对高中学生学习生物科学史的调查*

妥文清

一、科学史教学的价值和意义

科学史是描述和解释科学知识发生、发展与系统化进程的产物，其基本内容有：科学发现和发明史、科学社会史和科学思想史等[1]。学习科学史，不仅仅能使学生获得知识，还能体验科学的探究过程，在这个过程中让学生身临其境，就很容易体会到探究的乐趣；更重要的是，学生的思维得到了很好的科学锻炼，包括大胆而有根据的推测、逻辑严密的设计思路以及对误差不足的分析能力，这对于学生的情感态度与价值观的形成有积极的作用。

《普通高中生物课程标准(实验)》实施建议中强调：要注重生物科学史的学习，学习生物科学史能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科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，这对提高学生的科学素养是很有意义的[2]。

那么，面对高考的压力、有限的学习时间，高中学生学习生物科学史教学现状究竟如何呢？对比在甘肃省临夏中学进行了调查研究。

二、调查设计

1.调查目的

了解高中阶段学生对生物科学史的认知状况以及经过高中阶段的学习学生对生物科学史的掌握有没有提升。

2.调查对象

调查的对象是甘肃省临夏中学2014级(2014年入学)学生。

3.调查方法和过程

本调查采用问卷调查法，所采用问卷是根据调查目的通过查阅相关文献搜集资料借鉴其他相关论文中的调查问卷制定的。抽样方法为分层抽样、多段抽样相结合的方法，按照人数比例在2014级文科班和理科班、普通班和实验班进行分层抽样，在2015～2016学年(高二)以及2016～2017学年(高三)进行2个阶段的多段抽样进行调查。

本调查先后对学生进行2次问卷调查。第一阶段：在高二理科普通班、理科实验班、文科普通班、文科实验班分别抽取580人、64人、594人、63人。实施时间为高二第一学期末，即2016年1月。调查目的在于了解高二学习一年生物学后，学生对生物学史的认识情况。第二阶段：在高三理科普通班和理科实验班(文科班高三不开设生物学课程)按照比例抽取548人、64人。实施时间为高三第一学期末，即2017年1月。调查的目的在于了解学生经过一年后，对生物学史的理解以及相关能力是否有所提高。在第一阶段共发放调查问卷690份，回收635份，有效问卷614份，有效率为96.7%。第二阶段共发放330份，回收312份，有效问卷299份，有效率为95.8%。

三、调查结果和分析

1.第一阶段调查结果与分析

在调查的第一阶段中，对理科普通班、理科实验班、文科普通班、文科实验班4类对象就学生对生物科学史的理解情况以及学生现阶段对生物科学史的认知程度进行调查，结果如下。

(1)不同层次的学生对生物科学史的理解不同

如表1所示，对生物科学史表示清楚的学生占了多数。但是不同班级的学生之间有差异：理科与文科相比，理解生物科学史的学生显然是理科生多于文科生。分析原因，可能是文科班虽然进行生物课程的学习，但是在排课上，理科一周4节，文科一周2节，排课量少直接导致了学生对生物科学史理解程度相对较低的结果。另外一个原因，可能是生物水平测试要求低，使得不参加生物高考的文科生花费很少的时间甚至不花费时间在生物学科上，导致很多学生不理解什么是生物科学史。理科普通班与理科实验班相比，实验班由于入学选拔水平较高，学生综合素质相对较好，使得实验班学生对生物科学史的理解较普通班好。在调查问卷中，为了检验学生对生物科学史的真实感受，另设置了一个开放性问题，让受调查的学生写出他们认为的生物科学史的概念，其中，有超过七成的学生能够写出科学发展的历史、科学发展过程中有关科学家的事迹、科学发展中科学实验的过程、科学道路中科学知识的发现过程等生物科学史涵盖的内容，因此，大部分学生是能够理解生物科学史的。

