发挥生物学史的德育功能 塑造学生高尚的科学精神

钮明华

在新课程标准颁布后的人教版高中生物教材中出现了不少生物学史的介绍，从酶本质的探索、光合作用的发现过程到DNA双螺旋结构的产生、促胰液素的发现，等等。科学史的加入不但丰富了教材的内容，更重要的是通过对科学史的了解，学生可以体验当时科学家是如何进行科学探究的，培养他们从事科学研究的基本技能和素养，激发他们今后从事科学研究的兴趣。

1 沃森和克里克发现DNA双螺旋结构——创新及团队协作的重要性

这是人教版高中生物必修二《遗传与进化》中一个非常经典的科学史教育。笔者在讲授相关知识的时候不再像以前那样直接将沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型展示给学生，逐条讲述DNA结构的特点，要求学生记忆，而是展示当时从事此项研究的三个主要团队的情况：第一组是美国著名化学家鲍林，1931年就将量子力学用于化学领域，阐明了化学键的本质，这使他后来获得了1954年诺贝尔化学奖。1950年，他首先阐明并发现了氨基酸链的α螺旋状结构。此后，鲍林又投入了DNA结构的研究。他是最早认定DNA分子具有与氨基酸链类似的螺旋结构的科学家，而且做研究的环境最优越。但他错误地认为DNA分子是由三股螺旋组成的。

英国女生物学家富兰克琳是最早认定DNA具有双螺旋结构的科学家，并且运用X射线衍射技术拍摄到了清晰而优美的DNA照片，为探明其结构提供了重要依据，她还精确地计算出DNA分子内部结构的轴向与距离。而英国生物物理学家威尔金斯则计算出DNA分子螺旋的直径与长度。他们二人还对DNA分子的结构作出了确切而关键性的描述：磷酸根在螺旋的外侧，碱基在螺旋内侧。

英国剑桥大学国王学院1946年就设立了DNA结构研究室，第二个团队富兰克琳与威尔金斯拥有充足的经费和先进的技术设备，他们与成功地建立DNA双螺旋结构模型只有咫尺之遥，但却未能跨出最后也是最关键的一步。这一方面是因为他们认为探索DNA结构的惟一途径是使用晶体学和数学计算的方法，拒绝采用建立结构模型的方法；另一方面是由于人际关系等方面的因素（当时在科学领域存在歧视女性的风气，包括威尔金斯本人）。

第三组就是沃森和克里克。在三组DNA结构研究人员中，沃森和克里克资历最浅（1951年开始从事相关研究时，沃森才23岁，克里克也不过35岁），知识与经验最缺乏，也没有进行过相关的实验，但他们却在这场科学竞赛中赢得了胜利。他们既吸收了鲍林利用模型构建的方法来研究问题，又从富兰克林那儿获得了DNA结构所需的许多数据，并且从查哥夫处了解到在DNA中4种碱基的含量：腺膘呤与胸腺嘧啶的数量相等，鸟膘呤与胞嘧啶的数量相等。

当学生了解到相关历史背景之后，教师一方面鼓励他们自主组建DNA的双螺旋结构模型，另外一方面在回顾这段历程之后，要求学生就这些科学探索过程的成功与失败进行反思。许多学生在课上和课后都表达了这样的看法：① 年龄大和资历深并不是科学研究的优势，有时反而是劣势；② 团队成员之间的协作非常重要；③ 科学研究既要能及时搜集大量的信息资料又要对这些信息进行分析加以扬弃，并注入自己的思想才是创新；④ 科学研究竞争非常激烈。其中对团队协作在科学研究中的重要性深有体会。

这堂课，传统的教学要求就是要求学生能够掌握DNA双螺旋结构的要点，在转换教学思路和模式之后，学生对DNA双螺旋结构的要点掌握依旧牢固，同时体验到了科学研究过程中的成功的关键与失败的原因，并得出了自己的见解，一举两得。

2 达尔文与自然选择学说——人文与科学之间的调和

高中生物必修二《遗传与进化》第六章第一节现代生物进化理论的由来一文中112页思考与讨论环节中有这样两个问题：19世纪末严复、梁启超等以达尔文自然选择学说中“物竞天择、适者生存”的观点，作为唤醒同胞救国图强的警钟。这一做法在当时积贫积弱的中国起到了什么作用？有一本普及进化知识的英文书《Evolution》（Dylan Evans & Howard Selina著，英国出版）中写道：“Science aims to discover facts，but leaves us free to choose our own values.”你同意这样的观点吗？作者为什么要在本书的最后一页写这句话？

这节课的教学目标有以下4个：

（1） 举例说出达尔文之前，人们是怎样看待生物进化的；（2） 概述达尔文的自然选择学说的主要内容；（3） 评述达尔文自然选择学说的贡献和局限性；（4） 探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。

教师在讲授时通常对于前3个目标的达成度很认同，但往往会忽略第4个教学目标。而这恰恰是能够对学生价值观培养的很好的例证。许多学生从小受到的教育使他们形成了这样的价值观：必须在竞争中获得胜利，否则就是失败（在笔者的调查中72%的受调查高中学生认同这样的观念）；符合主流的思想和想法就是正确的，不符合的就一定是错误的。

