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    让科学文化滋润生物学课堂
    发布时间:2016-12-22 浏览量:1345
    王 荐1,2 
    摘要:生物学的科学文化主要包括生物学在其发展过程中,伴随着生物学知识的发生、生成、传播而在科学领域中积蓄下的,对人的发展具有重要促进和启迪价值的生物学独特的思考方法、科学观念及科学精神品格等。具体教学策略有:概念在探究中建构,原理在思考中理解,方法在过程中渗透,情感在体验中丰富。
    关键词: 文化 生物学课堂
      早在19世纪赫胥黎和斯宾塞就认为科学具有独特的教育价值,它能培养学生崇尚事实,强调证据,追求创新,严谨规范的品性,科学家身上体现出的客观、理性、严谨、乐观的精神,也早已超出科学的功利层面而上升到文化的层面,因此,让科学文化滋润生物学课堂也成了应然之义。
    1 生物学课堂中的科学文化指什么?
      文化是指人类在社会历史发展过程中所创造的物质财富和精神财富的总和。所谓科学文化主要是指科学知识、科学思想方法和科学精神几个方面。科学知识是构成科学文化的基础。科学的思维方式、方法是科学文化的第二层内涵,其主要特征是理性思维。科学文化的核心内质是科学精神。科学精神是科学共同体在追求真理、逼近真理的科学活动中,所形成发展的一种精神气质,科学精神最根本的特质,就是唯实、求真,或者说就是实事求是。
      具体到生物学领域,笔者认为科学文化主要包括生物学在其发展过程中,伴随着生物学知识的发生、生成、传播而在科学领域中积蓄下的对人的发展具有重要促进和启迪价值的生物学独特的思考方法、科学观念及科学精神品格等。它首先表现在生物学是研究生命的科学,生命运动的复杂性、运动性、非线性、系统性、内稳态等观点贯穿于研究始终,使生命科学迥异于其它研究物质的科学,这对于培养学生辩证唯物主义世界观大有裨益;其次,生物学作为自然科学的分支,具有理性思维的特点,这种理性的精神无疑有利于学生科学素养的提高;第三,生物科学作为文化也具有善与恶的高下之分。科学发展中,科学与愚昧的博弈,科学探索中民主与专断的对立,科学家谦逊、宽容、不断创新的人格魅力以及科学成果推广过程中的善举与滥用,无不显示出生物科学也具有文化教化作用。它既可以是善的化身,也可以是恶的屠刀,关键在于人类正确的理解和把握。在课堂教学中教师就应抑恶扬善,展示生物科学的“善”的教化功能。
    2 如何让科学文化滋润生物学课堂
    2.1  概念在探究中建构
      生物学的概念原本来源于丰富多彩的自然界,在科学研究的过程中,由于学术的需要而简化为一种冷冰冰的姿态呈现在学生面前。教师就应该把这种形式化的、理性化的概念还原为原始的、火热的思维探究过程,彰显概念本身形成过程中所蕴含的文化价值,让学生在探究过程中感受科学发展的魅力,这本身就是科学文化的内容之一。
      例如:遗传密码的发现是生命科学发展中的一段精彩华章,其概念本身可以由教师直接传授给学生,但科学家在发现遗传密码过程中的观察、分析、猜测、实验、判断、推理等一系列科学探究过程就无法让学生领略。我们可以引导学生思考:在翻译过程中,4种碱基如何决定20种氨基酸?一对一行吗?学生的思维逐渐展开。“不行!如果一对一,4种碱基只能决定4种氨基酸。”“那怎么办呢?”我们组织学生小组讨论,在讨论的基础上,学生提出应该是3个碱基决定一个氨基酸。教师这时水到渠成指出:这三个碱基就叫遗传密码。“如果是这样,有可能出现什么情况?”学生提出肯定有一些遗传密码控制相同的氨基酸。教师再出示一段话,请学生朗读:今年正好晦气全无财宝进门。由于句中没有逗号,可有两种读法,意思正好相反。一种读法是:今年正好,晦气全无,财宝进门。另一读法为:今年正好晦气,全无财宝进门。教师启发学生,由这段话的不同读法,你能否思考在翻译过程中如何规定句读呢?学生进行了类比推理思维,得出结论:有些密码子应具有标点符号的功能,规定着翻译过程的开始与停止。
      在此活动中,遗传密码这个抽象、理性的概念通过学生丰富的思维活动得以建构,有猜测、有类比、有迁移、有创新,尤其是给句子句读中一惊一咋中爆发出的笑声,使课堂充满了文化的氛围。
      又比如“同源染色体”概念的引入,笔者给学生提供了一张细胞减数分裂联会图和一段英文说明:If the chromosomes are cut out they can be arranged into matching pairs according to their size and certain other features.These are called homologous pairs. Apart from the sex chromosomes,both chromosomes in a pair normally contain the same genes (for example,for eye or hair colour).However,these may be different forms of the gene (for example,one chromosome carries the form for green eyes,the other for brown gyes).One chromosome in each pair comes from the individual’s mother and the other from the father。引导学生大致翻译这段英文后,启发学生思考以下问题:
    1) 文中的homologous如何翻译比较恰切?
