1、科学史融入高中生物新课程的教学策略研究摘要国际基础科学教育改革的一些研究表明，把科学史的有关内容融入中小学科学课程，是培养学生科学素养的一个非常重要而且可行的途径。目前在新课程的实施中，教师对科学史教育的关注还不够，主要原因是大部分教师思想上并没有充分全面地认识科学史的教育价值，实践中也缺乏对如何将科学史融入科学课程的教材教法的研究。基于这种现状，本文从新课改的精神出发，从以下几个角度对这些问题进行了探讨。一是阐述新一轮课程改革背景下开展科学史教育的必要性，介绍国内外开展生命科学史教育及研究的现状，指出了当前存在的诸多问题和不足。二是简要探讨了生物科学史教育的内涵，并对高中生物必修教材中的科学
2、史内容作了分析，讨论了科学史教育在体现课改理念方面的功能。三是本文针对不同科学史素材的特点，提出用不同的教学策略将生物科学史融入课堂教学中，以便发挥科学史的教育功能，贯彻新课改的理念。这些教学策略是用科学史创设情境，引入课题；用科学史突出重点，突破难点；用科学史作为贯穿课堂教学的主线；用科学史作为课堂教学的延伸。四是笔者运用这些教学策略，进行科学史教育的教学实践和研究,并尝试用适当的方法分析评价教学实验的结果。实验结果表明科学史教育可以让学生在加深知识理解的同时,感受科学精神，领悟到什么是科学思想、科学方法和科学本质，从而培养学生的科学素养。五是文章对全文研究内容进行总结，对目前教学中存在的问
3、题和困难进行反思。关键词科学素养；生物科学史；科学史教育；教学策略TEACHINGSTRATEGYRESEARCHONINCORPORATINGSCIENCEHISTORYINTONEWHIGHSCHOOLBIOLOGYCOURSESABSTRACTPREVIOUSRESEARCHONTHEINTERNATIONALELEMENTARYSCIENCEEDUCATIONREFORMSUGGESTSTHATAVERYIMPORTANTANDVIABLEWAYOFCULTIVATINGSTUDENTSSCIENCELITERACYISTOINCORPORATEKEYCONCEPTSOFSCIENCE
4、HISTORYINTOTHESCIENCECOURSESOFGRADESCHOOLTOHIGHSCHOOLATTHEPRESENT,WHILEIMPLEMENTINGNEWCOURSES,TEACHERSHAVENOTYETPAIDSUFFICIENTATTENTIONTOTHEEDUCATIONOFSCIENCEHISTORYTHEMAINREASONFORTHISPHENOMENONISTHATTHEMAJORITYOFTEACHERSDIDNOTFULLYRECOGNIZETHESIGNIFICANCEOFSCIENCEHISTORYTOHIGHSCHOOLEDUCATIONEMPIRI
5、CALEXPERIENCESAREALSOLACKINGINTHISRESPECTINTHESPIRITOFNEWCOURSEREFORM,THESTUDYDISCUSSESTHEABOVEISSUESFROMTHEAPPROACHESASFOLLOWSFIRST,THESTUDYACKNOWLEDGESTHENECESSITYTOENGAGETHEEDUCATIONOFSCIENCEHISTORYINTHENEWCOURSEREFORMBYEXAMININGCURRENTRESEARCHONLIFESCIENCEHISTORYEDUCATION,IPOINTOUTPROBLEMSANDISS
6、UESTHATARISEFROMTHEEXISTINGSITUATIONSECOND,IBRIEFLYDISCUSSTHEESSENCEOFBIOLOGICALSCIENCEHISTORYEDUCATIONANDESPECIALLYANALYZETHECONTENTSONSCIENCEHISTORYINREQUIREDCOURSESOFHIGHSCHOOLBIOLOGYTHEPURPOSEISTOUNDERSTANDTHEROLESTHATSCIENCEHISTORYEDUCATIONMAYPLAYINREPRESENTINGKEYCONCEPTSOFCOURSEREFORMTHIRD,TOF
