職業(yè)教育論文-生命科學史的教育價值摘要：生命科學史揭示了人們思考和解決生物學問題的思想歷程，展示了生命科學各個學科形成的歷史以及各個學科之間的聯系，揭示了自然科學的本質，揭示了每一個知識點的產生過程就是一個探究的過程，展示了在探究知識的過程中科學家之間的合作以及科學家所持觀點之間的碰撞和論爭，展示了成功的實驗與選擇合適的實驗對象之間密切相關，呈現了科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學世界觀。生命科學史對于培養(yǎng)學生的生物學素養(yǎng)乃至科學素養(yǎng)具有積極的意義，在探究性學習中將發(fā)揮重要的作用。關鍵詞：生命科學史；教育價值；生物學素養(yǎng)；探究性學習Abstract:Thelifesciencehistorydisclosestheprocessofthinkingandsolvingbiologyproblems.Itrepresentsthehistoryofdisciplineformationoflifescienceandtheirrelations,anddisclosestheessenceofnaturalscience.Thelifesciencehistoryalsoprovesthattheprocessofknowledgegenerationistheprocessofinquiry,andthereexistcontradictionsanddebatesbetweenscientistsduringthecourseofinquiring,andtherearecloseconnectionbetweenasuccessfulexperimentandafitfulchoiceofexperimentalobject.Finally,thelifesciencehistoryrepresentsthescientificattitude,scientificspiritandscientificworldoutlook,whichhavegreatsignificanceincultivatingstudentsbiologicalqualityandscientificqualityandplayanimportantroleininquiry-basedlearning.Keywords:lifesciencehistory；educationalvalue；biologicalquality；inquiry-basedlearning最近幾年來，有關生命科學史的譯本以及著作開始出現。有的師范院校已將生命科學史納入課程計劃并開始實施，一些中學生物教師也開始認識到生命科學史在中學生物教學中的作用（展示知識發(fā)生過程，展現科學精神,展示科學研究方法），并且提出具體做法（創(chuàng)設情境，引入課題；介紹方法，啟迪思維；突破教學難點）。1然而，生命科學史中蘊涵的教育價值遠不止這些。新一輪基礎教育課程確立了“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”三位一體的課程目標，生命科學史中蘊涵的教育價值對于實現這樣的課程目標具有積極的意義，對于教師教育也具有積極的意義，本文的目的就在于進一步挖掘生命科學史的教育價值。一、生命科學史揭示了人們思考和解決生物學問題的思想歷程生命科學史是一部思想史，它揭示了人們思考和解決生物學問題的思想歷程。這些思想是受當時的文化背景和科學技術水平制約的，生物學新知識的產生，都需要首先從思想方法上有所突破?！拔锓N是演變的”思想的確立就是對“物種是不變的”思想的突破。2(475549)，3(236267)人類對生命個體發(fā)育的探究歷程也體現了思想方法上的突破。2(253297)，3(125152)，4(3756，134148)這些事實反映了思想氛圍影響著人們對事物的認識，如果當時的思想氛圍是不科學的，就會導致人們對事物的錯誤認識。