    2) Homologous具有哪些特点?
    3) 文中把性染色体 apart from,那么性染色体是否属于homologous呢?
    4) 如何完整地给homologous下定义呢?
    在这种富有创造性的课堂里,翻译的过程也是探究、建构概念的过程,学生将homologous翻译为“对应染色体”、“对等染色体”、“相应染色体”等,显然,学生的译名更能体现同源染色体概念的内涵,更容易避免现在因译名而带来的误解(望文生义是来源相同的染色体),他们对现在的译名提出了质疑,质疑不就是一种科学精神吗?
      在这样的课堂里,科学概念的建构是通过阅读英语科学文献完成的,科学具有跨越文化差异的含义不言而喻,而这本身也是科学普适文化价值之一,这样做有利于培养学生的国际视野和开阔胸怀。
    2. 2  原理在思考中理解
      在高考压力之下,生物原理的学习极易演变为题目的机械操练,生物原理蕴含的思维力度和人文精神没有被普遍重视,科学课普遍不讲“理”。引导学生聚焦思维,经历生物学原理发生过程,在思考中品尝思维的快乐,培养科学理性的思维,应该是每个生物学教师的追求。
      对遗传系谱图的判定,有些老师三下五除二,直接把所谓口诀教给学生,快则快矣,但判断遗传系谱图的原理如果没有经过学生自我思考,原理本身所承载的科学理性思维就没有充分发挥作用,学生的推理、判断、分析、猜测诸能力就很难提高。
      对于图1,我们组织学生讨论,它有可能是哪几种遗传病?最有可能是哪种遗传病?如果这种遗传病是红绿色盲,它的传递途径还是爷爷――爸爸――孙子吗?这时候的遗传途径与表面的爷爷――爸爸――孙子一致吗?教师还可以进一步追问:判断各类遗传病的一般规律是什么?从而加深学生对假设法在遗传病判定过程中的认识,加深对现象与本质的哲学思考。经历这一过程后,就算日后学生遗忘了具体内容,他也能循着探索的方法自己再次推导出来。爱因斯坦说过:教育就是遗忘了具体知识之后留下的东西。而这种东西其实就是科学的思想和方法,它比知识更能长久的留存于学生心底,这同样是科学的文化价值之一。
      又例如:在复习伴性遗传时,遇到下题:有两个家庭,在孩子出生时错抱了对方的孩子,问哪两个孩子错抱了?题目并不难,学生兴趣也很大,但我再次使用时,还是对题目做了改进:假如你是第一户家庭的家长,你怎么说服第二户家庭把孩子换回来?这样学生就会考虑“表达如何更得体,说明如何更有力”的问题,在此过程中,知识转化为智慧,学问上升为学养,学生的文化素养逐渐得到提升。
      在学习生态系统能量流动十分之一定律时,我们积极引导学生关注社会,关注民生,引进了山东08年高考题:若将(草食)动物性与植物性食物的比例由1:1调整为1:4,地球可供养的人口数量是原来的       倍。(能量传递效率按10%计算,结果精确到小数点后两位数字)。经过计算,学生算出膳食结构调整后供养人口是原来的1.96倍。在此基础上,我们进一步引导学生思考:这种调整对人民的生活质量意味着什么?如果一个国家农产品产量不变,人口却不断增长,在膳食结构上会带来什么后果?通过讨论使学生理解控制人口增长关系到每个人的福祉,学生在理解的基础上对能量流动十分之一定律的社会价值有了深刻体验。此时题目背景材料不再是一些知识的碎片,而是在帮助学生加深对能量流动定律过程中起到了关键的作用。理性的科学材料,闪烁出文化的光芒。
    2.3  方法在过程中渗透
      生物课改摈弃了培养生物学家的观念,将提高学生的生物科学素养放在首位,倡导教学要注重与现实生活的联系,倡导学生能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论做出相关的个人决策。与知识,技能学习相比,科学方法、科学思想的学习容易被忽视,但达尔文指出:“最有价值的知识是关于方法的知识。”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。教师应充分把科学巨匠独到的科学思想和科学方法渗透到知识传授中,使学生从前人设计实验的过程中学到科学的研究方法,知其然,更知其所以然,培养学生思维的变通性、灵活性,培养学生科学的思想和方法来解决实际问题的习惯和能力,这是科学文化价值的又一集中体现。
      比如昆虫抗药性的增强是变异产生的,而非接触农药的结果,农药仅起选择作用。如何使学生信服地接受这一观点,实验思想、设计方法显得尤为重要。在DDT果蝇实验中,把瓶中果蝇随机挑选出来进行抗药性比较鉴定,而瓶中其余果蝇仅作为繁殖群体,这种巧妙的设计方法有力地证明了农药仅起选择作用而非抗药性增强的诱导剂,这种实验空白对照思想,使得学生在分析Luria的变量实验、Newcombe的细菌涂布实验、Lederberg的细菌影印平板培养实验中获得了异曲同工的感觉,顺利实现了知识的迁移,这得益于科学思想的有机渗透。
      又如孟德尔在研究碗豆遗传时独辟蹊径采用数学统计方法,并设计测交实验,发现遗传规律,这里运用了观察、假设、归纳、推理、分析、实验等方法。但是这样的实验介绍还不足以体现他作为遗传学奠基人应有的思想内涵,理解孟德尔运用数学发现遗传规律的意义比科学史本身更重要。在孟德尔生活的年代,生物学还停留在描述科学阶段,数学与生物学风马牛不相及,是他第一个把数学应用于生物学,从而使人类第一次能从数学的角度揭开了生物的奥秘,使生物学从此步入现代科学行列,印证了恩格斯所说的:没有数学的介入就没有真正的科学。用数学作为工具来分析复杂的生物现象,成为现代生物学发展方向之一,为了强化这种思想,我布置了研究性学习:生物学课本中的数学。学生经过研究,一共归纳出高中生物与数学有关的知识点有20多处,更可喜的是这种建立数学模型的过程给学生提供了深入思考和体验的机会,让学生切实感受到方法的魅力和科学思想的力量。
