摘 要：《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。因此生物科學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有著重要意義。基于對(duì)《課標(biāo)》中課程理念的分析和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的把握，高中生物教學(xué)中應(yīng)注重生物科學(xué)史教育的整合。
關(guān)鍵詞：生物科學(xué)史實(shí)信息資源；構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)；應(yīng)用整合
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。因此生物科學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有著重要意義。基于對(duì)《課標(biāo)》中課程理念的分析和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的把握，高中生物教學(xué)中應(yīng)注重生物科學(xué)史教育與建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)應(yīng)用的整合。新課程中的生物科學(xué)史教育具有重大意義：體現(xiàn)科學(xué)是一個(gè)過程、為學(xué)習(xí)探究提供范例、融合科學(xué)教育與人文教育，F(xiàn)從以下幾個(gè)方面來闡述。
新課程中的生物科學(xué)史
在自然科學(xué)領(lǐng)域中，生物學(xué)的內(nèi)容極其豐富、復(fù)雜而又充滿活力，在其發(fā)生和發(fā)展的各個(gè)特定時(shí)期內(nèi)，都有許多科學(xué)家們傾注了大量的精力，對(duì)許多重大問題進(jìn)行一系列研究，他們?cè)?jīng)遇到各種障礙和坎坷，經(jīng)歷過無數(shù)的挫折和失敗，但是，憑借科學(xué)家們的頑強(qiáng)毅力、聰明智慧、不斷探索和通力協(xié)作，終于取得了令人振奮的成果和成功經(jīng)驗(yàn)，在生命科學(xué)的歷史長(zhǎng)卷中寫下了一頁又一頁的輝煌篇章。人教版生物課本中的生物學(xué)史以2類形式出現(xiàn)，一類是課本中的以課文形式呈現(xiàn)的史料，如“分析細(xì)胞學(xué)說建立的過程”、“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”、“說明光合作用及其對(duì)它的認(rèn)識(shí)過程”、“總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過程”、“分析孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法”、“概述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和作用”、“簡(jiǎn)述基因工程的誕生”等；另一類是建議學(xué)生課后自行搜集的相關(guān)史料，如“搜集有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展的資料”、“搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過程的資料”、“搜集生物進(jìn)化理論發(fā)展的資料”等。除此之外，有些內(nèi)容還涉及到科學(xué)家進(jìn)行探索的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)及資料，如細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)及特性，恩格爾曼實(shí)驗(yàn)，孟德爾定律的發(fā)現(xiàn)，核酸是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析，艾滋病和非典型肺炎(SARS)等傳染病的發(fā)生及防治，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)等。
“生物科學(xué)史“體現(xiàn)了科學(xué)是一個(gè)過程
“分析細(xì)胞學(xué)說建立的過程”史料包括：細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史和細(xì)胞學(xué)說創(chuàng)立的簡(jiǎn)史，其中，主要涉及到維薩里、比夏、羅伯特·虎克 、列文．虎克、馬爾比基、施萊登、施旺、耐格里、魏爾肖 ……等科學(xué)家的貢獻(xiàn)。通過分析細(xì)胞學(xué)說的建立過程，可以領(lǐng)悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有以下特點(diǎn)。（1）科學(xué)發(fā)現(xiàn)是很多科學(xué)家的共同參與，共同努力的結(jié)果。（2）科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程離不開技術(shù)的支持。（3）科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要理性思維和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。（4）科學(xué)學(xué)說的建立過程是一個(gè)不斷開拓、繼承、修正和發(fā)展的過程。
