通過(guò)生物學(xué)史教學(xué)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

1、通過(guò)生物學(xué)史教學(xué)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)馬三梅（暨南大學(xué)生物工程學(xué)系廣東廣州510632）在生物學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，緒論一般是第一節(jié)課。它往往要介紹生物學(xué)的發(fā)展史。如果發(fā)展史的 講授，只是介紹歷史上重要的科研發(fā)現(xiàn)，告訴學(xué)生何年何人做了何實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了何理論，學(xué)生就會(huì) 感覺(jué)發(fā)展史的教學(xué)內(nèi)容，單調(diào)無(wú)味，毫無(wú)吸引人之處。如果能夠在發(fā)展史的教學(xué)過(guò)程中，采用了討論式教學(xué)，將科研發(fā)現(xiàn)的介紹和提問(wèn)結(jié)合起來(lái)，從 而使學(xué)生自己從發(fā)展史中，總結(jié)出科學(xué)研究的基本思維方法和科研人員的基本要求。這樣的教學(xué)， 使學(xué)生在了解發(fā)展史的同時(shí)，又明白了科學(xué)家的思維方法和科研人員的基本要求，從而提高學(xué)生的 科學(xué)素養(yǎng)。下面以植物學(xué)緒論教學(xué)過(guò)程中的

2、做法簡(jiǎn)單地說(shuō)明一下，望對(duì)大家有所啟發(fā)。 一、植物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史的介紹植物學(xué)的發(fā)展可以簡(jiǎn)單地分為三個(gè)時(shí)期：描述植物學(xué)時(shí)期、實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期和現(xiàn)代植物學(xué)時(shí)期 1-4。但由于現(xiàn)代植物學(xué)時(shí)期的科學(xué)發(fā)現(xiàn)多和其它學(xué)科如細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)交叉，所以僅僅介 紹描述植物學(xué)時(shí)期和實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。在介紹描述植物學(xué)時(shí)期和實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期的科學(xué)發(fā)現(xiàn)時(shí)，首先，和學(xué)生一起將這兩個(gè)階段的主 要研究成就，按照時(shí)間、研究人員、主要成就和成就的主要內(nèi)容的順序，分別填入下面表 1和表3 個(gè)表中，然后分別對(duì)兩個(gè)表中的內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，問(wèn)題分別見(jiàn)表 2和表4。表2和表4的答案一欄， 經(jīng)過(guò)同學(xué)們分析和討論后，按照學(xué)生回答的內(nèi)容填入。表1

3、描述植物學(xué)時(shí)期的主要成就Table 1. The main achievements at the stage of describing botany時(shí)間研究人員主要成就成就的主要內(nèi)容公 元 前特奧弗拉斯托植物的歷史和植物本原描述了 500多種植物，并提出371-286各種植物器官的名稱1519-1603塞薩平諾植物描述了 1500多種植物1578李時(shí)珍本草綱目描述了 1880多種藥物，其中植物有1173種1560-1624鮑欣植物界縱覽在屬名后接“種加詞”來(lái)命名植物1665虎克用自制的顯微鏡觀察軟木塞提出了細(xì)胞的概念1668 1670列文虎克利用顯微鏡觀察池塘中的水和觀察到微生物和紅細(xì)胞血

4、液1690雷首次給物種下定義18000種植物進(jìn)行了分類描述植物學(xué)時(shí)期是指從公元前至17世紀(jì)90年代1。這個(gè)時(shí)期主要是對(duì)植物的形態(tài)進(jìn)行了觀察 和解剖，然后記錄下來(lái)。具體的成就見(jiàn)表1。其中，令人注目的成就是虎克利用自制的顯微鏡對(duì)植 物進(jìn)行了觀察，提出了細(xì)胞的概念。介紹完描述植物學(xué)時(shí)期的研究后，提出4個(gè)問(wèn)題（見(jiàn)表2）:第一個(gè)問(wèn)題：這些科學(xué)家進(jìn)行觀察或 者做了實(shí)驗(yàn)以后，成果的主要形式是什么？同學(xué)們回答是：論文或者書(shū)。第二個(gè)問(wèn)題：為什么科學(xué) 家要將觀察或者實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以論文或者書(shū)形式的出版？有的學(xué)生回答： 做研究，必須將成果寫(xiě)出來(lái), 才可以傳播知識(shí)，否則，再好的研究也無(wú)人能知，也不能讓后人了解。第三個(gè)問(wèn)題

