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[摘 要] 生物科学史对学生的教育功能早就被人们所认知，在课堂教学中进行生物科学史教育，是提高学生科学素养的有效途径。而传统的科学史课堂教学达不到预设的理想效果。本文结合自己多年的教学经验，以人类对遗传物质的探索过程中的“DNA是主要的遗传物质和DNA分子的结构”科学史为例，剖析课堂教学中如何有效实施科学史教学。
[关键词] 科学史 教育 优化 课堂教学
生物科学史教育对于实现《课标》理念具有重要意义，这是由生物科学史的内涵所决定的。生物科学史既包括科学家对生命现象的研究过程，又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度；既包括生物学理论和方法的形成演变，又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。新课标理念之一就是提高学生的科学素养，在教学建议中明确指出注重生物科学史的学习，因此通过充分发挥科学史的教学价值也是行之有效的途径之一。
1、科学史在新课标中的重要性
《普通高中生物课程标准》中明确指出“要注重生物科学史的学习”。 包含生物科学史的内容反复出现在课标的内容标准中，例如，生物必修1：分子与细胞模块中的 “分析细胞学说建立的过程”、“细胞膜的流动镶嵌模型的建构”、“说明光合作用以及对它的认识过程”；生物必修2：遗传与进化模块中的“总结人类对遗传物质的探索过程”、“分析孟德尔遗传实验的科学方法”；生物必修3：稳态与环境模块中“概述植物生长素的发现和作用”等内容。高中生物新课程教科书编写亮点之一就是增加了许多有关生物科学史的史例，甚至有些章节如必修2中遗传章节完全按科学史上对人类对遗传物质的探索过为主线来组织编写教材的各节内容，这样编写的目的是想再现知识的发生过程，力图使生物学传统结论式教学转向过程式教学，以达到既传授知识又能达到培养学生科学思维的目标。
2、科学史教学中常遇到的问题
传统的科学史教育，往往是把科学史作为一种知识卡片附加在教学内容上，教师往往以故事叙事的方式进行教学，对通过科学过程发展学生的认识能力重视不够，没有真正深入挖掘科学史的特殊教育价值来实现教学三维目标，反而让学生对科学史教学产生泛味枯燥感。如在讲授光合作用发现过程史时，如果没有从实验设计的变量，实验设计的原则，实验方法等方面挖掘组织探究式教学，只是按照科学上发现光合作用的时间顺序来介绍发现光合作用的几个简单的科学实验时，学生就会觉得无趣，因为有些结论在初中已经知道。
3、科學史教学方法的构建
建构主义理论认为，知识不是被动地接受而是由认识主体积极地构建；强调学生学习的主动性和自主性，重视学生的已有知识对学习的影响，提倡学生之间、师生之间的交流与对话，通过讨论、争辩形成统一的认识。要求课堂尽量让学生有时间和机会表达自己的见解，提出自己的观点。科学史教学自然会涉及到这方面的问题，例如，问题是怎样产生的？如何提出问题的解决方法？结论是在什么基础上形成的？当时及以后有没有人对这一结论提出异议等等。科学教育的本质就在于培养学生的理性怀疑精神和科学创新能力，只有将学生的观念与科学史中科学家的观念相互交融，进行跨越时空的对话，理解科学的本质，才可能建构科学观念。
以DNA是主要的遗传物质例析实施科学史教学过程设计
结合建构主义和新课标探究式教学理念，经过教学反复实践总结，进行有效科学史教学设计应包括以下6个环节：
