽教学要求的做法。其典型做法是：教科书课文中出现的生物科学史内容，教师因担心其中的历史事实会考到而不敢丝毫大意，每个事件都要细细讲解而不敢遗漏。在这样的课上，由于面面俱到，教师教得累，学生学得累，不必要地加重了学生的学习负担。

【对策研究】

教学中，对生物科学史素材的应用，既需要到位，但又不可越位而过度拔高和拓宽。因此，要适当定位，就要分析具体的生物科学史内容其合理的教学要求是什么。

某个具体的生物科学史的历史事实，可能是课程的内容要素，也可能仅仅是教学素材。教学时这两类情况的教学要求不同，重点也不一样。前者的历史事实既是手段也是目标，要让学生能够概述其历程，并由此达成对知识的理解、科学方法的领悟、科学精神的提升。后者的历史事实不要求学生记住，而是作为“脚手架”，以增进学生对结论性知识的理解，促成对科学的本质的理解。怎样判断某一生物科学史材料是作为教学素材还是作为课程内容要素？判断依据是课标中具体内容标准是否有明确的要求。例如在高中生物教材中作为课程内容要素的科学史有：细胞学说的建立过程、人类对遗传物质的探索过程、植物生长素的发现等。而仅仅作为素材的科学史有：细胞膜结构的探索历程、促胰液素的发现、稳态概念的提出和发展等。

●问题三：材料粗放、教学吃力

【现象点击】

教师在教科书所提供的生物科学史材料之外又做了较多的扩展，课堂上用PPT一屏一屏地展示历史上科学家如何进行研究，对背景、材料、方法、结果、结论作详细、具体的介绍；学生则忙于阅读，接受诸多人名、年代、研究事实的信息轰炸，却没有时间深入思考。这样的课堂里，由于素材补充过多，教学费时、费力，而结果却是师生迷失于历史琐碎事实的泥潭。

【原因探析】

科学史教学不是求多求全，而是求精。有些教师认为新课改既然要求教师要学会用教材教，要积极开发课程资源，因此就认为多补充一些课外教学资源就会有助于教学的提升。于是很多教师就很认真的查资料，课堂上尽可能的给学生多呈现资料，或是干脆替换教材中的科学史资料。而教师在选材时又没有考虑所选资料的价值、意义等教育因素，简单的资料累积只会加重学生的学习负担，还不能很好的让学生得到科学方法的熏陶和科学思维的训练。

【对策研究】

教师在课堂上展示给学生的，应该是从众多史料中精选出的必要的、易于理解的，且有主线贯穿的历史资料，因为在课堂上有限的时间内，使用概括性的、简明扼要的材料往往更为有效。换言之，课堂里出现的科学史材料，应该是先行者加工过的材料，而不是原始的历史事件。教科书在介绍生物科学史时已经做了精加工，教师要补充史料，应该在理解教科书的基础上作必要的扩展，而不是热衷于历史事实素材的量的扩张。

比较成功的生物科学史教学的案例，其共性是：教师提供的科学史材料精炼、有内在的线索贯穿，所提问题环环相扣、层层深入，还原了知识的形成过程、促进知识的理解或科学方法的掌握；学生学习过程中，有资料的阅读，有挑战性问题引领，学生既理解了知识，又提升了科学思维和科学方法，还体验了科学的开放性，提升了科学精神。例如，生物膜结构的探索历程，从1895年欧文顿研究植物细胞膜通透性实验开始，到1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型，近80年的时间里有多位科学家做了很多复杂的探索工作。研究过程中，假说被一次又一次提出又一再修正，最终流动镶嵌模型得到普遍认可。

●问题四： 理解偏颇、评论失当 【案例呈现】

在“光合作用的探究历程”的教学过程中，在讲到海尔蒙特实验时，有教师提出：“从实验设计的原则来看，海尔蒙特的实验结论是否完全正确？”然后展开讨论，最后，师生一起总结出：“海尔蒙特的实验设计不符合单一变量原则”，“应该设计单一变量实验确定水、矿物质、空气在植物生长中的作用”。

【原因探析】

对科学家的实验进行恰当的评述，确实有益于培养学生的批判性思维和实验设计能力，但是，本案例中的质疑本身却值得质疑：其一，很难设置单一变量实验分别研究空气、水和矿物质在植物生长中的作用；其二，这个实验是一个析因实验，不一定遵循单一变量原则。

【对策研究】

历史是客观的，但是，对历史的理解却可能是主观的。因此，我们在评述历史时，要用历史的眼光，全方位理解历史，在理解的基础上对历史上科学家的工作作恰当评述。评述时，我们应该对历史持有“温情与敬意”的情感。

笔者认为，对于生物科学史上一些科学家认识的局限性，在教学中不一定都要着眼于对此进行“批判行思维”，而是可以更注意着眼于以下两个方面来挖掘其教育价值。其一，学生看到历史上科学家认识的局限性，可以认识到早期的科学家在解释自然现象时与他们一样有类似的前概念，从而增强他们概念转变的积极性与动机。其二，引导学生认识科学的开放性，从而深刻地理解科学的本质。

生物科学史中沉淀了众多科学家对生命世界探索的精彩片段。良好的生物科学史的教学，应该是从中选择了恰当的材料，运用了恰当的手段，达到了最佳教学效果，让学生似乎身临其境从而获得众多启示的教学。托克维尔曾说：“当过去不再照亮未来时，人心将在黑暗中徘徊。”那么，在中学生物课堂里，生物科学史不但应该在场，而且应该“照亮学生的未来”。

[7]参考文献：

[1] 张仁玉． 高中生物科学史教学现状研究． 东北师范大学硕士论文，2009年：42-45． [2]姜丽． 生物教学中科学史的教育价值及有效运用． 牡丹江教育学院学报，2006 年第5 期：163．

[3]王荐．把生命科学史引入中学生物学教学． 课程．教材．教法 , 2002,(01): 52-54． [4]徐宜兰． 论中学科学课中科学史的教育价值．山东教育学院学报，2002 年第6 期：10-13．

[5]刘本举． 例析科学史的教育功能与教学实践．生物学教学2006年(第31 卷)第2期：22-24．

[6]乔治﹒萨顿，刘珺珺译．科学的生命．北京：商务印书馆，1987,3～24． [7]钱穆． 国史大纲·凡读本书请先具下列诸信念． 北京：商务印书馆，1996：1．

[8]唐小俊． 促进概念转变的教学策略研究． 教育探索，2008年第6期：11～12．

2011-12-15 人教网