職業(yè)教育論文-淺談生物科學(xué)史在教學(xué)中的作用.doc

職業(yè)教育論文-淺談生物科學(xué)史在教學(xué)中的作用摘要：生物科學(xué)史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極興趣，又能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的收集和處理生物信息的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、掌握學(xué)習(xí)生物學(xué)的科學(xué)方法，同時(shí)更能培養(yǎng)學(xué)生形成不畏艱險(xiǎn)、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。關(guān)鍵詞：生物科學(xué)史；激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)方法生物科學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門(mén)自然科學(xué)，現(xiàn)代生物科學(xué)的發(fā)展，是生物科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、等科學(xué)之間相互交叉、滲透和相互促進(jìn)的結(jié)果。隨著生物科學(xué)的發(fā)展，生物科學(xué)向人們展示美好的未來(lái)，它將成為21世紀(jì)領(lǐng)先的學(xué)科之一。我們?cè)趯W(xué)習(xí)生物學(xué)科時(shí)，應(yīng)在前人研究的基礎(chǔ)上，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，研究問(wèn)題，解決問(wèn)題。不僅要重視生物學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，還要重視學(xué)習(xí)和體驗(yàn)生物科學(xué)研究的過(guò)程，并且從中領(lǐng)會(huì)生物科學(xué)的研究方法。基礎(chǔ)教育課程改革綱要也明確指出，改變課程實(shí)施過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力。為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，保證學(xué)生自主性、探索性的學(xué)習(xí)落到實(shí)處，確立學(xué)生的主體地位，促進(jìn)學(xué)生積積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成學(xué)習(xí)中不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的探索過(guò)程。新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物學(xué)能力的要求是初步學(xué)會(huì)探究生物科學(xué)的一般方法，發(fā)展學(xué)生提出問(wèn)題、做出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)和交流的科學(xué)探究能力。在科學(xué)實(shí)踐中發(fā)展合作能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，初步具有收集和利用課內(nèi)外的圖文資料及其他信息的能力。生物學(xué)能力在教學(xué)中如何培養(yǎng)呢？本人認(rèn)為生物科學(xué)史在教學(xué)的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科學(xué)史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極興趣，又能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的收集和處理生物信息的能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、掌握學(xué)習(xí)生物學(xué)的科學(xué)方法，同時(shí)更能培養(yǎng)學(xué)生形成不畏艱險(xiǎn)、持之以恒的科學(xué)態(tài)度。在生物發(fā)現(xiàn)史教學(xué)中,采用多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，并收集有關(guān)的信息材料，課堂教學(xué)中針對(duì)學(xué)生收集到的材料，有的問(wèn)題鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)查閱，共同討論加以解決，與課堂有關(guān)的內(nèi)容加以肯定，導(dǎo)入教學(xué)。生物學(xué)史有的既體現(xiàn)了學(xué)生收集和處理信息的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的成就感，又能鍛煉學(xué)生研究問(wèn)題的科學(xué)分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的推理、歸納能力以及學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)造力，還能使學(xué)生養(yǎng)成不畏艱險(xiǎn)、持之以恒的科學(xué)精神。如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程等。酶的發(fā)現(xiàn)：1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼（L.Spallanzani,17291799）設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質(zhì)。但是什么，他不清楚，卻為人們的研究提供了方法和思路。1836年，德國(guó)科學(xué)家施旺（T.Schwann,18101882）從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)，解開(kāi)胃的消化之謎，使酶的研究工作更進(jìn)了一步。1926年，美國(guó)科學(xué)家薩姆鈉（J.B.Sumner,18871955）從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)脲酶是一種蛋白質(zhì)，得出結(jié)論酶是蛋白質(zhì)。