诚然，第一个问题人们很容易形成共识，“物竞天择”，落后就要挨打，甚至被消灭，一直在提醒每个中国人要自强。但是当我们的国家日益强大起来以后应该怎么做？难道还是和当年的西方列强一样用武力和不平等条约去榨取相对落后的国家和民族？作为一个负责任的大国的再次崛起，我们应该也必须走和平的道路，走和世界各国共同发展的道路。从个人角度出发，当你属于弱势群体中的一员时要努力向上，当你成为强势群体中的一员，比如在同学中威信较高，担任学生干部时，如何对待相对落后的同学？当你作为一个健全人在残疾人面前应当怎样做才能既体现出你的友善又不会伤害到他的自尊？这些问题很多学生事前并没有较多的考虑，甚至有学生根本没有想到过。所以当这样的情况出现在学生面前时，他们有些手足无措。笔者所在学校的学生中有肢体残疾的，有白化病的，面对这样的同学，健全的学生表现各不相同，有的能够伸出援手，有的却在背后议论。生物学科的教师应当在恰当的时候表明自己的立场，教育学生如何正确对待他们。

第二个问题的参考答案是：虽然科学否定了上帝造物说，但并不意味着排斥相关的宗教信仰。作者之所以在书的最后一页写这句话，与所在国家的社会文化背景有关。笔者班上有位学生在周记当中提到她澳大利亚回来探亲的表妹，当得知有人骑车撞伤了一只野猫后径自回家对那只猫不闻不顾的事情时，表现出来的吃惊和愤怒让自己无法理解。笔者告诉这位学生，如果在澳大利亚撞上的是一条狗，你表妹可能因此而报警，将肇事者告上法庭。这件事中学生和她表妹的反应截然不同，原因既包涵了西方人文教育对待生命的重视，也反映出东西方文化上的差异。90后的中学生以后与国外接触的机会比前辈们多得多，如果因为不了解其他国家、民族的文化，不尊重其他国家和民族的文化，他们将无法与之交流，更不可能与之共同发展。

3 促胰液素的发现——有反思才有进步

人民教育出版社出版的高中生物必修三《稳态与环境》第二章第二节通过激素的调节一文中提到了促胰液素的发现史。其中提到了巴普洛夫，他因为过分相信了神经调节的作用得出与沃泰默一样的结论：胰液分泌的调节只存在神经调节。而斯他林和贝利斯却不迷信权威，独辟蹊径发现了其中的化学调节物质（就是现在所说的激素），从而提出了生命活动的激素调节。当巴普洛夫得知这一消息后非常懊恼，深深地自责：“自然，人家是对的。很明显，我们失去了一次发现真理的机会！”

学生从很多地方，包括成年人、书本、网络等途径了解了许多关于成功的例子，潜移默化中，想当然认为什么事最终都能成功，哪怕是遭受到一些困难，最终总是成功的。所以有些学生能够很容易接受成功却无法接受失败，哪怕是一些小挫折。笔者去年班上有这样一位学生，期中考试成绩班级第2名，比他后排的同学高出许多，但期中考试之后，后排的同学奋起直追，几次小测验都超过了他，他产生了比较强烈的危机感，就向笔者抱怨自己做作业太慢导致比同学复习时间减少了，希望老师能够准许他不上通用技术等所谓副科，以便抽出时间来认真复习迎接期末考试。笔者和他进行一番交流，使他懂得了努力学习是对的，但是人应该全面发展，不能以牺牲学习所谓副科的时间来专门投入所谓主科的学习。同学之间学习上有竞争是好事，但不要太看重排名，而应该多关注自己是否已经将相关的知识和能力掌握好了。单纯的说教效果不会太好，所以笔者就把巴普洛夫的例子继续讲述给他听：1902年的失败应该说给巴普洛夫的打击很大，因为他在动物消化方面一直是世界级的权威，并因相关研究而拿到了诺贝尔医学及生理学奖。但是他并没有因此而骄傲，并转而向对动物行为及心理方向的研究，从1903年起连续30年运用“条件反射”方法研究了动物的行为、心理活动。由此他提出了人有第一和第二两个信号系统的思想，认为人除了有第一信号系统，即对外部世界的映象产生直接反映之外，还有第二信号系统，即引起人的高级神经活动发生重大变化的语言和符号反映功能。在此基础上他建立了高级神经活动的新学说。第一、第二信号系统的学说是否正确还值得继续研究，但是他遇到挫折后敢于直面，反思自己的问题，奋发努力，才有了更大的成就。

科学史进入中学生物教学并不是新课程的首创，在这之前更多的是强调通过科学史的学习了解相关的生物学知识和技能，对科学史中人文精神的探索极少涉及，所以科学史的教育仅仅成为生物学知识和技能学习的工具。而通过上述例证，不难看出科学史的教育加入人文关怀的理念，不仅能够同样达到帮助学生掌握相关生物学知识和技能的目的，更能够让学生从中汲取人文精神的养料。通过这样的学习，不仅是把学生领入科学的殿堂，更是向把他们培养成科学家或者说是有科学素养的人的方向努力。