(1) 提供科学争论主题（或演示某一自然现象） 教师上课一开始，就给学生提供历史上科学争论主题（或就给学生演示某一自然现象）。20世纪中叶，科学家发现染色体和遗传有关，而组成染色体的由蛋白质和DNA，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。如果你是科学家，选什么实验材料研究好？必须指出的是，向学生揭示的某一自然现象必须是以往科学家在历史上进行理论研究的问题。学生通过观察思考，由此产生一个需要解决的问题，既能引起学生的好奇心，又能促使学生利用科学史资源进行进一步的探究。
(2)头脑风暴发散思考 教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(解释)。为了促使学生提出各种不同的观点，可采用“头脑风暴法”(即由发散性思维产生的各种方法)，激发学生的想像力，促使学生各抒己见，如果你是科学家你会选择什么样的实验材料来研究？真核细胞、原核细胞还是病毒？能否找到只有蛋白质和DNA的生物？你会怎样开展实验研究？使学生以一种移情的方式，设身处地地体验历史上科学家的探究与思考。
(3)学习史料自我对比 介绍早期科学家关于这一现象的思考与实例，作为学生研究的参照系；举例说明当时其他科学家的不同观念；引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史局限性。艾弗里是以肺球链球菌作为研究人类传染病的模型来研究致病现象；如果你是当时的艾费里，为何会想到证明转化因子是什么物质的问题？赫尔希和蔡斯则是利用噬菌体作为研究生命遗传现象的模型。以噬菌体这一结构简单、便于操作的生物体为模型，充分体现了生物学研究中简化还原的思想。如果你是当时的赫尔希和蔡斯，你接下来会怎么做？
(4)设计实验探究体验 教师将学生分组，要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点，设计实验进行检验。让学生认识到，对同一自然现象可能有不同的解释，可以用实验检验这些观点(假设)，激发学生的想像力和创造力。1928年格里菲思通过肺炎双球菌在小白鼠身上实验得知S型菌中存在转化因子，但这种转化因子究竟是什么物质呢？如果你是艾费里，接下来你会怎么想？让学生发散思考，怎样探明转化因子是什么物质的疑问。引导学生明确思路：“想办法将蛋白质和DNA真正区分开，分别观察蛋白质和DNA的作用”。由于肺炎双球菌的体外转化实验DNA提取不纯，影响了实验结果的可信度。对于蛋白质和DNA谁是遗传物质的问题，如何进一步进行探究？ 学生分组以噬菌体为材料分组设计实验，教师巡回指导。选择有代表性的两个小组进行成果发布，征求全班意见以进一步改进。教师提问：如何实现对DNA和蛋白质分别跟踪？学生通过讨论，决定将同位素标记法引入实验设计，提高了实验方案的可行性。教师提问：如何实现同位素标记？各小组讨论，提出对噬菌体的DNA和蛋白质分别进行同位素标记的可行办法。教师继续组织讨论，两种同位素是否都标记在一个噬菌体上还是要分组实验？要求学生对两种设计方案进行比较，找出它们的区别和联系。 (5)体会科学方法和科学精神。通过这两个科学实验的学习，你有什么启发和心得？让学生各抒己见，畅谈自己的感想和体会。通过两个实验比较，使学生认识到实验的严密性与逻辑的严谨性和科学研究的多维性。围绕某个问题的科学研究往往不只是从一个角度展开的，一个观点的证实往往需要多方面证据的共同支持。艾弗里改进提纯转化因子的实验，将杂质氨基酸的含量减少到万分之二，赫尔希和蔡斯的实验中进入细菌的蛋白质的含量约百分之一，都是试图排除蛋白质在实验过程中起到遗传作用的可能性。事实上，无论是埃弗里还是赫尔希和蔡斯的实验，都没能完全排除蛋白质对结果的影响。但是，其他相关实验证据的支持使这一疑点得以消除。引导学生从人文角度分析，领略科学史中蕴涵着丰富的精神养料。埃弗里提纯转化因子花了十年左右的时间，而当他最终将结果发表时，却不被接受。八年之后，其科学价值才被承认。事实上，科学史已不止一次地表明，超越时代的科学发现注定难以为那个时代所接受。而正是在这样的逆境中，科学大师的精神、气质才得以凸现，给人以心灵的震撼与冲击；也正是在这样的曲折中，科学不迷信权威，科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例，或许能使学生终生难忘，给学生以人生境界的润泽与点化。
