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摘 要： 生物科學(xué)史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極興趣，又能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的收集和處理生物信息的能力、分析問題和解決問題的能力、掌握學(xué)習(xí)生物學(xué)的科學(xué)方法，同時更能培養(yǎng)學(xué)生形成不畏艱險、
摘要：生物科學(xué)史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極興趣，又能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的收集和處理生物信息的能力、分析問題和解決問題的能力、掌握學(xué)習(xí)生物學(xué)的科學(xué)方法，同時更能培養(yǎng)學(xué)生形成不畏艱險、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。
關(guān)鍵詞：生物科學(xué)史,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)方法
生物科學(xué)是建立在實驗基礎(chǔ)上的一門自然科學(xué)，現(xiàn)代生物科學(xué)的發(fā)展，是生物科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、等科學(xué)之間相互交叉、滲透和相互促進(jìn)的結(jié)果。隨著生物科學(xué)的發(fā)展，生物科學(xué)向人們展示美好的未來，它將成為21世紀(jì)領(lǐng)先的學(xué)科之一。我們在學(xué)習(xí)生物學(xué)科時，應(yīng)在前人研究的基礎(chǔ)上，善于發(fā)現(xiàn)問題，研究問題，解決問題。不僅要重視生物學(xué)知識的學(xué)習(xí)，還要重視學(xué)習(xí)和體驗生物科學(xué)研究的過程，并且從中領(lǐng)會生物科學(xué)的研究方法。
《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》也明確指出，改變課程實施過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，保證學(xué)生自主性、探索性的學(xué)習(xí)落到實處，確立學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生積積極主動地學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成學(xué)習(xí)中不斷提出問題、解決問題的探索過程。
新課程標(biāo)準(zhǔn)對生物學(xué)能力的要求是初步學(xué)會探究生物科學(xué)的一般方法，發(fā)展學(xué)生提出問題、做出假設(shè)、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達(dá)和交流的科學(xué)探究能力。在科學(xué)實踐中發(fā)展合作能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，初步具有收集和利用課內(nèi)外的圖文資料及其他信息的能力。生物學(xué)能力在教學(xué)中如何培養(yǎng)呢?本人認(rèn)為生物科學(xué)史在教學(xué)的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科學(xué)史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極興趣，又能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的收集和處理生物信息的能力、分析問題和解決問題的能力、掌握學(xué)習(xí)生物學(xué)的科學(xué)方法，同時更能培養(yǎng)學(xué)生形成不畏艱險、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。在生物發(fā)現(xiàn)史教學(xué)中,采用多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，并收集有關(guān)的信息材料，課堂教學(xué)中針對學(xué)生收集到的材料，有的問題鼓勵學(xué)生課后繼續(xù)查閱，共同討論加以解決，與課堂有關(guān)的內(nèi)容加以肯定，導(dǎo)入教學(xué)。
生物學(xué)史有的既體現(xiàn)了學(xué)生收集和處理信息的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，又能鍛煉學(xué)生研究問題的科學(xué)分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的推理、歸納能力以及學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)造力，還能使學(xué)生養(yǎng)成不畏艱險、持之以恒的科學(xué)精神。如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程等。
總結(jié)人們的認(rèn)識過程：
發(fā)現(xiàn)問題→提取物質(zhì)→物質(zhì)本質(zhì)→得出定義→補(bǔ)充完善(完整理論)
(1773年)(1836年)(1926年)(20世紀(jì)30年代)(80年代)
通過學(xué)習(xí)酶的發(fā)現(xiàn)，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。使學(xué)生明確科學(xué)家對酶的認(rèn)識是不斷發(fā)展的。科學(xué)具有開放性，引導(dǎo)學(xué)生要用開放的觀點、發(fā)展的眼光對待所學(xué)的知識,鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中勤于思考，敢于質(zhì)疑，勇于探索。