7、ULLYEXPLORETHEEDUCATIONALFUNCTIONOFSCIENCEHISTORYANDBETTERIMPLEMENTTHENEWCOURSEREFORM,ISUGGESTTHATVARIOUSSTRATEGIESBEEMPLOYEDTOINCORPORATEHISTORYOFBIOLOGYINTOCLASSROOMTEACHINGINCORPORATINGSCIENCEHISTORYALLOWSUSTOCREATESCIENTIFICATMOSPHEREINTHECLASSROOMANDEFFECTIVELYINTRODUCENEWTOPICSITALSOHIGHLIGHTS
8、IMPORTANTANDDIFFICULTCONCEPTS,SETSTHEMAINTHEMEOFCLASSROOMTEACHING,ANDBROADENSTHEHORIZONOFSTUDENTSBEYONDCLASSROOMEDUCATIONFOURTH,MYOWNRESEARCHANDEMPIRICALEXPERIENCEREVEALSTHATADEQUATESCIENCEHISTORYEDUCATIONENABLESSTUDENTSTODEVELOPANINDEPTHUNDERSTANDINGOFTHESUBJECT,EXPERIENCETHESPIRITOFSCIENCE,ANDCULT
9、IVATENOTIONSOFSCIENTIFICTHINKING,SCIENTIFICMETHODSANDTHEESSENCEOFSCIENCEINGENERALLASTBUTNOTTHELEAST,THESTUDYPROVIDESACOMPREHENSIVESUMMARYOFTHECURRENTRESEARCHINPROCESSANDREFLECTSONTHEPROBLEMSINTHEEXISTINGTEACHINGPRACTICESKEYWORDSSCIENTIFICLITERACYHISTORYOFBIOLOGYSCIENCESCIENCEHISTORYEDUCATIONTEACHING
10、STRATEGIES目录1问题的提出111问题提出的背景112科学史教育的研究现状213课题研究的意义52生物科学史教育的简介721生物史和生物科学史教育的内涵722新课程必修教材（人教版）中的科学史内容分析7221科学史在教材中的分布7222科学史在体现高中生物课改理念方面的教育功能11223科学史融入课堂教学应遵循的原则153生物科学史融入高中新课程的教学策略研究1731用科学史创设情境，引入课题17311适用原则18312实例剖析1932用科学史突出重点，突破难点22321适用原则22322实例剖析2333用科学史作为贯穿课堂教学的主线27331适用原则27332实例剖析2934用科学史
11、作为课堂教学的延伸33341适用原则33342实例剖析344生物科学史融入高中新课程教学的实验研究3741教学实验的实施37411实验班级的确定37412实验过程与内容37413自变量37414因变量3742教学实验的结果38421实施科学史教育前后相关考试成绩分析38422观察法分析评价实验班学生的学习表现38423对实验班学生的调查访谈395结论和进一步的反思4151结论4152进一步的反思41主要参考文献43致谢45附攻读学位期间发表的论文461科学史融入高中生物新课程的教学策略研究1问题的提出11问题提出的背景21世纪是知识经济的时代，社会信息化和高科技发展的步伐日益加快，与此相应，教
12、育也进入一个崭新的发展阶段。基础教育课程改革纲要试行的颁布，标志我国基础教育进入了课程改革时代。纲要明确地提出要全面推进素质教育。一个时期里，对教育应该培养学生哪些素质有许多解析，但各种解析均包含科学文化素质这一条。1放眼世界，各国教育界也都十分重视提高全民科学素养。如美国科学促进协会（AAAS）在面向全体美国人的科学一书中提出“把提高全民的科学素养作为科学教育的首要目标，科学素养是针对所有的人，不是针对少数对科学感兴趣或有学习潜能的学生。”那么，什么是科学素养什么是生物科学素养呢1996年推出的美国国家科学教育标准中对“有科学素养”的定义是“有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务
13、和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”在上述定义下，有一段更具体的描述1有科学素养就意味着一个人对日常所见所历的各种事物能够提出、能够发现、能够回答因好奇心而引发出来的一些问题。2有科学素养就意味着一个人已有能力描述、解释，甚至预言一些自然现象。3有科学素养就意味着一个人能读懂通俗报刊刊载的科学文章，能参与就有关结论是否有充分根据的问题所作的社交谈话。4有科学素养就意味着一个人能识别国家和地方决定所赖以为基础的科学问题，并且能提出有科学技术根据的见解来。5有科学素养的公民应能根据信息源和产生此信息所用的方法来评估科学信息的可靠程度。26有科学素