反過來，人們通過對事物的科學探究，獲得對事物的正確認識，又會改變人的思想，進而改變思想氛圍，使人們對事物的認識產生一次飛躍。生命科學史展示了科學家所處的時代背景，記錄著科學家的思想以及思想轉變，而科學家的思想以及思想轉變與他們從事的科學探究是密切相關的。這對學習者形成正確的思想具有積極的教育意義。二、生命科學史展示了生命科學各個學科形成的歷史生命科學史展示了生命科學各個學科形成的歷史，它能夠從整體上告訴我們各個學科是在解決什么問題的過程中發(fā)展起來的，還能告訴我們各個學科之間的聯系。這有助于研究者發(fā)現尚未解決的問題和需要進一步解決的問題，有助于學習者建立知識點之間的聯系，建構完整的知識結構。遺傳學的建立和發(fā)展經歷了細胞遺傳學、群體遺傳學、微生物遺傳學和分子遺傳學等階段的發(fā)展。2(565655)，3(280335)，4(149168，213259)如果孟德爾不運用數學知識對數據進行統(tǒng)計分析，就不能發(fā)現遺傳規(guī)律；如果沒有細胞學的發(fā)展，薩頓和鮑維里就不能認識到遺傳因子與染色體之間的聯系；如果塔特姆不精通微生物知識，基因與酶之間的關系就不能建立起來?？傊?，如果不依靠各方面的知識，就不可能打開解決問題的思路。遺傳學是在解決遺傳的規(guī)律是什么、遺傳物質是什么、遺傳物質具有什么結構、遺傳物質如何復制和如何控制多肽鏈的生成等一系列問題的過程中發(fā)展起來的，環(huán)環(huán)相扣，知識體系相當清楚。如果我們在學習中能夠循著這樣的線索展開，了解這一系列問題的解決過程，那么這一部分的知識結構就建構起來了，而且還可能聯系到新的問題上去。三、生命科學史揭示了自然科學的本質生命科學史揭示了自然科學的本質。自然科學從本質上表現出以下特征：定量化、觀察、實驗、科學過程、在自我更正中完善和積累。5定量化的特點是將生命科學和數學結合在一起。孟德爾就是運用數學統(tǒng)計方法對實驗數據進行統(tǒng)計分析，才發(fā)現分離和自由組合規(guī)律的；如果沒有群體遺傳學家對群體進行研究，建立數學模型，那么自然選擇學說的機制也許就不會被揭示。只有對不同環(huán)境下獲得的大范圍的樣品進行遺傳方差的統(tǒng)計分析，才能將遺傳引起的變異與環(huán)境引起的變異區(qū)分開。4(160)精確的定量化使生命科學成為人們公認的真正意義上的科學。觀察與實驗是生命科學的基石。通過實驗來研究事物，特別是通過精確的對照實驗來研究問題是自然科學的又一突出特征。在自然科學領域，實驗是向自然界提出真正的、必須解決的問題，并且尋找答案的方法。實驗方法首先在生理學領域得到運用。19世紀70、80年代，薩克斯（18321897）領導的植物學派，對于生物學中實驗方法的運用起了特別重要的作用。4(94)19世紀80年代，魯（18501924）將實驗方法引入原先注重描述性工作的胚胎學領域。2(291),3(149-153),4(41)通過胚胎學，實驗方法又擴展到細胞學和遺傳學，最后又擴展到進化論的研究中。到了20世紀30年代，大多數生物學領域，除了古生物學和系統(tǒng)分類學，都采用了實驗分析和物理、化學方法而取得新進展。生命科學史顯示了產生每個知識點的科學過程。例如，20世紀初，薩頓和鮑維里在孟德爾遺傳學以及19世紀末在染色體的變化、體細胞與生殖細胞的分裂等方面的成果上，提出了染色體學說，即（孟德爾所說的）遺傳因子可能就在染色體上。但是當時拿不出證據證明他們的觀點。直到1910年，摩爾根通過一系列實驗發(fā)現，控制果蠅眼色的基因位于性染色體上，才證明了薩頓、鮑維里的假說。從“基因位于染色體上”這一知識點的形成過程，可以看到科學過程的步驟。生命科學也是在自我更正的過程中積累和進步的。達爾文建立了以自然選擇為核心的進化論，可人們在承認生物進化論的同時，卻不愿意接受達爾文對進化原因進行臆想的方法，不滿意達爾文對進化機制的解釋。德弗里斯將實驗方法引入對進化論的研究中，提出了“突變學說”，以此來解釋達爾文的自然選擇學說。在20世紀的頭十年，得到生物學界的廣泛接受。然而，1910年，果蠅遺傳學的發(fā)展表明，果蠅群體中不斷發(fā)生著突變，卻沒有產生物種的變化。