光合作用的發(fā)現(xiàn)：
早在公元前3世紀(jì)，古希臘亞里士多德就提出土壤是構(gòu)成植物組分的觀點。這一觀點統(tǒng)治西方將近2000年。這也是人們對光合作用的最早的認(rèn)識。
1648年，海爾蒙特的盆栽柳樹實驗證明樹木的重量增加來自雨水而非土壤。世界各地生物課本都會提到這一段記載。他所做的柳樹實驗說明光合作用過程中有水的參與，也是生物研究上劃時代的工作。向傳統(tǒng)的認(rèn)識提出了新的挑戰(zhàn)，為人們的研究提出了方向。
1771年，普利斯特利通過實驗發(fā)現(xiàn)，植物可以更新空氣。但是，他并不知道更新了空氣中的哪種成分，也沒有發(fā)現(xiàn)光在這個過程所起的關(guān)鍵作用。問題的研究進(jìn)一步深化，問題更加具體化。
1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯(Jan Ingenhousz)重復(fù)了上述實驗，并進(jìn)一步證實光照是這一實驗成功的秘訣，即光照是植物放氧的先決條件。
1782年，日內(nèi)瓦教師塞尼比爾(J.Senebier)發(fā)現(xiàn)經(jīng)煮沸過的水中放入綠葉時，即使光照充足也不能收集到氧氣。只有在水中通入CO2后，才能看到氣泡(O2)出現(xiàn)。因此，他認(rèn)為植物在光照下，為了產(chǎn)生O2就必須有CO2的存在，O2是來自CO2的。指出CO2是光合作用的原料，氧氣是產(chǎn)物，而且CO2也是產(chǎn)物氧氣的來源。
1804年，法國科學(xué)家德·索敘爾(de Saussure)通過定量植物所吸收的CO2，釋放的O2及植物體的增加量發(fā)現(xiàn)，綠色植物在陽光照射下，用CO2與H2O在植物體內(nèi)合成有機(jī)物質(zhì)，并產(chǎn)生與CO2大致相等體積的O2。他提出，CO2和H2O是植物體有機(jī)物質(zhì)的來源。即兩者是光合作用的原料。
1864年，德國科學(xué)家薩克斯用天竺葵做材料實驗得出結(jié)論：天竺葵的葉子在光下制造了淀粉，同時也說明光合作用需要光，產(chǎn)物為淀粉(糖類)。
1880年，美國科學(xué)家恩格爾曼用水綿進(jìn)行實驗說明：氧是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。有力地說明氧氣是光合作用的產(chǎn)物，葉綠體是光合作用的場所。
1937年，英國科學(xué)家希爾(Hill)將離體的葉綠體加到具有適當(dāng)氫受體(A)的水溶液中，光照后放出氧氣，此反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。氫受體有2，6—二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等。說明氧氣是水的光解過程產(chǎn)生的，為人們研究光合作用產(chǎn)物氧氣的來源提出了新的見解。
1939年，美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行探究實驗有力地證明光合作用釋放的氧氣來自水。
根據(jù)科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程歸納出光合作用的定義和反應(yīng)式。
光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過程。即：
光能
CO2 + H2O﹡→(CH2O)+O2﹡
葉綠體
通過對幾個光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個經(jīng)典實驗的分析、討論，使學(xué)生感受到科學(xué)發(fā)展的艱難、科學(xué)方法的重要，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗，分析實驗結(jié)果的能力。
有的發(fā)現(xiàn)史既能通過對科學(xué)家實驗的分析培養(yǎng)學(xué)生探究問題的能力，使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，又能使學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，解釋一些實際問題和現(xiàn)象，增強(qiáng)知識面的應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，促進(jìn)學(xué)生積積極主動地學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成學(xué)習(xí)中不斷提出問題、解決問題的探索過程。如生長素的發(fā)現(xiàn)過程、DNA是遺傳物質(zhì)的證明等。
生長素的發(fā)現(xiàn)歸納：
(1)胚芽鞘的感光部位是胚芽鞘尖端。
(2)生長素產(chǎn)生于胚芽鞘的尖端。
(3)胚芽鞘的彎曲部位(生長素的作用部位)是尖端以下部位。
師生共同回顧生長素的發(fā)現(xiàn)過程，得出探究問題的方法過程：
設(shè)計實驗→提出假說(推論)→實驗驗證→得出結(jié)論
生長素的發(fā)現(xiàn)過程在生命科學(xué)史上具有一定的代表性，它前后歷時幾十年，凝聚了眾多科學(xué)家的心血和智慧，通過一系列的實驗從一定程度上反映了科學(xué)探究的一般方法，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新意識和實踐能力是一個非常好的素材。新課程標(biāo)準(zhǔn)和近年來高考試題中一個導(dǎo)向性變化，就是對學(xué)生實驗設(shè)計能力明確提出了要求。學(xué)生是通過親身實踐獲取的直接經(jīng)驗，從中初步學(xué)會科學(xué)方法，培養(yǎng)培養(yǎng)方法，培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度以及思維的新穎性與獨(dú)特性等創(chuàng)新思維的品質(zhì)。
