指向生命观念的科学史教学策略——以“现代生物进化理论的由来”教学为例

●赵广宇

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》在教学建议中特别提出要“注重生物科学史和科学本质的学习”，其目的是引领学生重温科学家探索生物世界的历程，在感受科学精神的同时，学习科学研究的思路与方法，领悟科学思维的方式，理解科学的本质，发展生物学学科核心素养。在高中生物学课程中基于科学史开展教学，教师需要注意：选材少而精，选择最能反映科学本质和体现科学精神的材料；教学过程循序渐进，遵循科学史的发展逻辑，层层推进，由浅入深；挖掘育人价值，选择具有多方面育人价值的科学史，避免就史说史。

人教版必修2“现代生物进化理论的由来”一课简要介绍了“拉马克的进化学说”和“达尔文自然选择学说”的基本要点，教师可以补充相关的生物进化科学史、社会发展史、科学哲学史等科学史内容，帮助学生更深入地了解进化理论的由来，以形成生物进化的生命观念。本文以“现代生物进化理论的由来”一课为例，探讨如何通过科学史教学发展学生的生命观念。

一、设计思路

生物进化是生物学的核心思想之一，生物进化观是生物学学科核心素养中生命观念的核心观念。有关生物进化的理论还影响着人们的思想观念，是对人们形成正确的自然观和世界观有着重要影响的生物科学理论。因此，本节课将提供相关的生物学科学史料，呈现人类认识生命起源与生物进化的重要历程，引导学生通过阅读科学史料，了解人类进化思想的萌发、形成及最终建立生物进化理论的过程。同时，运用资料分析的方法，领悟在实证基础上建立、发展起来的生物进化理论。学生能够认识现代生物进化理论的形成过程，从而把握生物进化的内涵，树立生物进化的生命观念，认同辩证唯物主义观点，加深对生物科学本质的理解。

二、教学过程

（一）探讨图腾文化，走进学习课题

教师提出问题：中华民族为何自称为“龙的传人”？学生主要从文化传说的角度做出解释。教师指出：龙是中华民族的图腾，是中华文化重要的组成部分。在古代原始部落信仰中，认为本氏族人都源于某种特定的物种，该物种是本氏族最古老的祖先，并用来做本氏族的徽号或象征，从而形成了图腾文化。这反映出原始部落对大自然的崇拜，是人类对生命起源的初始解读，也是人类历史上最早的文化现象。那么，生命到底是如何起源的，又是如何演变成现存的各种生物的？由此导入学习的课题。

（二）探寻人类对生命起源和生物进化的认识历程

1.“神创论”的产生

教师指出：世界上几乎每一个原始部落对于人、树木、太阳，以至于对整个世界的起源都有着各自流传的神话，人们把具有超自然力或强大生育力的生物，如蟒蛇、巨鸟、鱼或狮看作是和生命（人）起源有关的动物。随着人类文明的发展，国内外都有专门的著作加以论述。

资料1《圣经·旧约（创世纪）》有关上帝创造世界的故事：上帝第一天创造了光，第二天造空气和水，第三天造陆地、海和各类植物，第四天造日、月、星辰和定昼夜、节令、日子和年岁，第五天造各类动物，第六天上帝按着他的形象创造男人（用泥土吹），然后用其肋骨创造出女人，第七天创造工作完毕，上帝休息，并赐福给第七日，定为圣日。

教师组织学生分析、讨论“神创论”的主要论述，学生认为：人类在无法真正认识自然界时，是以超自然的“神”来解释自然及生命现象的。但是，此类“神”好像都具有生命的特征，类似于“超人”。而具有生命特征的“神”是从何而来的呢？可见，神创论是人类早期文明无法真正从科学的角度认识生物界，从而创造神话来解释未知的世界，并没有解决生命的起源问题。

教师总结：在宗教兴起以后，早期人类所信奉的具体神灵就是万物的创造者，比如，古代希腊的宙斯、雅典娜、波塞冬等神灵。神创论强调的是物种不变论，创造世界是一次性事态，其结果是一个静止的世界，唯一的变化只有季节的轮换与人类世代的更替。

2.唯物主义思想的萌芽

近代科学诞生以前，神创论一直占据统治地位。但是，随着科学的发展开始出现一些不同的观点。

资料2“自然发生论”认为，生物是从非生命物质中迅速而直接产生出来的。例如，从汗水中产生出虱子，从潮湿的土壤中产生蛙和老鼠，“腐肉生蛆”等。17世纪，范·赫尔蒙特开出“制造老鼠处方”：把小麦、污湿人汗的衬衣放进容器，以人的蒸汽为能源进行“发酵”，21天会长出活的老鼠[1]。