5、：描述時(shí)期采用 的研究手段是什么？學(xué)生認(rèn)為研究的主要手段是肉眼觀察，少數(shù)人使用了顯微鏡。第四個(gè)問(wèn)題：每 一個(gè)科學(xué)家的貢獻(xiàn)和前人的貢獻(xiàn)的不同之處在什么地方？學(xué)生們進(jìn)行比較后，認(rèn)識(shí)到科研人員的貢 獻(xiàn)之間主要的不同地方是：描述的植物種類的數(shù)目不同，有逐漸增加的趨勢(shì)，從最初的幾百種，到 幾千種，到上萬(wàn)種；采用新儀器，如顯微鏡的使用。同時(shí)將學(xué)生回答的內(nèi)容填入表 2答案一欄中。表2介紹描述時(shí)期成就時(shí)，提問(wèn)的問(wèn)題Table 2. The questions that was asked when introducing describing botanySi這些科學(xué)家進(jìn)行觀察或者做了實(shí)驗(yàn)以后，成果的 大多數(shù)

6、論文、書(shū)；少數(shù)是儀器。形式是什么？為什么科學(xué)家要將觀察或者實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以論文傳播知識(shí)或者書(shū)形式的出版？采用的研究手段是什么？主要是肉眼觀察，少數(shù)人利用顯微鏡每一個(gè)科學(xué)家的貢獻(xiàn)和前人的貢獻(xiàn)的不同之處描述植物數(shù)量的不同，有增加的趨勢(shì);在什么地方？新儀器的使用；實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期則是從18世紀(jì)開(kāi)始至20世紀(jì)20年代末1。這個(gè)時(shí)期主要對(duì)植物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分類進(jìn)行研究。具體成就見(jiàn)表3。其中最主要的是細(xì)胞學(xué)說(shuō)的提出和植物分類系統(tǒng)的建立。表3實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期的主要成就Table 3. The main achievements at the stage of experimental botany時(shí)間研究人員主要成就

7、主要內(nèi)容1731林余自然系統(tǒng)將自然界分為植物界、動(dòng)物界 和礦物界1753林余植物種志7300種植物實(shí)驗(yàn)了雙名法進(jìn) 行命名1838施萊登植物發(fā)生論細(xì)胞是植物的結(jié)構(gòu)單位。1839施旺關(guān)于動(dòng)、植物的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)一 致性的研究建立了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。1848吳其溶植物名實(shí)圖考描述了 1719種植物1859達(dá)爾文物種起源創(chuàng)立了進(jìn)化論1866孟德?tīng)栔参镫s交的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)遺傳的基本規(guī)律1897恩格勒和伯蘭特發(fā)表了植物自然分科志建立了植物分類系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期的研究進(jìn)行比較時(shí)，也是進(jìn)行提問(wèn)。提問(wèn)的問(wèn)題有 5個(gè)，具體見(jiàn)表4。等學(xué) 生回答后，將答案同時(shí)填入表格中。第一個(gè)問(wèn)題：為什么虎克等人采用了顯微鏡進(jìn)行觀察，卻只有 施萊登

8、和施旺提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)？學(xué)生認(rèn)為虎克觀察的植物種類少，列文虎克雖然首次觀察到水中的 微生物和紅細(xì)胞，卻沒(méi)有進(jìn)行歸納。由于顯微鏡的質(zhì)量大大提高，施萊登和施旺觀察的生物種類更 多，而且大膽采用歸納法，總結(jié)出細(xì)胞學(xué)說(shuō)。第二個(gè)問(wèn)題：施萊登和施旺的研究不同的地方是什么？學(xué)生認(rèn)為施萊登僅僅對(duì)植物進(jìn)行了顯微 結(jié)構(gòu)的觀察，而施旺則觀察了動(dòng)物的顯微結(jié)構(gòu)，觀察生物屬于不同的界。第三個(gè)問(wèn)題：孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)方法和其它人的實(shí)驗(yàn)有什么不同？讓學(xué)生們思考后回答。孟德?tīng)柌?用新的研究方法，將實(shí)驗(yàn)材料豌豆去雄，人工授粉后，對(duì)后代進(jìn)行觀察。簡(jiǎn)單的說(shuō)，采用新的研究 手段，增加了觀察的時(shí)間。第四個(gè)問(wèn)題：為什么每個(gè)起重要作用的研究都和前人