14、养还意味着有能力提出和评价有论据的论点，并且能恰如其分地运用从这些论点得出的结论。2生物科学素养与科学素养是局部和整体的关系,是公民科学素养构成中重要的组成部分。普通高中生物课程标准实验中指出生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观。它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。提高每个高中学生的生物科学素养是新课程标准实施中的核心任务。3生物科学素养是公民科学素养构成中重要的组成部分。对比已往的生物教学大纲，普通高中生物课程标准实验中，就明确指出“提高生物科
15、学素养”是高中生物课程的核心理念。这种变化是多年来素质教育推进的结果，也体现了国内外科学教育界的共识。国际基础科学教育改革的一些研究表明，把科学史的有关内容融入中小学科学课程，是培养学生科学素养的一个非常重要而且可行的途径。美国国家科学教育标准指出许多个人对科学传统做出了贡献。学习其中的某些典范人物可以进一步理解科学探究，理解作为人类奋斗目标的科学，理解科学的本质及科学与社会之间的关系。追随科学史的足迹可以发现，科学创新人物要打破当时被普遍接受的观念，得出我们今天认为理所当然的结论是多么的困难。科学解释的历史观点说明，科学知识如何随时间的推移发生变化，而且几乎始终是建立在先前知识的基础上。所以
16、，学习科学史不仅是对科学思想本身的学习，也是使学生了解科学本质、培养科学精神的一个重要途径。普通高中生物课程标准实验中明确提出“要注重生物科学史的学习”。科学史教育可以在加深知识理解的同时,让学生感受科学精神，领悟到什么是科学思想、科学方法和科学的本质，领悟到科学的人文性,从而培养学生的科学素养。而且科学史教育对落实课程标准在课程目标上知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的要求也具有不可替代的作用。12科学史教育的研究现状1国外科学史教育研究的萌芽和发展科学史教育的萌芽可以追溯到19世纪中叶。当时的英国科学促进会（BAAS）主席在1851年的一次演讲中呼吁“我们要教给年轻人的，与其
17、说是科学结论不如说是科学方法，更不如说是科学史。”4法国生命学家、教育家保罗朗之万在1904年首先倡导在中等自然课程中进行“史”的教育，他在其著名的论著思想与行动一书中指出“科学3的教育价值，事实上，一方面在于发现，同时却也在于能够达到这种发现的努力；是在于对定律的说明，同时却也在于那些定律的历史；是在于那些定律的总体给予现实世界的远景；在于与事实的密切接触，同时却也在于借以获得以上一切的科学训练。科学教育的这两个方面就如等式的两项一样，是不可分离的”5然而，由于缺乏系统理论的支撑和实践的实证及受到种种保守势力的阻挠，朗之万的观点在当时不过是一句振奋人心的口号而已，尚未真正进入中学课程的视野。
18、在第一次世界大战前夕，美国科学史学科的奠基人萨顿率先在哈佛大学本科生中开设科学史课程，在这期间，有多位教授进行了卓有成效的科学史研究与实践，并发表了不少有价值的文章，为以后真正使科学史课程进入中学课程做了必要的思想准备，并积累了丰富的经验。1952年美国哈佛大学的科学史教授霍尔顿（GHOLTON）编写了一部面向文科学生的物理学教材物理科学的概念和理论导论，这部教材被誉为科学教育中的一块里程碑。该书的独到之处之一，就是充分而有效地利用了科学史和科学哲学来向学生阐释物理科学研究的思想方法和本质。61963年由美国著名的生命学家、科学教育家芝加哥大学教授施瓦布JSCHWAB主持设计了著名的中学生物课
19、程BSCSBIOLOGICALSCIENCECURRICULUMSTUDY。该课程在突出探究学习的同时，也极为重视科学史教育。施瓦布曾在BSCS的“教师手册”中写到“作为探究的科学教学的本质是让学生理解在科学发现过程中，问题是怎样提出的，如何得到验证的，最后又是怎样得出结论的，它应当包括适当处理科学疑问和科学的不完整性。还应提倡科学史，因为它关注的是人和事而不是概念本身7。专门的科学史教材和专业教师的出现，标志着科学史教育开始真正进入到人们的视野，同时也标志着生物科学教育的真正到来。科学史教育日益发展的标志主要表现在科学史教育的研究和科学课程与教学改革方面。美国科学促进会（AAAS）于1985