学生都认为该理论的想法滑稽，尤其是“制造老鼠的处方”有点荒诞不经。教师引导学生比较“自然发生论”与“神创论”的不同之处：自然发生论是从唯物主义角度阐释生命的起源，认识到生命与非生命物质之间的关系，对探索生命起源的本质有积极的意义。其问题在于“自然界在极短时间内完成了非生命物质向生命的发展”是不可能的，不能科学解释生命的起源。

3.生物进化思想的提出

教师说明：随着文化启蒙运动的兴起，生物科学得到迅猛发展，关于现存生物和化石生物的资料逐渐丰富。少数生物学家开始质疑“神创论”，提出了进化的观点或思想。

资料3 18世纪中叶，法国博物学家布丰观察化石的分布，发现两类事实：①化石材料，古代生物和现代生物有明显区别；②比较解剖学发现存在着不完善、没有用处和退化的器官，例如，猪的侧趾虽已失去了功能，但内部的骨骼仍是完整的。因此，布丰提出进化的观点：生物的物种是可变的，生物的变异是基于环境影响，环境变了，生物会发生相应的变异，而且这些变异会遗传给后代（获得性遗传）。

1762年，瑞士学者邦尼特首先将“进化”一词应用于生物学中，代表“一切生命形态发生、发展的演变过程”的意思。

著名分类学家林奈则认为：不同的物种是上帝分别创造的结果。布丰在他晚年声明：坚决地信仰圣经上所说的关于神创造世界的时间和事实，放弃所有可能与摩西故事相冲突的说法[2]。

学生通过分析认识到：如果所有物种在创世时已经完善设计，而且自创世以来没有发生过变化，就不可能存在退化器官。因此，布丰等学者依据生物存在退化器官的事实，推翻了物种不变论。

教师强调：此时，进化的观点仍在发展中，并在与神创论的交锋中积蓄力量。如同时代学者伊·达尔文研究退化器官和痕迹器官后，提出了生存斗争、获得性遗传、性选择等观点。但是，当时的宗教和神学派的势力仍然强大，生物进化的观点没有得到普遍认可。

4.基于实证的生物进化理论

布丰之后，法国学者拉马克系统阐述了“进化学说”，成为进化论的倡导者和先驱，推动了进化理论的发展。

资料4拉马克研究巴黎地层化石时发现：不同的地层出现不同的化石，地层越深，化石和现在的生物距离越远。他认为是进化的结果，在生命的早期阶段，以自然发生的形式产生简单的物种；在生命的复杂阶段，则是通过环境的变化引起生物获得一种新的结构或新的器官得以进化；许多物种在时间上经历了缓慢而逐渐的变化，人就是由较为低等的动物逐渐进化而来的；动物只有不断调节自身以适应变化的环境，才能生存，如果不能与生存环境保持和谐，就会灭绝；环境的变化可以使动物产生定向的变异。拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中，用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程，创立了第1个比较严整的进化理论[3]。

同时期的著名法国动物学家、古生物学家，比较解剖学的创立者居维叶提出了器官相关定律，并在古生物学研究上有杰出贡献，为建立进化论提供了宝贵材料，但是他本人却反对生物进化的观点。

学生分析拉马克的观点，认为：拉马克的理论否定了神创论和物种不变论，即生物都不是神创造的，是由更古老的生物进化而来，奠定了科学生物进化论的基础。

教师指出：拉马克否定了神造万物的概念，以唯物主义和历史的观点打击了神创论和物种不变论，为确立科学的生命观做出了重大贡献。并且提出系统性解释进化的理论，初建生物进化的理论体系，为生物进化论奠定了基础。但是，拉马克在说明进化的原因时，用作论证的事实不够充分，有时凭借臆测，说服力不大，没有得到当时学术界的认可。所以该时期进化论与神创论的交锋，仍然是神创论占上风，直到达尔文的理论出现。

资料5达尔文在1831年随“贝格尔”号军舰开展环球科学考察，在5年（1831-1836年）的时间内，他观察了所到之处的地质矿物和生物类型，深入比较了化石动物和现存动物的相互关系，生物的地理分布及地质期内出现的程序等内容，观察到生物界普遍存在着个体差异的事实。后来，他研究并总结了运用人工选择方法获得家畜和农作物新品种的实践成果，批判地吸取了拉马克等前辈学者的成果，认识到：生物的种和变种一样，是由以前别的种演变而来，并非上帝创造的产物，并提出了新的学说——“自然选择学说”。