20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)，形成了酶的初步定義。使人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)，并指出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家切赫（T.R.Cech,1947）和奧特曼（S.Altman,1939）發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。對(duì)酶的認(rèn)識(shí)進(jìn)行了完善，形成完整的理論，即酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化能力的有機(jī)物。總結(jié)人們的認(rèn)識(shí)過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提取物質(zhì)物質(zhì)本質(zhì)得出定義補(bǔ)充完善（完整理論）（1773年）（1836年）（1926年）（20世紀(jì)30年代）（80年代）通過(guò)學(xué)習(xí)酶的發(fā)現(xiàn)，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的科學(xué)精神。使學(xué)生明確科學(xué)家對(duì)酶的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的?？茖W(xué)具有開(kāi)放性，引導(dǎo)學(xué)生要用開(kāi)放的觀點(diǎn)、發(fā)展的眼光對(duì)待所學(xué)的知識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中勤于思考，敢于質(zhì)疑，勇于探索。光合作用的發(fā)現(xiàn)：早在公元前3世紀(jì)，古希臘亞里士多德就提出土壤是構(gòu)成植物組分的觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)統(tǒng)治西方將近2000年。這也是人們對(duì)光合作用的最早的認(rèn)識(shí)。1648年，海爾蒙特的盆栽柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)證明樹(shù)木的重量增加來(lái)自雨水而非土壤。世界各地生物課本都會(huì)提到這一段記載。他所做的柳樹(shù)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光合作用過(guò)程中有水的參與，也是生物研究上劃時(shí)代的工作。向傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)提出了新的挑戰(zhàn)，為人們的研究提出了方向。1771年，普利斯特利通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物可以更新空氣。但是，他并不知道更新了空氣中的哪種成分，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光在這個(gè)過(guò)程所起的關(guān)鍵作用。問(wèn)題的研究進(jìn)一步深化，問(wèn)題更加具體化。1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯（JanIngenhousz）重復(fù)了上述實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)一步證實(shí)光照是這一實(shí)驗(yàn)成功的秘訣，即光照是植物放氧的先決條件。1782年，日內(nèi)瓦教師塞尼比爾（J.Senebier）發(fā)現(xiàn)經(jīng)煮沸過(guò)的水中放入綠葉時(shí)，即使光照充足也不能收集到氧氣。只有在水中通入CO2后，才能看到氣泡（O2）出現(xiàn)。因此，他認(rèn)為植物在光照下，為了產(chǎn)生O2就必須有CO2的存在，O2是來(lái)自CO2的。指出CO2是光合作用的原料，氧氣是產(chǎn)物，而且CO2也是產(chǎn)物氧氣的來(lái)源。1804年，法國(guó)科學(xué)家德索敘爾（deSaussure）通過(guò)定量植物所吸收的CO2，釋放的O2及植物體的增加量發(fā)現(xiàn)，綠色植物在陽(yáng)光照射下，用CO2與H2O在植物體內(nèi)合成有機(jī)物質(zhì)，并產(chǎn)生與CO2大致相等體積的O2。他提出，CO2和H2O是植物體有機(jī)物質(zhì)的來(lái)源。即兩者是光合作用的原料。1864年，德國(guó)科學(xué)家薩克斯用天竺葵做材料實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：天竺葵的葉子在光下制造了淀粉，同時(shí)也說(shuō)明光合作用需要光，產(chǎn)物為淀粉（糖類）。1880年，美國(guó)科學(xué)家恩格爾曼用水綿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：氧是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。有力地說(shuō)明氧氣是光合作用的產(chǎn)物，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。1937年，英國(guó)科學(xué)家希爾（Hill）將離體的葉綠體加到具有適當(dāng)氫受體（A）的水溶液中，光照后放出氧氣，此反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。氫受體有2，6二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等。說(shuō)明氧氣是水的光解過(guò)程產(chǎn)生的，為人們研究光合作用產(chǎn)物氧氣的來(lái)源提出了新的見(jiàn)解。1939年，美國(guó)科學(xué)家魯賓（SRuben）和卡門(mén)（MKamen）利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)有力地證明光合作用釋放的氧氣來(lái)自水。根據(jù)科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程歸納出光合作用的定義和反應(yīng)式。光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過(guò)程。