表1 不同学生对生物科学史的理解情况

(2)学生在初中时对生物科学史内容的注重程度不够

学生在初中阶段对生物科学史的注意程度可用以判断学生对生物科学史的认知情况。经调查发现，有超过一半的学生在初中阶段不太注意或不注意生物科学史的内容，这一结果在理科普通班的数据是67.4%，理科实验班的数据是55.2%，在文科普通班的数据是72.8%，在文科实验班的数据是50.0%。如图1所示，可以明显观察到不同层次的学生对初中阶段生物科学史的注意程度表现出了惊人的一致性，不太注意的比例占到最大。分析其最可能的原因就是在临夏回族自治州中考是没有生物考试的，考试不考，直接导致的结果就是很多学生不重视生物的学习，甚至放弃对生物的学习，所以对教材中的生物科学史视而不见或者从来没有翻阅。通过比较发现，在初中阶段非常注意生物科学史内容的学生实验班较普通班多，这是因为临夏中学实验班的选拔是根据初中中考成绩，成绩优异的相对而言学习习惯较好，对初中生物科学史内容有较多关注。

图1 学生在初中阶段对生物科学史内容的注意情况

(3)高二阶段学生对生物科学史的认知状况

第一阶段调查时， 学生已经完成了必修1《分子与细胞》的全部课程和必修2《遗传与进化》第1、第2章的内容。结果显示，大多数学生可以完成问卷题目要求的3个有关生物科学史的科学家、事例或实验的理解，一部分学生只写出了1～2个，少数学生没有书写，学生的答案描述有的清楚明了，有的简单潦草，在统计时只要写出一个相关的关键词句或知识点，即计算在统计结果内，经统计归纳学生书写的答案中共有生物科学史内容共12个(见表2)。

表2 不同学生对生物科学史内容的熟悉情况

学生填写的关于生物科学史的科学家、事例或实验内容偏向于必修2，造成这一结果的原因是学生在受调查的时间段之前刚刚学习必修2相关内容，学生的印象是比较深刻的，符合教学事实。理科生与文科生相比，文科生几乎对前面必修1的生物科学史的内容没有任何印象，只有文科实验班的1名学生填写施莱、登施旺建立细胞学说，但是理科生对必修1的部分重点主干生物科学史内容有印象；理科普通班和理科实验班相比较，理科普通班掌握了细胞学说的学生较多，理科实验班掌握了光合作用探究历程的学生较多，这一细微的差别可以显示两类学生把握课本重点的能力，细胞学说和光合作用都是重点，但是在《考试大纲导读》中，知识内容要求掌握的是细胞学说是Ⅰ，光合作用是Ⅱ。可见，理科实验班能够更准确地把握课程的重点，从而进行有针对性的学习。

2.第2阶段调查结果与分析

调查的第二阶段中，对理科普通班、理科实验班进行调查，共设置15个生物科学史问题，其中包含第一阶段7个生物科学史问题，首先对理科普通班和理科实验班高三阶段学生对生物科学史的认知状况进行分析，其次就2个阶段中理科普通班和理科实验班的学生认知的变化进行分析。

(1)高三阶段学生对生物科学史的认知状况有所改善

整体而言，高三阶段学生对生物科学史有了更广泛的理解。分析发现，实验班学生较普通班学生掌握的生物科学史内容更为清楚。总体来看，理科普通班超过半数的学生对光合作用的探究历程、遗传学两大定律的提出、基因在染色体上的提出、DNA是遗传物质的三个实验、DNA双螺旋结构模型的构建过程、进化理论的提出、动物激素促胰液素的发现过程、植物生长素的发现过程、基因工程等9个生物科学史内容表示清楚，其中对DNA双螺旋结构模型的构建过程、遗传学两大定律的提出、DNA是遗传物质的3个实验等生物科学史内容表示非常清楚的占最多，对细胞的发现和命名、细胞膜的探索历程、细胞核功能的4个实验等单个内容表示不清楚的占最多，这个结果符合学生的认知规律，最近学习的内容较以前学习的内容熟悉度高，可见，学生在平时学习的过程中很少养成边学习、边复习的良好学习习惯，教师在平时的教学工作中也没有很好地渗透生物科学史的知识。理科实验班受调查学生对问卷中涉及的问题清楚的占九成以上，对细胞核功能的4个实验、酶的本质的发现历程清楚的分别占73.3%和73.4%，这个值小于普遍值，且理科实验班的调查问卷中，只有这两个内容有不清楚的学生，分析其原因，可能是这2个内容都是位于必修1，离问卷调查的时间较长，学生可能记忆不清，另外，这2个知识都出现在教材的“资料分析”栏目中，在教学过程中没有引起学生的注意，或者教师在讲解过程中只是作为阅读资料讲述，使得学生对这两部分知识掌握不够。