4、實施科学史课堂教学反思
4.1根据教学目标需求，选择编辑科学史素材
虽然新课标明确提出要注重科学史的教学和学习，但在新教材编写中由于篇幅、容量等方面的原因，并没有完全把相关的科学史都写入教材，但对课堂教学目标的达成却相当重要的史料事件，教师就有必要在课前，根据符合本节课堂教学目标的要求，通过多种途径搜集相关的科学史的文本素材和图像素材，对搜集到的相关科学史素材内容进行精心选择和适当整理编辑，突出其主题和关键事件，展示给学生，以作教材的补充，为教学服务。
4.2根据教学目标需求，侧重不同的教学价值
科学史的教育教学功能是多方面，其中蕴含着科学知识、科学方法和科学精神，在课堂教学中必须要根据教学目标需求，侧重发挥符合本节教学目标的某方面教育教学价值功能，以有利于达成教学目标，切不可为讲科学史而讲科学史，或喧宾夺主、木末倒置。如在介绍艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验时，要重点突出科学实验的严密性与逻辑的严谨性等科学方法的教育功能的一面。如在介绍DNA双螺旋结构模型创建科学史时，要重点突出发挥科学精神的德育教育功能，重点介绍沃森、克里克不畏艰苦失败克服了一个又一个困难勇于探究的科学精神和相互鼓励、精诚合作的精神，同时介绍威尔金斯和富兰克林等科学家对DNA双螺旋结构模型的建立所提供的帮助，使学生懂得合作的重要，形成在合作中学习、在合作中提高的意识。
参考文献
[1]常海波 让生物科学史走进课堂 [J] 科学教育，2007年第1期
[2]刘恩山 生物教育研究方法与案例 [M] 高等教育出版社，2008年9月
[3]李高梅 将生物科学史融入课堂教学应注意的问题 [J] 生物学教学，2011年第6期
[4].吴兢勤 高中生物学教材中生物科学史教育的整合 [J] 课程?教材?教法 2010年4月
[关键词] 科学史 教育 优化 课堂教学
生物科学史教育对于实现《课标》理念具有重要意义，这是由生物科学史的内涵所决定的。生物科学史既包括科学家对生命现象的研究过程，又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度；既包括生物学理论和方法的形成演变，又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。新课标理念之一就是提高学生的科学素养，在教学建议中明确指出注重生物科学史的学习，因此通过充分发挥科学史的教学价值也是行之有效的途径之一。
1、科学史在新课标中的重要性
《普通高中生物课程标准》中明确指出“要注重生物科学史的学习”。 包含生物科学史的内容反复出现在课标的内容标准中，例如，生物必修1：分子与细胞模块中的 “分析细胞学说建立的过程”、“细胞膜的流动镶嵌模型的建构”、“说明光合作用以及对它的认识过程”；生物必修2：遗传与进化模块中的“总结人类对遗传物质的探索过程”、“分析孟德尔遗传实验的科学方法”；生物必修3：稳态与环境模块中“概述植物生长素的发现和作用”等内容。高中生物新课程教科书编写亮点之一就是增加了许多有关生物科学史的史例，甚至有些章节如必修2中遗传章节完全按科学史上对人类对遗传物质的探索过为主线来组织编写教材的各节内容，这样编写的目的是想再现知识的发生过程，力图使生物学传统结论式教学转向过程式教学，以达到既传授知识又能达到培养学生科学思维的目标。
2、科学史教学中常遇到的问题