即：光能CO2H2O（CH2O）O2葉綠體通過(guò)對(duì)幾個(gè)光合作用發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的分析、討論，使學(xué)生感受到科學(xué)發(fā)展的艱難、科學(xué)方法的重要，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。有的發(fā)現(xiàn)史既能通過(guò)對(duì)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)的分析培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題的能力，使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，又能使學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，解釋一些實(shí)際問(wèn)題和現(xiàn)象，增強(qiáng)知識(shí)面的應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，促進(jìn)學(xué)生積積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成學(xué)習(xí)中不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的探索過(guò)程。如生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、DNA是遺傳物質(zhì)的證明等。生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：1880年，達(dá)爾文研究了光照對(duì)金絲雀虉草胚芽鞘生長(zhǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)一：胚芽鞘受到單側(cè)光照射時(shí)，彎向光源生長(zhǎng)。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)：胚芽鞘在完全黑暗的情況下直立生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：向光性的形成是由于胚芽鞘受到單側(cè)光照射的緣故。實(shí)驗(yàn)二：切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘既不生長(zhǎng)，也不彎曲。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)：未切去尖端的胚芽鞘，直立生長(zhǎng)或向光彎曲生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：彎曲生長(zhǎng)是由于有尖端的緣故。實(shí)驗(yàn)三：用錫箔小帽罩住胚芽鞘的尖端，胚芽鞘直立生長(zhǎng)。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)四）：用錫箔套住胚芽鞘尖端下面一段，單側(cè)光只照射胚芽鞘尖端，胚芽鞘仍然彎向光源生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感光部位是尖端，彎曲部位是尖端下的一段?？偨Y(jié)：達(dá)爾文推想，胚芽鞘尖端可能會(huì)產(chǎn)生某種物質(zhì)，這種物質(zhì)在單側(cè)光的照射下，對(duì)胚芽鞘下面的部分會(huì)產(chǎn)生某種影響。1913年，詹森做的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組：在切去胚芽鞘尖端的切面和尖端之間放上一小塊瓊脂片，單側(cè)光照射，胚芽鞘彎向光源生長(zhǎng)。對(duì)照組：未切去尖端的胚芽鞘單側(cè)光照射，胚芽鞘彎向光源生長(zhǎng)。結(jié)論：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的刺激透過(guò)瓊脂片傳遞給下部。為溫特的實(shí)驗(yàn)提供了重要的方法。1914年拜爾的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組：在黑暗條件下，將切下的燕麥胚芽鞘頂部移到切口的一側(cè)，胚芽鞘會(huì)向?qū)?cè)彎曲生長(zhǎng)。對(duì)照組：在黑暗條件下，將切下的燕麥胚芽鞘頂部移到切口的另一側(cè)，胚芽鞘會(huì)向?qū)?cè)彎曲生長(zhǎng)。結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)，是因?yàn)轫敿猱a(chǎn)生的刺激在其下部分布不均勻造成的，為溫特的實(shí)驗(yàn)提供了重要的思路。1925年索爾的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)組：把胚芽鞘的尖端切去，則胚芽鞘的生長(zhǎng)受到抑制。對(duì)照組：把切下的胚芽鞘尖端放回去，則胚芽鞘的生長(zhǎng)恢復(fù)正常。結(jié)論：胚芽鞘尖端含有剌激細(xì)胞生長(zhǎng)的信號(hào)物質(zhì)。以上的實(shí)驗(yàn)初步證明：尖端產(chǎn)生的刺激可能是一種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)。1928年，溫特的實(shí)驗(yàn)，是在詹森和拜爾實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)組：把切下的胚芽鞘尖端放在瓊脂塊上，幾小時(shí)后，移去胚芽鞘尖端，并將這塊瓊脂塊切成小塊，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一側(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)胚芽鞘會(huì)向放瓊脂的對(duì)側(cè)彎曲生長(zhǎng)。對(duì)照組：把沒(méi)有接觸過(guò)胚芽鞘尖端的瓊脂小塊，放在切去尖端的胚芽鞘切面的一側(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)胚芽鞘既不生長(zhǎng)，也不彎曲。排除瓊脂塊的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：進(jìn)一步證明了胚芽鞘尖端確實(shí)產(chǎn)生了某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從尖端運(yùn)輸?shù)较虏?