20、年开始着手制定全面革新美国中小学科学教育的长远发展计划“2061计划”。美国2061计划、国家科学教育标准等指导全国教育改革的文件和法规的相继出台，更是从理论层面界定了科学史教育的功用、内容以及实施标准，它为今后在中学理科中的具体教学实践指明了方向。如今，在风起云涌的世界教育改革浪潮中，科学史教育正在从科学教育的边缘进入科学教育的中心。82国内科学史教育研究的现状1954年，新中国成立了第一个科学史研究机构自然科学史研究委员会。受种种因素的影响，在一段时期内，国内科学史教育与研究的发展均大大4滞后于世界范围内同时期的学科建设水平。20世纪80年代左右，一场解放思想、实事求是的春风，奏响了科学史
21、教育与研究的号角，在当时，一批西方科学史作品和著作被译介到中国，这为以后我国在科学史方面的教育与研究提供了有力的理论支撑，也为科学史的学科建设走上科学化道路奠定了坚实的基础。在我国实现科学史学科建制化方面具有里程碑式意义的历史事件，是1999年3月上海交通大学科学史系（全称为“科学史与科学哲学系”）的隆重成立，它的成立标志着中国真正意义上的科学史教育与研究开始步入了一个理性发展阶段。2005年7月24日30日，被誉为科学史界的“奥林匹克”盛事的第22届北京国际科学史大会的隆重召开，标志着我国公众对科学史的教育意义与价值有了更深的理解，同时也昭示了科学史研究与教育在中国的发展已经进入加速发展阶段
22、。当人们一旦意识到科学史教育所蕴涵的巨大社会价值和教育价值时，也就意味了它离普及和推广不远了。科学史作为一门新兴、交叉、综合性学科，因为它的年轻，在当前中国教育界，科学史的受重视程度依然不够，具体表现在长期的应试教育，而且受惯性的强大影响，在教学实践中还一直存在这样的偏差重理论轻实践、重概念轻事实、重学科中心轻学生中心、重认知轻情感等等，其影响根深蒂固，在短期内难以根除。对科学史的教育价值认识不足将科学史引入生物科学课程，对广大生物教师来说，还是一个新鲜事物。由于绝大多数师范院校在培养合格毕业生所设的科学课程中没有专门的科学史课程，势必影响到生物教师本身的科学史素质的发展，我国广大科学教师对于
23、把科学史融入理科教学的教育价值认识还不深刻，一般多认为科学史教育主要是提高学生学习科学的兴趣，培养科学态度和爱国主义精神，而忽视了科学史在促进学生认识科学的本质、理解科学概念、学习科学方法，以及了解科学、技术与社会之间的互动关系等方面的价值，使得科学史教育的开展长期处于一种不够自觉的状态。国际科学教育实践表明，科学史教育不是可有可无的，也不是科学教育的点缀，而是科学教育不可分割的组成部分。在实践层面上，对于如何将科学史融入科学教学中去，还没有找到一套行之有效的教学模式和方法，也没有实证性的范例为参考，这也是制约我国当前科学史教育的重要因素。可以说，有关科学史教育研究的相对匮乏再加上生物教师对科
24、学史有关背景和知识的了解相对甚少，势必对科学史教育在科学教育中的地位和教法把握不透。长期形成的恶性循环，其必然结果就是培养的人才难以适应时代发展的需要，往往只有一技之长但却缺乏科学研究中所需的5那种精神和态度。科学史教育长期没有形成一个大气候，广大科学教师本身没有受到多少科学史和科学哲学教育。切实提高科学教师的科学史素养，将科学史融入科学课程教学，科学教师的科学史知识背景及对教材教法的认识是关键性问题。当前我国中小学科学教师普遍存在着缺乏科学史修养及整合科学史于理科教学的能力，这是目前我国开展科学史教育面临的最大难题。9。面对困难，作为中学生物学科的教师，有责任、有义务在教学实践中去探索如何更
25、好地将科学史融入生物教学，以便充分发挥科学史的教育价值。13课题研究的意义综上所述，信息化时代的要求，国际科学教育改革、我国生物课程改革大背景的客观需要以及学生自身发展的心理需求等诸多因素，共同决定了加强科学史教育的必要性和紧迫感。目前关于科学史教育的理论研究为数不少，也有关于科学史教育的教学模式研究。最经典的是1997年由英国科学教育学者孟克MMONK和奥斯本JOSBORNE在总结科学教育的历史经验与教训的基础上，结合科学课程改革的新观点，借鉴建构主义理论提出了把科学史、科学哲学和科学社会学HISTORY,PHILOSOPHYANDSOCIOLOGYOFSCIENCE缩写为HPS融入科学课程