传统的科学史教育，往往是把科学史作为一种知识卡片附加在教学内容上，教师往往以故事叙事的方式进行教学，对通过科学过程发展学生的认识能力重视不够，没有真正深入挖掘科学史的特殊教育价值来实现教学三维目标，反而让学生对科学史教学产生泛味枯燥感。如在讲授光合作用发现过程史时，如果没有从实验设计的变量，实验设计的原则，实验方法等方面挖掘组织探究式教学，只是按照科学上发现光合作用的时间顺序来介绍发现光合作用的几个简单的科学实验时，学生就会觉得无趣，因为有些结论在初中已经知道。
3、科學史教学方法的构建
建构主义理论认为，知识不是被动地接受而是由认识主体积极地构建；强调学生学习的主动性和自主性，重视学生的已有知识对学习的影响，提倡学生之间、师生之间的交流与对话，通过讨论、争辩形成统一的认识。要求课堂尽量让学生有时间和机会表达自己的见解，提出自己的观点。科学史教学自然会涉及到这方面的问题，例如，问题是怎样产生的？如何提出问题的解决方法？结论是在什么基础上形成的？当时及以后有没有人对这一结论提出异议等等。科学教育的本质就在于培养学生的理性怀疑精神和科学创新能力，只有将学生的观念与科学史中科学家的观念相互交融，进行跨越时空的对话，理解科学的本质，才可能建构科学观念。
以DNA是主要的遗传物质例析实施科学史教学过程设计
结合建构主义和新课标探究式教学理念，经过教学反复实践总结，进行有效科学史教学设计应包括以下6个环节：
(1) 提供科学争论主题（或演示某一自然现象） 教师上课一开始，就给学生提供历史上科学争论主题（或就给学生演示某一自然现象）。20世纪中叶，科学家发现染色体和遗传有关，而组成染色体的由蛋白质和DNA，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。如果你是科学家，选什么实验材料研究好？必须指出的是，向学生揭示的某一自然现象必须是以往科学家在历史上进行理论研究的问题。学生通过观察思考，由此产生一个需要解决的问题，既能引起学生的好奇心，又能促使学生利用科学史资源进行进一步的探究。
(2)头脑风暴发散思考 教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点(解释)。为了促使学生提出各种不同的观点，可采用“头脑风暴法”(即由发散性思维产生的各种方法)，激发学生的想像力，促使学生各抒己见，如果你是科学家你会选择什么样的实验材料来研究？真核细胞、原核细胞还是病毒？能否找到只有蛋白质和DNA的生物？你会怎样开展实验研究？使学生以一种移情的方式，设身处地地体验历史上科学家的探究与思考。
(3)学习史料自我对比 介绍早期科学家关于这一现象的思考与实例，作为学生研究的参照系；举例说明当时其他科学家的不同观念；引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件，使学生认识到科学认识的历史局限性。艾弗里是以肺球链球菌作为研究人类传染病的模型来研究致病现象；如果你是当时的艾费里，为何会想到证明转化因子是什么物质的问题？赫尔希和蔡斯则是利用噬菌体作为研究生命遗传现象的模型。以噬菌体这一结构简单、便于操作的生物体为模型，充分体现了生物学研究中简化还原的思想。如果你是当时的赫尔希和蔡斯，你接下来会怎么做？