同时代的青年学者华莱士也提出了“生存竞争是促使物种进化的动力”的观点。赫胥黎在达尔文进化论的启发下，详细研究了前人发现的头骨化石，找到了从猿到人的过渡类型，并通过比较解剖学和胚胎学的研究，证明人与猿是最近的亲属。德国的博物学家海克尔进一步用大量事实证明了“人猿同祖论”，建立了人类起源的谱系树，并对生物进化论做了清晰的叙述。

学生阅读材料后，教师再补充1860年牛津辩论会的故事，让学生感受到“神创论”者与“进化论”者之间的激烈交锋，引导学生认识到：①“自然选择学说”论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来，它们之间有亲缘关系。“自然选择学说”能够解释生物进化的原因，揭示了生物发展的规律，创立了科学的生物进化理论。②“自然选择学说”以自然界的客观规律替代了“造物主”的作用，使人们看到人类的由来，对宗教信仰发生了根本性的动摇。达尔文的进化观点，不仅成为生命科学的指导思想和辩证唯物主义的哲学基础，也有力地动摇了当时流行的各种唯心主义观点。③“生物进化”思想的形成及生物进化理论的建立，不只是几位天才科学家的贡献，更是众多科学家集体智慧的结晶，是人类文明发展的必然结果。

（三）认同进化理论的基本观点及其发展

教师指导学生阅读资料和教材，了解拉马克进化学说及达尔文“自然选择学说”的基本内容，重点掌握“自然选择学说”的理论体系。

1.拉马克的进化学说

资料6拉马克进化学说的主要观点：①地球上的所有生物都不是神造的，而是更古老的生物进化来的；②生物是由低等到高等逐渐进化的。拉马克对生物进化原因的解释包括：①第一定律是“用进废退”，凡是没有达到其发育限度的动物，其任何一个器官使用得愈是频繁，则该器官愈能逐渐得到加强、发展并增大；反之，不经常使用的器官就会削弱和衰退，并逐渐缩小其能力。②第二定律是“获得性遗传”，即环境变化引起的动物器官变异可以遗传[4]。

2.达尔文的自然选择学说

教师讲解“自然选择学说”的主要内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。并举例加以说明：过度繁殖是生物进化的条件，生存斗争是生物进化的手段、动力，遗传变异为进化的基础，适者生存为生物进化的结果。最后形成如下模型：

图1 达尔文自然选择学说

教师展示远古长颈鹿和现代长颈鹿的对比照片，要求学生运用进化理论解释长颈鹿进化的原因。

三、教学反思

本节课是沿时间轴线，呈现人类文明史中有关生命起源和生物进化的史料，引导学生在感知人类科学发展史的基础上，领悟人类思想发展的进步史，形成“进化与适应”的生命观念，并树立辩证唯物主义的观点。

（一）充分认识生物进化论在人类文明中的价值

从“神创论”坚持的物种不变论到生物进化论，标志着人类的思想认识由唯心主义向辩证唯物主义自然观的重大转变。作为人类智慧伟大结晶的生物进化论，为辩证唯物主义提供了重要的自然科学基础。正如控制论的创始人维纳所说：达尔文的进步观念所产生的影响不仅限于生物学领域了。所有的哲学家和社会学家都是从他们那个时代的种种富有价值的知识源泉中汲取他们的科学思想的。因此，看到马克思及其同时代的社会学家在进化和进步的问题上接受了达尔文的观点，就不足为奇了[5]。说明科学随着人类社会的产生而萌发，随着人类社会的发展而演化。科学进步是人类社会发展的必然产物，能够影响人类的思想观念，促进人类社会文明的发展。

（二）辩证地看待人类文明发展的曲折历程

受科学技术发展水平的限制，人类对自然界的认识有着局限性。由神创论到进化论，人类不断提出新理论、否定旧理论，在不断自我否定的过程中发展。而从生物进化学说的提出到形成人们公认的生物进化理论，人们在不断的争论中，对旧理论进行修正和扩展，推动生物进化论向前发展。要客观地看待不同时代科学家在科学研究中的不足与错误，正确评价他们的科学成就，让学生们充分认识科学发展的艰辛与曲折。

（三）促进学生科学思维能力的提高

在科学史教学过程中，通过分析科学史料，可以引导学生运用已有的生物学知识对相关信息进行分析、综合，阐明人们的思维过程，并阐释理论的合理性，以提高学生的分析、整合、评价等思维能力；在辨析史料的过程中，可以引导学生辩证地认识史料的阶段性、局限性和创新性；在运用史料分析现实现象时，可以引导学生树立实证思想，实事求是、严谨治学。因此，通过科学史教学，可以帮助学生潜入史料，析出历史，深入思考，发展科学思维。