26、与教学的策略，即HPS教学模式。10HPS融入模式的教学程序包括以下6个环节1演示现象。教师上课伊始，就给学生演示某一自然现象。学生通过观察现象，由此产生一个需要解决的问题。例如，为什么植物的茎具有向光性必须指出的是，一开始向学生揭示的某一自然现象必须是以往科学家在历史上进行理论研究的一个现象，这既能引起学生的好奇心，又能促使学生利用科学史资源进行进一步的探究。学生将因此切身感受到什么是科学发现。2引出观念。教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点解释。为了促使学生提出各种不同的观点，教师采取的教学策略很多，如讨论、提问、小组学习或者“头脑风暴法”即由发散性思维产生各种观点的方法等。这一阶段，
27、教师对学生的观点不予评判，鼓励学生各抒己见，标新立异，并鼓励他们提出证据支持自己的观点。这样做目的是让学生感受到，科学家的作用不仅在于发现所谓的“科学事实”，而且要通过他们创造性的想像建构它们。3学习历史。在这一环节，教师的做法是介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例，作为学生研究的参照系举例说明当时其他科学家的不同观点引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史制约性。教师按时间顺序简述或其他手段总结历史上的研究。总6之，学习历史不仅可激发学生的想象力，同时，科学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，设身处地地体验以往科学家的探究与思考。4设计实验。教师将学生分组，
28、要求学生从多种观点或观念（有学生提出的，也有历史上科学家提出的中选择某种观点，设计实验进行检验。这一环节要决定哪种观点是有效和正确的，能激发学生的想象力和创造力。这一环节应使学生认识到对同一自然现象可能有不同的解释可以用实验检验这些观点假设。5呈示科学观念和实验检验。由教师讲解当代的科学观念，即介绍教科书上对这一自然现象的解释，相当于又增加了一种观念。这一环节还需要学生对自己的观念和解释进行实验检验，由实验现象的观察、资料的收集与整理，最终得出结论，帮助学生接受科学观念，从而为学生实现观念转变提供契机和可能。科学史表明，即使后来被普遍接受的科学观念常在最初阶段不被人理解和接受。即仅有实验证据并
29、不是科学知识的唯一裁决者。孟克和奥斯本认为一个具有当代科学本质观的理科教师不应简单化地断言，科学的观念就是正确的，而应采取工具性的观点，即现代自然现象的解释是更为精确的预测、更清楚的解释或具有更广泛的应用，如此而已。这种理性怀疑主义的态度是科学精神的重要组成部分。6总结与评价。通过总结与评价，帮助学生更深刻的理解科学的探究本质，历史上科学家的探究过程和科学本质观念。11HPS教学模式适用的课题必须是科学史上某一科学家曾经研究的自然现象，如植物的向光性、食物的消化等等。但是现行生物科学课程中蕴涵着丰富的科学史内容，这些内容并非都适合采用HPS教学模式。所以，我们要根据教学内容的需要及相应的科学史
30、素材的特点，以比较自然的形式将科学史渗透到我们的教学中，既能发挥科学史的教育价值，又不至于生搬硬套，主次不分，浪费宝贵的课堂教学时间。本课题将力图结合高中生物必修教材中的实例，阐述不同的科学史内容融入新课程教学的策略，希望通过研究，使理论和实践更好地结合，为在新课程教学中更好地开展科学史教育提供保障和科学依据。72生物科学史教育的简介在美国国家科学教育标准中所阐述的科学教育的八大内容之一是科学史和科学性质。近年来，国际科学教育界一直倡导把科学史、科学哲学和科学社会学（HISTORY，PHILOSOPHYANDSOCIOLOGYOFSCIENCE,简称HPS）的有关内容融入中小学科学课程中,以期
31、促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创造力。21生物史和生物科学史教育的内涵1生物史科学史是研究科学发生和发展的历史。生物科学史则是以生物科学为研究对象的一门学科。不仅提供生物科学知识（包括科学概念、事实、理论、原理等）；提示科学方法的完善过程和科学发展的不断深化过程；还探讨科学、技术、社会之间的互相关系；并以无形的力量影响我们的情感、态度和价值观。122生物科学史教育生物科学史教育作为科学教育体系中的重要组成部分，是进行素质教育的一种重要手段和途径，其目的在于通过引导人们回顾和反思科学的历史，收获科学概念理论、掌握科学研究方法等，而且更重要的是要学生体验像科学家那样观察问题、提出问