(2)学生对生物科学史的认知程度有提升

在第1阶段中最后一道开放性题目直观地检验了学生掌握的生物科学史内容，根据表2可知学生填写的关于生物科学史的科学家、事例或实验共12个，在第二阶段中设置有7个问题对第一阶段涉及的12个生物科学史内容进行了第二次调查(见表3)。通过比较发现经历2个学期的学习后对生物科学史的认知程度有了一定的进步(如图2所示)。

表3 第一阶段和第二阶段调查内容的对应编号关系

图2 第一阶段和第二阶段学生认知状况比较

具体表现为：理科普通班的学生在整体上对涉及的生物科学史内容在经历一段时间后并没有遗忘，说明学生在日常学习中重视生物科学史的学习，注重在学习过程中渗透生物科学史。但是2个阶段的调查表现出了同一个问题，就是学生对前面所学的内容遗忘得较多，在学习新知识的同时忽略了前面知识的复习，这一问题可以在高三第一轮复习的过程中得到改善；理科实验班第一阶段和第二阶段学生的认知状况区别更加明显，随着生物学科学习的深入，学生对生物科学史内容掌握得更好，并且大部分学生对调查的生物科学史内容能做到熟记于心，第一阶段学生由于学习的时间前后关系对后学的知识掌握得好，对前面学习的内容熟悉度不够，但是在第二阶段的调查中，这种现象几乎已经不存在了，说明学生已经养成了良好的生物学习习惯；在图2中第6个知识点孟德尔的两大遗传定律上理科普通班认知情况有所区别，是由于该内容是高中生物的重难点，在高二花大量精力用于攻克重难点，因此在比例上第一阶段的认知状况好于第二阶段。

四、结论与建议

1.结论

(1)不同层次的学生对生物科学史的理解不同，理科生比文科生更加能够理解生物科学史。对生物科学史的掌握程度实验班比普通班较高，这与学生的整体认知水平和学习习惯有关。

(2)学生在经历2个学期的学习后对生物科学史的认知程度有了长足的进步，在学习过程中能够不断汲取营养，说明教学过程的实施取得了成效，教学初步达到了目标，学生的生物科学史知识取得了进步，生物科学素养得到了发展。

2.建议

在教学过程中，忽视生物科学史教学的教师非常少，大多数教师重视生物科学史的教学，只是侧重点有所不同，重视的程度有所差异，有些教师重视科学知识的传授，有些教师重视科学发展的完整性，有些教师则更重视生命科学的发展。生物科学史内容可以根据其在教材中地位的不同运用不同的教学方法，如“问题探讨”“资料分析”中的科学史可用于导课；对于“科学前沿”“科学家的故事”“资料搜集和分析”中的科学史内容可用于学生自学，以增加学生的学习兴趣，开阔眼界；针对教材中的重难点涉及的科学史内容，如“孟德尔遗传定律”“激素的发现历程”等，可开展“教师为主导，学生为主体”的探究性学习，对其中一些实验思路呼之欲出的内容，如“艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验”可开展自主探究学习。高中生物教材中科学史素材丰富，但是在课堂中如何运用科学史素材是一个关键的问题，这就要求教师在教学过程中针对具体的教学内容，设置合理的教学目标，从学生的认知水平出发，适当地选取并处理相关的生物科学史料，将其作为教学内容的一个组成部分融入教学之中，从而引导学生从有关科学史的学习中得到教育和启发[3]。