19121915年細胞學的精確研究，沉重地打擊了德弗里斯的學說，他所認為的大規(guī)模突變產生的性狀實際上是已有性狀的復雜重組。4(26-32)細胞遺傳學，尤其是群體遺傳學的建立，才闡明了自然選擇的機制。40年代，在達爾文進化論的基礎上，提出了綜合進化論。在綜合進化論盛行了多年之后，1968年，木村資生提出了“分子進化的中性學說”。1972年，埃爾德雷奇和S.J.古爾德提出了間斷平衡論，引起了科學界的重視和研究。進化理論還在發(fā)展之中。從進化論的發(fā)展可以看出，生命科學知識是在科學家對前人的結論不斷質疑、不斷證實的基礎上進行自我更正的過程中積累起來的。了解生命科學史，對培養(yǎng)研究者和學習者的批判性思維是有積極意義的，同時也能加深學習者正確認識絕對真理和相對真理的關系，從事實中提高哲學素養(yǎng)。四、生命科學史是前人探究生物學知識的科學過程史每一個知識點的產生過程，就是一個探究的過程。生命科學史就是前人探究生物學知識的科學過程史。這一點已有論述（王薦，2002），這里不再贅述?？傊茖W史中蘊涵了知識與過程的統(tǒng)一。（過程中包含著思維方式，如好奇心、求知欲、質疑、推理等；過程中包含著研究方法。）創(chuàng)造科學知識的科學家，哪一個不具備廣博的知識呢？DNA雙螺旋結構模型的建立，匯集了許多不同學科背景科學家的智慧，顯示出知識是非常重要的，僅有沃森和克里克的知識也是辦不到的。知識和過程是自然科學的兩個維度，二者是統(tǒng)一的，不能割裂開來。沒有知識基礎怎么創(chuàng)新呢？值得注意的是，新課程改革以來，已經指出了重結論輕過程的弊端，并且提出“新課程把過程方法本身作為課程目標的重要組成部分，從而從課程目標的高度突出了過程方法的地位”。6(116-118)然而如果把“突出了過程方法的地位”理解為重過程而輕結論，也是極端錯誤的，因為過程與結論不是對立的。在生物教學中二者必須兼顧并且統(tǒng)一起來。學習生命科學史是能夠把結論和過程方法兼顧統(tǒng)一起來的有效途徑之一，這樣做不僅有助于了解每個知識點的來龍去脈，而且從其中的一些典型事件中可以學習到前人的科學探究方法。五、生命科學史展示了人們的合作過程生命科學史展示了在探究知識的過程中，有相同研究方向的人們之間和有不同研究方向的人們之間的合作。DNA雙螺旋結構的問世充分說明了這一點。這個事實表明從事不同學科研究的人，掌握的知識和技術是不同的，而且不同學科背景的人帶來了不同的思維方式（尤其是玻爾、德爾布呂克和薛定諤的思想為遺傳學研究注入了新的活力，他們的思想極大地影響了沃森和克里克），他們的合作為解決問題提供了不同的思路，他們在解決問題中相互啟發(fā)，相互補充，相互促進，同時共享了研究成果。不同的教師也存在知識體系和經驗的不同。尤其在知識爆炸的時代，知識更新的速度很快，老中青各層次的教師的知識結構差別會更大，而教師之間的合作可以彌補這種差別。因此，在生物學教學過程中，生物學教師要與同行合作，也要與其他學科的教師合作。這也啟發(fā)學生必須重視每一科的學習，只有這樣才能為終身學習、生活和工作奠定良好的基礎。六、生命科學史展示了各種觀點的碰撞和論爭過程生命科學史展示了在探究知識的過程中科學家所持觀點之間的碰撞和論爭，在碰撞與論爭中，知識得到不斷的澄清。達爾文的自然選擇學說發(fā)表不久，有人提出了“自然選擇作用于哪一種變異”的問題，成為當時爭論的焦點。達爾文認為選擇主要作用于連續(xù)的變異類型上。早期的生物統(tǒng)計學家高爾頓（18221911）、皮爾遜（18571936），與達爾文的判斷一致。到了19世紀末，貝特森用事實證明了環(huán)境雖呈現連續(xù)的變化，而生物的變異卻是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性受遺傳的控制，而不受環(huán)境控制。1904年，在英國科學促進協會的會議上，貝特森與韋爾登進行了最后的爭論，貝特森取得了勝利。3(302-304),4(66-67)針對由什么物質引起發(fā)酵的問題，李比希和巴斯德展開了爭論。