32、题、解决问题的历程，同时提高各种能力和形成品质。科学史教育决不同于单纯的知识教育，它强调知识、能力、情感三位一体目标的达成，它具有科学教育和人文教育的双重功能。1322新课程必修教材（人教版）中的科学史内容分析221科学史在教材中的分布生物科学史在教学中的应用已经引起教育界的普遍关注，尤其是随着新课程的进一步实施，素质教育要求越来越重视学生各方面的能力，越来越重视让学生去体验科学研究的过程，而不是科学研究的结果和知识的掌握程度。与新的课程标准相对应，新教材也增设了形式多样的科学史内容。为了更好地指导教学，笔者查清了现行人教版新教材中科学史内容的分布，并列成表格。8表1必修1分子与细胞中有关生物
33、科学史的内容章次节次页次与生物科学史有关的内容教材中出现的科学家潜在的教育价值科学家访谈探索生物大分子的奥秘邹承鲁科学态度、科学精神一21012细胞学说的建立过程维萨里、比夏、虎克、列文虎克、施莱登、施旺、魏尔肖等研究思路、研究方法及意义一21213组装细胞文特尔研究思路二22425世界上第一个人工合成蛋白质的诞生桑格、中国科学家研究方法、科学品质二22425国际人类蛋白组计划科学与生活的联系三251细胞世界探微三例克劳德、德迪夫、帕拉德科学精神、科学思维、科学与技术四26567对生物膜结构的探索历程欧文顿、罗伯特森桑格和尼克森等科学方法及意义四374授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究阿格雷、麦金
34、龙激励和鼓舞五178“鹰与笼子”的实验斯帕兰扎尼引领激趣五18182关于酶本质的探索巴斯德、李比希、毕希纳、萨姆那、切赫和奥特曼科学思路、研究方法五391呼吸作用与物质燃烧拉瓦锡等引领激趣五4100101102光合作用的发现普利斯特利、英格豪斯、梅耶、萨克斯、恩格尔曼、鲁宾和卡门、卡尔文等科学方法，科学态度，科学精神，经典实验探究的良好素材9表2必修2遗传与进化中有关生物科学史的内容章次节次页次与生物科学史有关的内容教材中出现的科学家潜在的教育价值科学家访谈我赞叹生命的美丽杨焕明科学情感、态度、价值观教育一12211孟德尔的豌豆杂交实验孟德尔科学探究的一般程序和方法一211孟德尔获得成功的原因
35、孟德尔研究思路、研究方法、科学精神二116减数分裂的发现魏尔曼科学思维二22730基因在染色体上萨顿、摩尔根研究方法二232科学家的故事摩尔根科学品质二33334人类红绿色盲症的发现道尔顿引领激趣产生学习欲望三14346DNA是主要的遗传物质格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯科学方法、科学思维和科学态度三24749DNA双螺旋结构模型的建立沃森和克里克科学思路、科学品质三35253DNA的复制沃森和克里克、其它科学家科学知识和科学方法三456DNA片段中的遗传信息薛定谔科学知识四269中心法则的发展科学价值观四270细胞质基因的发现科学方法、科学与生活四37375遗传密码的破译伽莫夫、克里克、尼伦
36、伯格、马太科学思维、科学方法五392923人类基因组计划与人体健康科学品质、科学与生活五394基因治疗科学、技术与社会的关系七1110现代生物进化理论的由来拉马、达尔文科学知识、科学品质七2127理想的“地质时钟”科学方法、科学与技术的关系10表3必修3稳态与环境中有关生物科学史的内容章次节次页次与生物科学史有关的内容教材中出现的科学家潜在的教育价值科学家访谈生物与环境是统一的整体孙儒泳科学态度、科学精神一21112稳态概念的提出和发展贝尔纳、坎农科学知识、科学观念二22324促胰液素的发现沃泰默、斯他林、贝利斯、巴甫洛夫研究方法、科学态度三14648生长素的发现过程达尔文、詹森、拜尔、温特、
37、郭葛对照实验方法、研究的思路、科学的思维培养三353植物激素的发现科学方法四164从治蝗专家到生态学巨匠马世骏科学价值观科学与社会统计可以发现，人教版新教材中科学史内容的分布有以下特点1内容丰富。课改前的高中生物教材中有10余处显性的生物科学发现史，如酶的发现、光合作用的发现、植物生长素的发现、探索大脑的奥秘、遗传物质的发现、DNA分子双螺旋结构的发现、孟德尔的豌豆杂交实验、色盲症的发现、中性学说、特异性免疫的发现等。而新教材中有关科学史的内容有30余处，体现了新课程对科学史学习的重视。2形式丰富。科学史出现的形式多种多样，有的是通过与科学概念、理论相整合的形式直接写进课本正文中；有些重要科学
