例析生物科学史中学科素养的培养

——以人教版生物必修2《遗传与进化》为例

吴孝良

（霍邱二中，727100466@）

摘  要：《普通高中生物课程标准（实验）》（下简称《课标》）倡导的“提高每个高中学生的生物科学素养”的课程理念对提高中学生的综合素养至关重要，本文在查阅文献资料的基础上，以人教版必修2《遗传与进化》模块中涉及到的科学史为例，做了分析和教学建议等方面进行了论述。 

关键词：生物科学史  学科素养  遗传与进化

《课标》对必修2《遗传与进化》的课程价值界定如下，“有助于学生认识生命的延续和发展，了解遗传变异规律在生产生活中的应用；领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用；理解遗传和变异在物种繁衍过程中对立统一，生物的遗传变异与环境变化过程中的对立统一，形成生物进化的观点”。从中可以读出：1、遗传因子的发现、基因的本质、基因对生物形状的控制、由基因的改变导致生物的变异、遗传物质在生物进化中的作用等，基本学科素养的培养内容。2、遗传变异与繁衍、环境变化的对立与统一等，这种哲学思维方式；及假说演绎法、类比推理等科学思维方法，在中学生物学科素养的培养意义。这两点所涉及的科学史使得知识脉络更加清晰，培养内容更加有意义，提高生物学科的教学效率。这两个层面在人教版高中生物必修2《遗传与进化》中全面展开的，本文以具体的科学史实例分析其中逻辑关系，并提出教学建议。

一、 生物科学史及教学意义

“生物科学史”是一门生物学与历史学相结合的边缘学科，它的任务是研究人们对生物学的认识和发展的历史。高中生物教材本身不是生物科学史教材，它不可能专门系统地讲述生物科学史的内容。但是《课标》在“教学建议”的内容中第七条，“注重生物科学史的学习。学习科学史能够使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和研究的方法，学习科学家献身科学的精神。《课标》中列出了“概述植物生长素的发现和作用”、“总结人类对遗传物质的探索过程”等，也提醒注意没有列举的其他生物科学史实也应该注意引用。

教师在教学中应加强生物科学史的教育，研究科学史教育的方式、方法。教师应侧重培养学生获取信息的能力，教会学生如何从阅读量较大的试题中提炼信息，尤其是关注生物科学史上的重大事件，在获取相关信息的基础上，引导学生关注生物科学新进展，更有助于开发学生探究学习的能力，对提高学生的生物科学素养很有重要意义。

二、科学史资料呈现方式

科学史资料在教材中呈现方式包括，独立文本方式、穿插文本方式和课后拓展文本方式。

1． 独立文本。

例如章节内容中的《孟德尔的豌豆杂交实验》、《基因在染色体上》、《DNA是主要的遗传物质》、《遗传密码的破译》、《现代生物进化理论的由来》等。像这样的章节内容，教材不惜大量篇幅介绍科学规律的发现过程、模型建构的经过和生物科学中重大的学说形成过程，为学生整体认识和把握生物科学发展提供清晰脉络。结合学生认知规律，培养学生发现自然科学的过程，使之具备一定的辨别和逻辑推理能力。

2． 穿插文本。

如《DNA分子的结构》中DNA双螺旋结构模型的构建过程，威尔金斯、富兰克林、沃森、克里克和奥地利的生化学家查哥夫等，这些科学家的故事，可以让学生明白不同学科交叉碰撞出来的思想火花，从情感态度与价值观的角度对学生进行学科素养的培养。再如章节《基因对性状的控制》中的“中心法则的提出及其发展”，可以结合沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型到他们提出DNA复制的假说，发展为“中心法则”等，这样一条历史发展链条就十分清晰了。