9、的研究都有不同之處？結(jié)果有的學(xué)生回 答：做研究，首先不能重復(fù)前人的實(shí)驗(yàn)，必需做前人沒(méi)有做過(guò)的實(shí)驗(yàn)。第五個(gè)問(wèn)題：應(yīng)用這些描述植物學(xué)時(shí)期和實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期的科研案例，說(shuō)明如何才能設(shè)計(jì)出前 人沒(méi)有做過(guò)的實(shí)驗(yàn)?zāi)?？有的學(xué)生就總結(jié)出，第一，在描述植物學(xué)時(shí)期，采用肉眼來(lái)觀察，可以增加 觀察生物的種類；這個(gè)時(shí)期大多研究如此。第二，巧妙地增加觀察時(shí)間，如孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)仍然是采 用了肉眼觀察的方法，但是他首先將豌豆去雄，然后人工授粉，再對(duì)后代進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常 巧妙，達(dá)到了增加了觀察植物的時(shí)間，導(dǎo)致了遺傳學(xué)的誕生。第三，可以采用新的研究方法，如新 儀器和新手段的采用。采用新儀器如顯微鏡來(lái)觀察生物，導(dǎo)致了細(xì)胞學(xué)說(shuō)的

10、誕生。第四，采用相同 的研究方法時(shí)，可以替換一下實(shí)驗(yàn)材料，例如施萊登和施旺的實(shí)驗(yàn)相比，將植物材料替換為動(dòng)物材 料，結(jié)果幾乎同時(shí)提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)。表4介紹實(shí)驗(yàn)植物學(xué)時(shí)期成就時(shí)，提問(wèn)的問(wèn)題Table4. The questions that was asked when introducing experimental botanySi為什么很多人采用了顯微鏡進(jìn)行觀察，只有施萊 登和施旺提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)？施萊登和施旺的研究不同的地方是什么？孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)方法和其它人的實(shí)驗(yàn)有什么不同？為什么每個(gè)起重要作用的研究都和前人的研究都有不同之處？顯微鏡的技術(shù)提高，進(jìn)行了多種生物的觀察，采 用了歸納法。實(shí)驗(yàn)材料不同：

11、施萊登對(duì)多種植物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 觀察；施旺對(duì)多種動(dòng)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察。觀察的時(shí)期更長(zhǎng)。孟德?tīng)柌捎眯碌挠^察方法，將 實(shí)驗(yàn)材料豌豆去雄，人工授粉后，對(duì)后代進(jìn)行觀 察。采用新的研究方法，導(dǎo)致遺傳學(xué)的出現(xiàn)。做研究，首先不能重復(fù)前人的實(shí)驗(yàn)，必需做前人 沒(méi)有做過(guò)的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用這些科研案例，說(shuō)明如何才能設(shè)計(jì)出前人沒(méi) 增加觀察的數(shù)目；增加觀察的時(shí)間；采用新的研有做過(guò)的實(shí)驗(yàn)?zāi)?？究方法（新技術(shù)）；替換實(shí)驗(yàn)材料； 二、植物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史滲透的科學(xué)研究的思維方法和科研人員的基本要求將表2和表4兩個(gè)表格的內(nèi)容全部填好后，由教師進(jìn)行總結(jié)：科學(xué)研究首先要設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)。設(shè) 計(jì)新實(shí)驗(yàn)的方法如下：在采用相同的研究手段時(shí)，觀察的數(shù)目，觀察的

12、時(shí)間增加；或者采用更換實(shí) 驗(yàn)材料和改變實(shí)驗(yàn)方法。其中，以改變實(shí)驗(yàn)方法取得的成果最大，例如沒(méi)有顯微鏡的發(fā)明就沒(méi)有細(xì) 胞學(xué)說(shuō)的誕生；沒(méi)有孟德?tīng)柕碾s交實(shí)驗(yàn)，就不可能有遺傳學(xué)的誕生。植物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史深含著科研人員的基本要求：設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)，做前人未做的實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)前人未寫(xiě)的 文章。這三個(gè)要求在本質(zhì)上是求異、與眾不同，而要求異，研究人員需要有豐富的想像力，運(yùn)用求 異、聯(lián)想、組合、置換等思維方法；最后，科研人員必須具備基本的寫(xiě)作能力，將自己的成果發(fā)表 出來(lái)，才能傳播知識(shí)。所以，在講授生物學(xué)的發(fā)展史時(shí)，可以通過(guò)列表的方式和討論的授課方式，讓學(xué)生在了解學(xué)科 發(fā)展史的同時(shí)，了解科學(xué)研究的方法和科研人員的基本要求，提高學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)。還使學(xué)生 明白，發(fā)展史的背后有深刻的方法，啟發(fā)學(xué)生在閱讀教材的同時(shí)，大膽思考，真正達(dá)到于無(wú)字處讀 書(shū)。參考文獻(xiàn)1周云龍.2004植物生