    2.4  情感在体验中丰富
      新课改倡导知识、能力、情感态度价值观三维一体,缺一不可。在认知过程中伴随着情感过程,情感不仅影响着认知活动的进行,它本身也是学习目标重要组成部分。对生物教学而言,如何发挥学科的教化作用,应重在体验和挖掘。
       新颁布的《普通高中生物课程标准》中对情感态度与价值观的培养有这样的要求:关心我国的生物资源状况,对我国生物科学和技术发展状况有一定的认识,更加热爱家乡,热爱祖国,增强振兴中华民族的使命感与责任感。《课程标准》把热爱家乡置于热爱祖国之前是符合学生情感发展规律的。我们就结合生物学特点,介绍家乡的生物学人文资源。无锡人杰地灵,文教发达,素有“院士之乡”、“教授之乡”之美誉。在两院院士1580人中,无锡藉的就有76位,其中不乏生物学家。著名遗传学家谈家桢祖籍无锡,谈家祠堂离我校仅几步之遥。我校37届校友薛禹谷是原中科院微生物研究所所长,老校友耄耋之年仍不忘关心母校建设,寄回了她的文集,还给学生写了热情洋溢的回信。环境学家钱易也是无锡人,她对我校的环境教育提出了中肯的建议,在她指导下,我校环境教育蓬勃开展,相继被评为省、市级绿色学校。著名生物学教育专家朱正威也是无锡人,朱教授对家乡生物学教育非常关心,多次回乡讲学。我们把这些事例介绍给学生,丰富了他们对家乡的认识,家乡不再是一个抽象的概念,它化作了具体的事物和人物,家乡变得可亲,可敬了。
       新课改后的教材中增加了更多的人文内容,特别是中国科学家不畏艰辛,勇攀科学高峰的内容更是感人至深。例如人教版高中新教材篇首介绍了三位著名科学家的生平。其中著名生化学家邹承鲁是无锡人,我们就积极挖掘资源,进行宣传,并从市科普馆借来影像资料,让学生“零距离”接触大师,深入了解他的人生经历和成就,激发学生的自豪感和荣誉感,使他们树立向科学进军的雄心壮志。不仅如此,我们还介绍邹承鲁在研制结晶牛胰岛素工作中的突出贡献,使学生认识到我国唯一曾有希望获诺贝尔奖的科学创新是多么来之不易,也具体分析了现今我国生物科学整体实力与国际先进水平的差距。教材中还有许多生物学家不计个人名利为科学事业奉献毕生精力的奋斗事迹,李时珍、达尔文、谈家桢、巴甫洛夫、巴斯德、孟德尔等这些优秀生物学家的事迹会极大激发青少年的学习热情,他们的良好科学道德和科学精神也是学生效仿的对象。如达尔文对大自然的热爱和百折不回、勇往直前的性格,摩尔根由不相信孟德尔学说到改弦易辙,创立基因论所表现的求实、公正的科学态度,沃森和克里克亲密合作发现DNA双螺旋结构的协作精神等。这些都是科学文化中“善”的集中体现,教师都应充分挖掘,使学生徜徉在科学文化的海洋中,受到全身心的滋润。
       参考文献:
       [1] 郭传杰.科学文化是先进文化的基石[N] .光明日报,2002-1-22(8)
       [2] 张齐华.用文化润泽数学课堂[J] . 人民教育,2006(11):14
       [3] 张红霞.科学究竟是什么[M] .北京:教育科学出版社,2003:112.
       Let Culture Irrigate Biological Teaching
       Wangjian 
       (Wuxi No.1 Girls High School, Jiangsu Wuxi 214002;Department of pedagogy,East ChinaNormal University,Shanghai,200062,China)
    Abstract: The discipline culture of biological sciences mainly includes the unique ways of thinking in biology, scientific concepts and characteristics, which are generated and accumulated during the developmental process of biology, along with its occurrence and spread within scientific field. These components have crucial values of promoting and inspiring human development. Specific teaching strategies are: to construct concepts through exploring, to understand principles through thinking, to familiarize the methods through participating and to induce passion through experiencing.
    Key words: culture  biological teaching
        本文发表于人教社《中小学教材教学》2015年8期
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