(4)设计实验探究体验 教师将学生分组，要求学生从多种观点(或观念)中选择某种观点，设计实验进行检验。让学生认识到，对同一自然现象可能有不同的解释，可以用实验检验这些观点(假设)，激发学生的想像力和创造力。1928年格里菲思通过肺炎双球菌在小白鼠身上实验得知S型菌中存在转化因子，但这种转化因子究竟是什么物质呢？如果你是艾费里，接下来你会怎么想？让学生发散思考，怎样探明转化因子是什么物质的疑问。引导学生明确思路：“想办法将蛋白质和DNA真正区分开，分别观察蛋白质和DNA的作用”。由于肺炎双球菌的体外转化实验DNA提取不纯，影响了实验结果的可信度。对于蛋白质和DNA谁是遗传物质的问题，如何进一步进行探究？ 学生分组以噬菌体为材料分组设计实验，教师巡回指导。选择有代表性的两个小组进行成果发布，征求全班意见以进一步改进。教师提问：如何实现对DNA和蛋白质分别跟踪？学生通过讨论，决定将同位素标记法引入实验设计，提高了实验方案的可行性。教师提问：如何实现同位素标记？各小组讨论，提出对噬菌体的DNA和蛋白质分别进行同位素标记的可行办法。教师继续组织讨论，两种同位素是否都标记在一个噬菌体上还是要分组实验？要求学生对两种设计方案进行比较，找出它们的区别和联系。 (5)体会科学方法和科学精神。通过这两个科学实验的学习，你有什么启发和心得？让学生各抒己见，畅谈自己的感想和体会。通过两个实验比较，使学生认识到实验的严密性与逻辑的严谨性和科学研究的多维性。围绕某个问题的科学研究往往不只是从一个角度展开的，一个观点的证实往往需要多方面证据的共同支持。艾弗里改进提纯转化因子的实验，将杂质氨基酸的含量减少到万分之二，赫尔希和蔡斯的实验中进入细菌的蛋白质的含量约百分之一，都是试图排除蛋白质在实验过程中起到遗传作用的可能性。事实上，无论是埃弗里还是赫尔希和蔡斯的实验，都没能完全排除蛋白质对结果的影响。但是，其他相关实验证据的支持使这一疑点得以消除。引导学生从人文角度分析，领略科学史中蕴涵着丰富的精神养料。埃弗里提纯转化因子花了十年左右的时间，而当他最终将结果发表时，却不被接受。八年之后，其科学价值才被承认。事实上，科学史已不止一次地表明，超越时代的科学发现注定难以为那个时代所接受。而正是在这样的逆境中，科学大师的精神、气质才得以凸现，给人以心灵的震撼与冲击；也正是在这样的曲折中，科学不迷信权威，科学追求真理的特性才得以彻底地体现。这些鲜活的事例，或许能使学生终生难忘，给学生以人生境界的润泽与点化。
4、實施科学史课堂教学反思
4.1根据教学目标需求，选择编辑科学史素材
虽然新课标明确提出要注重科学史的教学和学习，但在新教材编写中由于篇幅、容量等方面的原因，并没有完全把相关的科学史都写入教材，但对课堂教学目标的达成却相当重要的史料事件，教师就有必要在课前，根据符合本节课堂教学目标的要求，通过多种途径搜集相关的科学史的文本素材和图像素材，对搜集到的相关科学史素材内容进行精心选择和适当整理编辑，突出其主题和关键事件，展示给学生，以作教材的补充，为教学服务。
4.2根据教学目标需求，侧重不同的教学价值
科学史的教育教学功能是多方面，其中蕴含着科学知识、科学方法和科学精神，在课堂教学中必须要根据教学目标需求，侧重发挥符合本节教学目标的某方面教育教学价值功能，以有利于达成教学目标，切不可为讲科学史而讲科学史，或喧宾夺主、木末倒置。如在介绍艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验时，要重点突出科学实验的严密性与逻辑的严谨性等科学方法的教育功能的一面。如在介绍DNA双螺旋结构模型创建科学史时，要重点突出发挥科学精神的德育教育功能，重点介绍沃森、克里克不畏艰苦失败克服了一个又一个困难勇于探究的科学精神和相互鼓励、精诚合作的精神，同时介绍威尔金斯和富兰克林等科学家对DNA双螺旋结构模型的建立所提供的帮助，使学生懂得合作的重要，形成在合作中学习、在合作中提高的意识。
参考文献
[1]常海波 让生物科学史走进课堂 [J] 科学教育，2007年第1期
[2]刘恩山 生物教育研究方法与案例 [M] 高等教育出版社，2008年9月
[3]李高梅 将生物科学史融入课堂教学应注意的问题 [J] 生物学教学，2011年第6期
[4].吴兢勤 高中生物学教材中生物科学史教育的整合 [J] 课程?教材?教法 2010年4月