利用科学史促进高中生物核心概念建构的策略研究

张志杰

(盐城市田家炳中学，江苏盐城，224000)

一、利用科学史促进核心概念建构的方法

生物课程的学习进入高中阶段后，学生会接触到越来越多的生物学概念。有些概念对于初学者而言理解起来并不太容易，然而概念的准确掌握却是学好这门课程的基础，也是展开后续更为深入的知识探究的前提。想要深化学生对概念的理解与认知，以科学史为切入点不失为一种好方法。利用科学史展开概念教学时，首先需要做好概念教学的有效建构，要让与概念相关的科学史能够清晰地为学生呈现。这不仅能够让学生了解某个特定生物学概念的形成过程，也能够让学生从科学史中认识到特定概念在不同时期的发展情况。

“细胞”是生物学中一个非常核心的基础概念，对于这个概念有良好的掌握与认知对于后续相关知识的学习非常重要。在高中生物课本中，关于细胞的认识是很重要的一个章节，这一章内容的学习会让学生对各个细胞器的功用有良好的认知，同时，也会让学生认识到这些细胞器是如何协同维持整个细胞的生命活力的。为了让学生更好地理解细胞的定义，笔者会借助科学史让学生首先了解这个概念形成与发展的历程。

罗伯特·虎克：英国人，细胞的发现者和命名者。他用显微镜观察植物的木栓组织，发现许多规则的“小室”，并把“小室”称为cell——细胞。

列文虎克：荷兰人，他用自制的显微镜进行观察，对红细胞和动物精子进行了精确的描述，但没用“细胞”来描述其发现。

19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。

维尔肖：德国人，他在前人研究成果的基础上，得出“细胞通过分裂产生新细胞”的结论。

从这段科学史中，学生能够感受到细胞这个概念由来已久，在生物学的发展过程中很早就展开了对这个概念的探究。同时，学生也能够认识到关于细胞研究的一些重要阶段：从细胞的发现到概念还未形成时对细胞的描述，最后到细胞学说的提出直至后期的进一步完善。虽说细胞只是生物学中一个最基础的概念，然而这个概念的提出与演进却经历了一段着实漫长的历程。对这段科学史的理性认知不仅能够让大家对细胞这个概念的由来有较好的把握，也能够深化学生对这个概念的认识。这个过程为后续知识的学习打下了坚实的基础。

二、利用科学史促进核心概念建构的层次

在利用科学史展开生物相关概念的教学时，要注重层次建构。有些生物学概念看似简单，但其形成过程可能非常漫长，不仅如此，早期对这个概念或者相关物质的研究也可能会极其复杂与不易。前人的研究不仅为生物学的发展打下了坚实的基础，也为相关概念的教学提供了很有价值的素材。有些生物学概念的形成过程十分复杂，对于有些物质的研究也耗费了前人很多心力，这些都被很好地记录在了科学史中。对于科学史的学习既能让学生了解到相关概念的形成过程，也能让其认识到前人在研究概念时所付出的心血。这不仅是一种知识教学，也能够潜移默化地让学生感受到治学的精神。

现在我们都知道DNA是细胞的遗传物质，它不仅会决定生物体的基本性状，也是决定生物体一些最为重要特征的遗传密码。科学家对这个概念的研究经历了非常漫长的过程，从最早对这种物质的探究到逐渐弄清楚其作用，科学家进行了大量繁琐复杂的实验。在学习这个概念时有必要让学生了解这段科学史，这不仅能够让学生了解这个概念的形成过程，这个过程中的一些有代表性的实验研究也是这节课的教学重点。

1928年，英国科学家格里菲思通过实验推想，已杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。(体内转化实验)

1944年，美国科学家艾弗里和他的同事通过实验证明上述“转化因子”为DNA，也就是说DNA才是遗传物质。(体外转化实验)

1952年，赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。

在给学生逐层介绍这段科学史时，笔者有意识地让学生进一步了解各个阶段所涉及的一些核心实验。这些实验富有代表性，对每个阶段实验的剖析能够帮助学生形成科学研究的一般思路。这样的教学过程不仅富有层次性，而且能够让学生在清晰思维的指引下更好地掌握相关生物学概念。

三、利用科学史促进核心概念建构的一般教学步骤

在利用科学史展开生物学核心概念的教学时，教学步骤的有效建构很重要。科学史的学习很容易让学生觉得枯燥乏味，无法激起学生的学习兴趣。然而，如果能够改善史料的呈现方式，让科学史中的某些内容贴近学生所熟悉的生活，这样就往往容易被学生接受。此外，教师还可以对不同阶段的科学史做深入挖掘，通过有效教学步骤的设置让学生更深入地了解在科学发展的进程中特定生物学概念所发生的特定变化。这既能够让教学过程更为丰富，也能够深化学生对概念的理解。

“内环境”和“稳态”是两个相互关联的生物学概念，这两个概念的发现过程也有内在的联系。笔者首先给学生简要介绍两个概念的发现经过。

贝尔纳：法国人，1857年，他提出“内环境”的概念，并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

坎农：美国人，1926年，他提出了“稳态”的概念，并提出了稳态维持机制的经典解释，即内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

在初步介绍科学史的发展历程时，笔者有意识地对每个过程展开深入挖掘。例如，“内环境”概念在提出时的具体经历如何？“稳态”的概念又是如何在“内环境”的概念基本确认后慢慢被人们认识与发现的？这些介绍不仅是对概念的拓宽与延伸，也能够加深学生对概念的接受程度。

在介绍完这些科学史后，笔者进一步将学生引入到现代环境中来，向学生强调：神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。这不仅深化了概念教学，也能够让学生对刚刚学过的概念有良好的应用。

在借助科学史展开生物学概念的教学时，做好教学步骤的设计很重要。良好的教学步骤不仅能让教学有针对性地展开，也能更好地挖掘科学史中有价值的史料，进而为概念教学提供好的素材，深化学生对概念的理解与掌握。

科学史不仅能够让我们认识一门学科的发展历程，以科学史为依托也能够很好地展开生物学中某些核心概念的教学。在利用科学史进行概念教学时要注重教学方法的选取，教学过程应当富有层次性。此外，教学步骤的设置也很重要，良好的教学步骤不仅能够让概念教学有针对性地展开，也能够更好地挖掘科学史中一些有价值的史料。这些方法都有利于科学史辅助生物学概念教学的开展。

[1] 胡玉华.对生物学核心概念及其内涵的研究[J].生物学通报，2011(10).

[2] 赵学杰.浅谈生物学核心概念及其在教学中的地位[J].教育实践与研究，2011(12).

[3] 张颖之，刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用——从记忆事实向理解概念的转变[J].教育学报，2010(1).