，并且能夠促使胚芽鞘下面某些部分的生長(zhǎng)。1934年，郭葛等人提取出該物質(zhì)，并確認(rèn)它的化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸，把這種物質(zhì)命名為生長(zhǎng)素。生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歸納：（1）胚芽鞘的感光部位是胚芽鞘尖端。（2）生長(zhǎng)素產(chǎn)生于胚芽鞘的尖端。（3）胚芽鞘的彎曲部位（生長(zhǎng)素的作用部位）是尖端以下部位。師生共同回顧生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，得出探究問(wèn)題的方法過(guò)程：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提出假說(shuō)（推論）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程在生命科學(xué)史上具有一定的代表性，它前后歷時(shí)幾十年，凝聚了眾多科學(xué)家的心血和智慧，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)從一定程度上反映了科學(xué)探究的一般方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法和研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力是一個(gè)非常好的素材。新課程標(biāo)準(zhǔn)和近年來(lái)高考試題中一個(gè)導(dǎo)向性變化，就是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力明確提出了要求。學(xué)生是通過(guò)親身實(shí)踐獲取的直接經(jīng)驗(yàn)，從中初步學(xué)會(huì)科學(xué)方法，培養(yǎng)培養(yǎng)方法，培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度以及思維的新穎性與獨(dú)特性等創(chuàng)新思維的品質(zhì)。DNA是遺傳物質(zhì)的證明：理論依據(jù)：通過(guò)對(duì)與生物傳宗接代有關(guān)的生理作用有絲分裂、減數(shù)分裂及受精作用和生物的個(gè)體發(fā)育等分析可知，染色體具有一定的穩(wěn)定性且能由親代傳遞給子代的特點(diǎn)，說(shuō)明染色體與生物的遺傳有重要的關(guān)系，而染色體的組成是DNA和蛋白質(zhì)。DNA在染色體上的含量相對(duì)穩(wěn)定，而蛋白質(zhì)的含量不是很穩(wěn)定，因此，與遺傳有關(guān)的是DNA而不是蛋白質(zhì)。要充分說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。想辦法把DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)地、直接地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用，這是研究問(wèn)題的方法和思路。直接證據(jù)：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1928年，英國(guó)科學(xué)家格里菲思的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明無(wú)毒性的R型活細(xì)菌知與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細(xì)菌，這些轉(zhuǎn)化的S型細(xì)菌的后代也是有毒性的S型細(xì)菌，即這種性狀的轉(zhuǎn)化是可遺傳的。沒(méi)有指出轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)即遺傳物質(zhì)是什么，但給人們對(duì)遺傳物質(zhì)的研究提出了實(shí)驗(yàn)的方法和思路，加快了科學(xué)發(fā)展的步伐。美國(guó)科學(xué)家艾弗里和和他的同事經(jīng)過(guò)十幾年的研究，在1944年發(fā)表了他做的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：只有加入DNA，R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，并且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。如果用DNA酶處理從S型活細(xì)菌中提取的DNA，使DNA分解，就不能使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，但是人們?cè)诶斫獯藢?shí)驗(yàn)的過(guò)程中有一定的懷疑，問(wèn)題關(guān)鍵是DNA和蛋白質(zhì)是否完全分開(kāi)。1952年，赫爾希和蔡斯用同位素標(biāo)記法做的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)表明：在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。也就是說(shuō)，子代噬菌體的性狀是通過(guò)親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)材料的結(jié)構(gòu)和同位素示蹤法技術(shù)的運(yùn)用，解決了轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的疑惑，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加有說(shuō)服力。格里菲思的實(shí)驗(yàn)的不足之處，他并不知道轉(zhuǎn)化因子是什么物質(zhì)。艾弗里的不足之處是，說(shuō)服力不是很強(qiáng)，人們還是以懷疑的眼光看待這個(gè)實(shí)驗(yàn)的，有人爭(zhēng)辯說(shuō)，轉(zhuǎn)化是DNA中蛋白質(zhì)不純的結(jié)果，蛋白質(zhì)才是有作用的因素。理解它要有一定的理論基礎(chǔ)。而噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)根本就不存在上述問(wèn)題，它是最