38、发现的史实记录，被作为背景材料供学生进行分析；有些以科学家访谈记录的形式出现，代替以往教材的绪论；有的则以课外阅读的形式出现在科学家的故事、课文旁栏等栏目中，作为课内知识的扩展；甚至习题中也增加了对历史人物和事件的评论和分析（如2002年纽约州立大学几位病毒学家人工合成脊髓灰质炎病毒。实验证明，人工合成的病毒能引发小鼠脊髓灰质炎，只是毒性比天然病毒小得多。那么人工合成脊髓灰质炎病毒，是否就是人工制造了生命人工合成病毒的研究，应该肯定还是应该否定）教材中的科学史蕴涵着丰富的精神食粮，它们不仅记载了生物科学过去的成就与艰辛，更为生物科学未来的发展提供指导与希望。新课程的实施中，教师应充分挖掘科学史
39、的教育价值来培养学生的综合素质。11222科学史在体现高中生物课改理念方面的教育功能普通高中生物课程标准实验中，指出课程的基本理念分别为提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系。科学史教育的有效开展对落实新课程的基本理念有一定的价值。1科学史教育能提高学生的生物科学素养1生物史能为学生提供正确的科学知识。与以往的教学不同，科学史能再现知识的发生过程，让学生理解科学知识是在长期的演变和矛盾发展中形成的，加深学生对科学知识的理解，有利于学生构建科学知识体系。传统科学教育强调的是把科学当为“辩护知识”的过程，强调验证我们已经知道的，至于科学知识如何产生，则不去注意。但是科
40、学知识的本质包含了两个层面第一，视科学为“辩护知识”的过程JUSTIFYINGKNOWLEDGE强调我们知道什么。例如以教师讲解或教科书写明的方式，权威地认为某事是真实的，或以断言ASSERTIVE的方式要学生去了解第二，视科学为“发现知识”的过程DISCOVERINGKNOWLEDGE强调我们如何知道。例如解释科学家如何得知一个科学理论，或说明某个科学理论产生的情境。14在生物学科教学中，传统教学模式强调把生物经典知识的结论传授给学生，学生学的知识相对来说是静止的、孤立的，对知识理解是肤浅的。生物学中的现有知识都是前人科学研究的成果。在生物学教学中融入学科史，让学生在历史背景或历史框架中学习
41、生物科学知识，可以使学生更准确地理解科学概念和理论的发现、演变过程。爱因斯坦曾指出“科学结论几乎以完美的形式出现在读者面前，读者体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况”。科学体系是历史形成的，对于科学知识体系的了解和掌握，也应放在历史的坐标系中。15例如，老教材是按照“结构与功能相适应”的生物学观点编排遗传学内容的，即先讲遗传的物质基础，再讲DNA分子的结构，然后讲DNA的功能，最后讲遗传的基本规律的发现。这种安排学生学起来比较有层次感，但不利于他们了解遗传学是怎样发展起来和熟悉解决生物学问题的思路。新教材是完全按照科学史来组织教材内容的。遗传学是在
42、解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的，环环相扣，知识体系相当清楚。学生循着这样的线索展开学习，了解这一系列问题的解决过程，这一部分的知识体系也就建构起来了。有志于投身生物科学研究的同学甚至有可能发现新的问题，为12他们将来的发展打下基础。2生物科学史能对学生进行科学方法的教育，提高学生的科学能力。素质教育所培养出来的学生是否具有创新精神和实践能力很重要的方面表现在科学方法的创造和运用上。科学方法的教育是科学史教育的重要内容之一。科学能力是科学素养的核心，把生命科学史引入生物学教学,将科学结论产生的过程和
43、方法同学生学习过程结合起来,远比单纯告诉他结论更有助于创造性思维的培养。这种教学方法能让学生主动获取知识,获得科学思维方法的熏陶和引导,培养和发展他们的科学能力。孟德尔在研究豌豆遗传时,如果不是采取由简到繁（从一对相对性状到多对相对性状）的研究方法；如果没有独辟蹊径采用数学统计方法分析实验结果；如果不能设计测交实验对解释加以验证,他可能无法发现遗传规律。光合作用的发现史中，美国科学家恩格尔曼（GENGELMANN，18091894）所做的实验以巧妙著称,他把棱镜产生的光谱投射到丝状的水绵体上,并在水绵的悬液中放入好氧性细菌,好氧性细菌聚集于蓝紫光和红橙光处,他用这种方法得到的光合作用的作用光谱
44、与叶绿素的吸收光谱基本一致。在精密技术条件尚未发达的时代,以简单的、然而却是极其精巧的实验,揭示了这一重要的科学规律,令学生叹服。这也启发学生,科学的研究方法对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。科学能力包括科学认知能力、思维能力和实践能力。中学阶段特别要注意培养学生的观察和实验能力，这是科学能力的基本要素。还要培养学生的想象力，逻辑思维能力和创造力等。要实现学生能力培养的目标是说来容易，做来难。在科学史的展现过程中,科学家实施科学活动中的直觉、想象、理性、怀疑、激动以及观察、实验、调查、搜集数据、处理数据等的能力尽在其中,分析科学家活动的过程，也就是一个在能力上自