“總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過程”的史料占據(jù)了必修2的大部分篇幅（第一章到第四章）。1865年，遺傳學(xué)奠基人孟德爾通過豌豆的雜交試驗(yàn)，提出生物性狀的遺傳受遺傳因子控制的假說，并發(fā)現(xiàn)了著名的孟德爾定律。但是直至1900年，孟德爾的《植物雜交試驗(yàn)》論文，才被三位科學(xué)家?guī)缀跬瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)，并在世界科學(xué)界引起轟動(dòng)和爭(zhēng)論。在遺傳學(xué)的創(chuàng)立過程中，貝特森和約翰遜一起提出許多新概念，如基因、等位基因、純合子、雜合子、基因型、表現(xiàn)型等。1902年，薩頓提出“遺傳因子是位于染色體上”的假說。摩爾根也宣稱絕不接受“沒有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的結(jié)論”。1911年，摩爾根等人通過果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)，黑腹果蠅的白眼基因和殘翅基因，位于細(xì)胞的X染色體上，發(fā)現(xiàn)基因的連鎖遺傳規(guī)律。1944年，艾佛里等人繼續(xù)格里菲斯（于1928年）進(jìn)行的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的研究，通過肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明DNA具有轉(zhuǎn)化作用。1951—1952年間，赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，證明DNA能夠進(jìn)行自我復(fù)制并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成。DNA是遺傳物質(zhì)的觀念終于被人們接受了，但由于它的結(jié)構(gòu)仍然是個(gè)謎，尚無法解釋基因的本質(zhì)及其功能。因此，揭示DNA分子結(jié)構(gòu)已成為基因研究的主題。1951年，25歲的沃森與大他12歲的克里克相遇，兩位性格截然相反的學(xué)者在科學(xué)研究上建立起相互鼓勵(lì)、密切合作的關(guān)系。沃森和克里克是怎樣建構(gòu)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型呢?他們經(jīng)常與威爾金斯和富蘭克林溝通研究信息，利用提供的X射線數(shù)據(jù)和X射線衍射B型DNA圖像，經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)分析、推測(cè)和多次建立模型，終于在1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵特征，在于內(nèi)部的特異性堿基遵循互補(bǔ)配對(duì)原則，而且互補(bǔ)堿基對(duì)的排列順序可以改變。這樣，DNA不僅能夠自我復(fù)制，而且具有特異性及其多樣性，從而使科學(xué)家們信服基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA。克里克于1970年提出了更為完善的中心法則圖解。至此，遺傳物質(zhì)及其作用原理告一段落。
綜觀遺傳物質(zhì)及其作用原理的發(fā)現(xiàn)史，使我們認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)是不能計(jì)劃或憑空設(shè)想的，而是在良好的研究環(huán)境和氛圍中，通過許多科學(xué)家創(chuàng)造性的思維和腳踏實(shí)地的努力取得的。在生物科學(xué)史中，不僅記載著生命科學(xué)知識(shí)的形成過程，而且蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)造性思維方式和靈活多樣的科學(xué)方法，體現(xiàn)著科學(xué)家尊重事實(shí)、服從真理和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，以及勇于創(chuàng)新、善于合作和無私奉獻(xiàn)的科學(xué)精神。因此，在高中生物學(xué)教學(xué)中注重科學(xué)史的學(xué)習(xí)，必將對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
為學(xué)習(xí)探究提供范例，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)的應(yīng)用整合
探究性學(xué)習(xí)是新課程理念之一，科學(xué)是一個(gè)探究的過程？茖W(xué)探究包括一系列的活動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出假設(shè)、邏輯推斷、檢驗(yàn)假設(shè)、分析結(jié)論、交流評(píng)價(jià)等。許多生物科學(xué)史料，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法訓(xùn)練的好素材。
孟德爾是通過分析一對(duì)相對(duì)性狀的雜交試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并提出兩個(gè)問題：一是Pl代為什么全部為顯性?二是F2代為什么出現(xiàn)一定比例的性狀分離？正是為了解決這些問題，他作出假設(shè)；進(jìn)而推測(cè)P1(Dd)形成配子時(shí)D與d的分離導(dǎo)致雜種自交后代發(fā)生性狀分離現(xiàn)象；然后運(yùn)用測(cè)交等方法檢驗(yàn)假設(shè)的合理性，從而得出分離定律。這種假說演繹方法給我們探究學(xué)習(xí)提供一個(gè)很好的范例，例如06年廣東生物科高考題：科學(xué)研究已證實(shí)某類有機(jī)污染物對(duì)水生軟體動(dòng)物雌性個(gè)體有致畸作用，畸變雌性體內(nèi)出現(xiàn)雄性生殖器官。近期某水域被該類有機(jī)物X污染，為了解此有機(jī)物對(duì)水生軟體動(dòng)物是否有致畸作用，生物興趣小組同學(xué)提出開展探究活動(dòng)。請(qǐng)利用中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室常用器材以及下列實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)材料和用具：采自未受污染水域、體重相近、性成熟的水生螺(A螺)(300只)，解剖鏡，有機(jī)污染物X溶液，養(yǎng)殖池，正常A螺雌、雄性器官解剖圖譜等。