巴斯德提出釀酒中發(fā)酵是由于酵母細胞的存在，沒有活細胞的存在，糖類是不可能變成酒清的；2(338)李比希堅持認為引起發(fā)酵的是酵母細胞中的某些物質，這些物質只有在酵母細胞死亡并且裂解之后才能發(fā)揮作用。1897年畢希納用實驗證明了李比希認為引起發(fā)酵的是酵母細胞中的某些物質的觀點是對的，4(182-183)即使是偉大的巴斯德也有發(fā)生錯誤的時候。這些事實給予我們啟示：在教學，尤其在生物學探究教學中，生生之間、師生之間和教師之間發(fā)生爭論是正常的交流。新課程教學提倡這種交流，允許發(fā)表各自的觀點，即便有錯誤也是正常的，關鍵是拿出證據去證實。七、生命科學史展示了成功的實驗與選擇合適的實驗對象是分不開的孟德爾選擇了豌豆；摩爾根選擇了果蠅；細胞學說的創(chuàng)始人施旺選用具有相似于植物細胞壁的動物脊索細胞和軟骨細胞；3(160)貝爾登和鮑維里在研究細胞分裂時，選擇了馬蛔蟲細胞；3(168-170)沃爾弗（17331794）采用植物組織做研究材料研究生物的生長發(fā)育，由植物向動物推廣；2(278-283)比德爾和塔特姆最終選擇了紅色面包霉做生化遺傳學研究的材料；4(231)德爾布呂克、盧利亞和赫爾希組成著名的“噬菌體小組”，最終選擇了病毒作為研究對象；4(234-236)瓦爾堡選擇了正在進行細胞分裂的海膽卵進行呼吸速度的研究；4(148)悉尼布雷內、羅伯特霍維茨和約翰蘇爾斯頓（這三人是2002年諾貝爾生理醫(yī)學獎獲得者）最終選擇了線蟲來探索“程序性細胞死亡”的奧秘；科學家選擇了擬南芥作為植物遺傳研究的模式植物。由以上事例說明了選擇合適的研究對象對解決問題非常關鍵。這些事實給予我們的啟示是：1.基礎教育階段生物新課程中的探究教學，也涉及選擇探究對象的問題，要解決好探究問題，必須先選擇好探究對象；2.培養(yǎng)師資的師范院校開設的生物實驗課，實驗內容都是計劃好的，實驗對象也是預先規(guī)定好的，只要照著做就可以，這是標準式的“食譜式”的實驗，做實驗僅僅是為了驗證已被肯定了的現象或者是學習一種標準的實驗程序。在這種模式下，學生對“實驗”會有興趣呢？培養(yǎng)的師資能夠適應新課程的教學嗎？關注科學家篩選研究對象的做法，對于師資培養(yǎng)和進行生物學探究教學應該是有幫助的。八、生命科學史呈現著科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學世界觀科學態(tài)度就是實事求是；科學精神就是敢于懷疑、敢于求真、敢于創(chuàng)新；科學世界觀就是要認識到世界是可知的，同時還要關注科技發(fā)展對社會的影響，養(yǎng)成負責任的態(tài)度。巴斯德（18221895）和伯格（1926，DNA序列專家，1980年諾貝爾化學獎得主）7(21-23)的事跡充分體現了科學家的科學素養(yǎng)。20世紀的許多重大事件，證明了科技對社會具有兩面性的作用越來越明顯，生命科學的研究成果，可以造福人類，也可以制造生物武器給人類帶來災難。實際上，在日常生活中也是一樣，我們每做一件事，不光要想到給自己帶來的好處，還要想到會給他人和社會帶來什么不便，甚至災難。只有依靠科學的世界觀，才能對事物作出判斷并采取適當的個人行為。生命科學史中記載著科學家的生平事跡，從中挖掘科學家的科學態(tài)度、科學精神和科學世界觀，把它們滲透到生物學教學中，對于培養(yǎng)學生的生物學素養(yǎng)乃至科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)都具有積極的教育意義。重視生命科學史的教育價值是時代的呼喚。2001年頒布的全日制義務教育生物課程標準（實驗稿）提出“提高學生的科學素養(yǎng)”的理念。普通高中生物課程標準（實驗）（簡稱標準）在課程目標中也明確提出，“獲得生物學基礎事實、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎知識，知道生物科學和技術的主要發(fā)展方向和成就，