45、我提高的过程。3生物科学史能培养学生的科学品质科学史中科学家的亲身经历有利于培养学生实事求是的科学态度；有利于培养学生顽强的意志和追求真理的精神；有利于培养学生勇于质疑、敢于求真的科学精神；有利于培养学生的合作精神；有利于培养学生的科学价值观等等。比如，对于“实事求是”这一科学态度,科学学科中是通过科学概念、科学理论本身的严格性来启发实事求是的观念,再转化为态度。16科学史教育则以科学家的亲身经历具体言说，使学生能直观地感受到实事求是的科学态度对科学研究是多么重要。新课程的教学中，教师要善于挖掘这样的历史素材，帮助学生形成正确、严谨的科学态度。新课程必修2教材中有很好的一例1900年，孟德尔的
46、遗传规律被重新13发现；之前的1879年，德国生物学家W弗莱明（18431915）就在细胞核内发现并命名了染色质，10年后，德国解剖学家瓦尔德耶尔（18361921）将染色质改称为“染色体”；随后，科学家们又发现染色体与细胞分裂的关系，意识到染色体可能是遗传的重要物质，为孟德尔的遗传因子（1909年改称基因）假说提供了可靠的证据；1903年，美国细胞学家W萨顿（18771916）提出了基因在染色体上的假说。美国生物学家摩尔根（18661945）起初不相信孟德尔的遗传理论，对萨顿的假说更持怀疑态度。摩尔根对依靠类比、假设、推断得出的结论不感兴趣，他更相信实验的结果，不管实验的结果是证实还是否定自
47、己的观点。1909年，摩尔根开始通过果蝇实验研究遗传现象。第二年，他在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇。当他用这只白眼雄果蝇同红眼雌果蝇交配后，第二代白果蝇竟全都是雄性的。当时其他科学家已经证明了性别是由染色体决定的，因此白眼基因一定是与雄性基因同在一条染色体上。这是人类获得的染色体是基因载体的第一个实验证据。摩尔根的进一步实验表明，一条染色体上可以有许多个基因。在事实面前，摩尔根不仅勇敢地承认了自己的错误，并且发展了孟德尔的理论，创立了遗传的染色体学说。摩尔根的这种求实、公正的科学态度可以给学生留下深刻的印象。科学家们高尚的品德和对科学研究客观如实地评价确实值得我们敬佩和学习。2科学史能为
48、学生学习探究提供范例。科学的核心是探究，新课程倡导探究性学习。教学不仅要使学生获取一定的知识，还要使学生习得获取知识的方法，提高解决问题的能力。17开展探究性学习，学生首先要有科学的思维方法。科学思维的方式包括辩证逻辑思维、批判性思维和分散性思维等等。它们不是科学家特有的，而是每个人应该掌握的。一切生物学知识既是科学思维的结晶,也是科学先驱们在探索中采用了正确的方法取得的成就。通过科学史的教育,暴露科学家的思维过程,可以使学生了解科学的思维方式和知识产生的背景,有助于学生领会科学研究的基本步骤和科学的思维方法。开展探究性学习，需要学生掌握科学研究的基本步骤观察现象、提出问题观察、收集资料分析资
49、料、提出假设验证假设、明确观点讨论、交流科学成果。这种思维过程也是科学家研究问题的基本思路。18开展探究性学习，还需要学生掌握一些具体的科学研究的方法和手段。如观察法，实验法，归纳法，演绎法等各学科研究的一般方法和同位素实踪法等生物学研究特有的方法。14如“生长素的发现”的教学内容，书中介绍了多位科学家所做的工作,他们分别是英国科学家达尔文1880年、匈牙利科学家拜尔（1914年）、荷兰科学家温特1928和郭葛1934,由于他们巧妙的实验设计使得生长素成为第一个被发现的植物激素。这一教学内容突出了科学发现中逻辑推理的思维法,对培养学生的科学思维，形成初步的科研能力很有好处。再如，讲述“DNA是主要的遗传物质”的科学发现史，教材介绍了“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。教材比较具体地介绍了实验原理和方法及推论过程。其中所包含的三个史实性的实验为学生提供了探究的范例，可以激起他们智慧的火花。通过科学史的学习，还可以让学生意识到,科学家利用科学探究探索自然界的奥秘并发展着科学,但科学探究和发现并不只是科学家的事情,科学家和科学研究并不神秘,学生也可以像科学家那样通过探索去认识自然,体验科学认识的过程。所以科学探究不仅是人们获取科学知识、认识世界的重要途径,也是学生学习科学的主要方式。3科学史教育能使学生感受到科学与生活的联系，认识到科学是一把