提示：給藥劑量、具體儀器操作不作要求，室溫恒定，養(yǎng)殖時(shí)間30天：A螺為雌雄異體，性別特征可在解剖鏡下鑒定：
(1)擬定課題名稱：
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：
(3)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
解析：本題綜合考查學(xué)生的探究和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α儆诔Ｒ?guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，實(shí)驗(yàn)步驟可以歸納為取材分組并編號(hào)、不同條件來處理、相同適宜條件來培養(yǎng)、觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。考查考生根據(jù)研究目的和研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，描述具體的實(shí)驗(yàn)步驟（內(nèi)容），并對(duì)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析的實(shí)驗(yàn)綜合能力。
再如對(duì)“光合作用的探究歷程”的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生明白光合作用的本質(zhì)：由于放射性同位素的發(fā)現(xiàn)和使用放射性同位素標(biāo)記化合物的技術(shù)的應(yīng)用，使得魯賓和卡門用放射性同位素18O分別標(biāo)記H218O和C18O2來追蹤18O的去向，從而有力地證明光合作用釋放的氧氣全部來自于水；卡爾文用14C標(biāo)記CO2，最終發(fā)現(xiàn)了碳的循環(huán)途徑，也即卡爾文循環(huán)。在生物的遺傳物質(zhì)的科學(xué)探索中，赫爾希和蔡斯等人的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，揭示了DNA是遺傳物質(zhì)，而實(shí)驗(yàn)的成功，是與放射性同位素示蹤技術(shù)手段的支持分不開的。而后科學(xué)家采用放射性同位素示蹤技術(shù)設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了DNA的確以辦保留的方式復(fù)制的。根據(jù)這些科學(xué)史知識(shí)我們也可以一發(fā)炮制探究某種元素(或物質(zhì))在生物體中的去向………。
又如必修3中列舉的植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史，教師可引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的思維方式探索生長(zhǎng)素基本理論的形成過程，這樣不僅促使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)生長(zhǎng)素理論的論點(diǎn)，而且使學(xué)生在親身體驗(yàn)科學(xué)探索的過程中接受科學(xué)方法的訓(xùn)練。在下面這道題中也可用到這點(diǎn)。
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明植物為什么會(huì)有頂端優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象，要求包括如下環(huán)節(jié)：研究問題、問題假設(shè)、實(shí)驗(yàn)方案（材料用具、實(shí)驗(yàn)步驟）、預(yù)期結(jié)果。
研究問題：頂端優(yōu)勢(shì)的原理
問題假設(shè)：頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸，大量地積累在側(cè)芽部位，使側(cè)芽的生長(zhǎng)素濃度過高，從而使側(cè)芽的生長(zhǎng)受抑制。
材料用具：剪刀、生長(zhǎng)狀況一致的盆載三株、10-3mol/L生長(zhǎng)素（濃度可自行設(shè)計(jì)）
實(shí)驗(yàn)步驟： 預(yù)期結(jié)果：
通過生物科學(xué)史中的這些具體例子以及探究性問題的練習(xí)，可以使學(xué)生很好地受到啟示：生物科學(xué)史實(shí)信息資源對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力提供了一個(gè)很好的模版。
課程標(biāo)準(zhǔn)指出，“高中生物課程是普通高中科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的一個(gè)科目”？茖W(xué)之所以不斷進(jìn)步，是靠實(shí)驗(yàn)與觀察的結(jié)果長(zhǎng)期積累下來的。我們現(xiàn)在引導(dǎo)學(xué)生以歷史為背景，以科學(xué)發(fā)展史資料為材料，讓學(xué)生沿著科學(xué)發(fā)展的足跡重新走一遍，引導(dǎo)學(xué)生作出正確的思考與選擇，為探究性學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。