DNA是遺傳物質(zhì)的證明：
理論依據(jù)：通過對與生物傳宗接代有關(guān)的生理作用有絲分裂、減數(shù)分裂及受精作用和生物的個體發(fā)育等分析可知，染色體具有一定的穩(wěn)定性且能由親代傳遞給子代的特點，說明染色體與生物的遺傳有重要的關(guān)系，而染色體的組成是DNA和蛋白質(zhì)。DNA在染色體上的含量相對穩(wěn)定，而蛋白質(zhì)的含量不是很穩(wěn)定，因此，與遺傳有關(guān)的是DNA而不是蛋白質(zhì)。
要充分說明DNA是遺傳物質(zhì)，必須通過實驗才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。想辦法把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地、直接地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用，這是研究問題的方法和思路。
直接證據(jù)：實驗驗證
1928年，英國科學(xué)家格里菲思的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，說明無毒性的R型活細(xì)菌知與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌，這些轉(zhuǎn)化的S型細(xì)菌的后代也是有毒性的S 型細(xì)菌，即這種性狀的轉(zhuǎn)化是可遺傳的。沒有指出轉(zhuǎn)化的實質(zhì)即遺傳物質(zhì)是什么，但給人們對遺傳物質(zhì)的研究提出了實驗的方法和思路，加快了科學(xué)發(fā)展的步伐。
美國科學(xué)家艾弗里和和他的同事經(jīng)過十幾年的研究，在1944年發(fā)表了他做的轉(zhuǎn)化實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，并且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。如果用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取的DNA，使DNA分解，就不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。體現(xiàn)實驗的設(shè)計思路，但是人們在理解此實驗的過程中有一定的懷疑，問題關(guān)鍵是DNA和蛋白質(zhì)是否完全分開。
1952年，赫爾希和蔡斯用同位素標(biāo)記法做的噬菌體侵染細(xì)菌的實驗表明：在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。也就是說，子代噬菌體的性狀是通過親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。實驗材料的結(jié)構(gòu)和同位素示蹤法技術(shù)的運(yùn)用，解決了轉(zhuǎn)化實驗中的疑惑，使實驗結(jié)果更加有說服力。
格里菲思的實驗的不足之處，他并不知道轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)。艾弗里的不足之處是，說服力不是很強(qiáng)，人們還是以懷疑的眼光看待這個實驗的，有人爭辯說，轉(zhuǎn)化是DNA中蛋白質(zhì)不純的結(jié)果，蛋白質(zhì)才是有作用的因素。理解它要有一定的理論基礎(chǔ)。而噬菌體侵染細(xì)菌的實驗根本就不存在上述問題，它是最有力的直接證據(jù)。用研究采用的“同位素標(biāo)記法”來說明。這樣符合科學(xué)研究的過程，可以很自然地導(dǎo)出DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論，使學(xué)生容易接受，并且能使學(xué)生受到科學(xué)方法教育。
研究問題的方法：
理論推斷→實驗驗證→轉(zhuǎn)化實驗→侵染細(xì)菌實驗→得出結(jié)論
(理論結(jié)論) (實驗思路) (初步證明) (有力證明) (統(tǒng)一認(rèn)識)
通過探究DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程，使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度以及對真理不懈追求的科學(xué)精神，使學(xué)生懂得人類對事物的認(rèn)識是不斷深化和完善的，使學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)家實驗設(shè)計的科學(xué)思路、遵循的實驗設(shè)計原則和采用的一些科學(xué)方法，并培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和初步研究能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的方法和過程。
根據(jù)新課程理念，當(dāng)今生物教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等科學(xué)素養(yǎng)，生物科學(xué)史是生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)方法、科學(xué)精神等科學(xué)素養(yǎng)的良好素材，因此，“以探究科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程來學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法”是生物教學(xué)的重點，在生物教學(xué)過程中，通過生物科學(xué)史的教學(xué)注重實驗過程的探究與科學(xué)方法的學(xué)習(xí)相結(jié)合，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中，得到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練。