3．课后拓展文本。

例如《基因在染色体上》的课后拓展——科学家的故事，详细介绍了摩尔根和他的著作《基因论》的故事，被誉为“现代遗传学之父”的摩尔根构建染色体遗传理论的过程，及其发生的鲜为人知的感人故事，摩尔根也因此成为第一个以遗传学领域的贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖的科学家，从情感态度价值观的角度让学生学习献身科学事业的精神。《基因是具有遗传效应的DNA片段》的课后拓展——DNA指纹技术的产生和应用，也是使学生对现代生物技术有所了解，激发学生学习现代生物技术的兴趣。还有“生物信息学”、“基因治疗”等，都是将科学史融入到教材的编写当中，尽可能以有限的篇幅拓展学生的知识视野和思维空间。

三、生物科学史的教学建议

1． 依据《课标》要求，组织实施教学。

例如《孟德尔的豌豆杂交实验》内容的教学，《课标》要求是“分析孟德尔遗传实验的科学方法”。“分析”的要求非常高，属于知识应用水平，这是其一；《课标》对这一节做要求是实验的“科学方法”，也就是孟德尔为什么能得到相应的结论，因为他运用了“科学方法”——“假说—演绎法”，这才是最重要的，此为其二；笔者认为一定要让学生明白“观察实验现象（一对或两对相对性状的杂交实验）→假说（对分离现象或自由组合现象）的解释→演绎（根据解释进行实验推导，也就是计算测交实验的结果）→验证（对分离现象或自由组合解释的实验验证）→总结并提出规律（后人把孟德尔的遗传实验的规律总结为分离定律和自由组合定律），形成一条清晰的科学探究过程。这样做可以让学生很容易抓住本章的主旨，抓住本节课的重难点，当然最重要的还是体验遗传规律的提出所包含的科学方法，所以生物科学史的教学最重要的是《课标》，从真正以生为本的角度组织教学。

2． 结合《考纲》说明，做到有的放矢。

如《现代生物进化理论的主要内容》中，思考与讨论中列举了“用数学方法讨论基因频率的变化”，给出了“昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能够自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对翅色这一相对性状没有作用”等条件，这些条件的给出和后面的计算都是符合哈代——温伯格平衡定律的，如果学生能知道这一定律及其应用范围，了解其提出的背景等知识，解答高考题的时候就不会手忙脚乱的，反而变得更加游刃有余了。

3．适当真题练习，做到规范答题。

2013年安徽理综卷第31题第（2）小题，一个处于平衡状态的群体中a基因的频率为q。如果Ⅱ2与一个正常男性随机婚配，他们第一个孩子患病的概率为_________。如果第一个孩子是患者，他们第二个孩子正常的概率为___________。如图1、图2和图3所示。

题目中就隐含了哈代——温伯格平衡定律的信息，如果知道这一个科学史的内容和相关公式，结合题干分析就很容易得到正确答案，这是生物学科知识的合理拓展，不是超纲题。需要教师既要在课堂教学中适当拓展知识，又要指导学生规范答题，提高考试成绩。

四、教学反思

无论从科学素养培养，科学知识的延伸，还是从解决实际问题，生物科学史料都是对基础知识非常好的补充。对教师而言，对科学史的理解和把握，能够将教材所呈现的生物学知识系统化，能够给学生一个更加清晰的知识脉络，能够从高中学生的认知特点、思维方式出发进行有针对性地思维品质的培养，能够把握生物学科素养培养的特点，以生为本的角度实施教学。对于学生而言，了解生物科学史则能更好地培养其学习生物学科的兴趣，激发对生命规律的探究欲，从生命科学发展的规律出发，系统地了解人类社会对生物学的探究过程，并从动物学、植物学、细胞生物学、分子生物学、遗传学、生物物理学、生物化学和生态学等其分支学科中发现兴趣所在，对进一步学习深造都有一定的启发和激励作用。因此，我们应该加强对生物科学史的教学探索和理解应用。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定：《普通高中生物课程标准（实验）》，人民教育出版2003年版，第4页、第36页。

[2]郑丹  俞如旺：《一道高考生物学试题的阅卷统计与分析》，《中学生物教学》2015年第5期，第61～63页。

[3] [美]落伊斯•N.玛格纳 著，刘学礼 主译：《生命科学史》，上海人民出版社2009年版，第371～378页。