生物科学史与知识网的构建

1、本资料来源于七彩教育网生物科学史与知识网的构建摘 要：普通高中生物课程标准指出，科学是一个发展的过程。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。因此生物科学史对培养学生的生物科学素养有着重要意义。基于对课标中课程理念的分析和内容标准的把握，高中生物教学中应注重生物科学史教育的整合。关键词：生物科学史实信息资源；构建知识网；应用整合普通高中生物课程标准指出，科学是一个发展的过程。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。因此生物科学史对培养学生的生物科学素养有着

2、重要意义。基于对课标中课程理念的分析和内容标准的把握，高中生物教学中应注重生物科学史教育与建构知识网应用的整合。新课程中的生物科学史教育具有重大意义：体现科学是一个过程、为学习探究提供范例、融合科学教育与人文教育。现从以下几个方面来阐述。新课程中的生物科学史在自然科学领域中，生物学的内容极其丰富、复杂而又充满活力，在其发生和发展的各个特定时期内，都有许多科学家们倾注了大量的精力，对许多重大问题进行一系列研究，他们曾经遇到各种障碍和坎坷，经历过无数的挫折和失败，但是，凭借科学家们的顽强毅力、聪明智慧、不断探索和通力协作，终于取得了令人振奋的成果和成功经验，在生命科学的历史长卷中写下了一页又一页的

3、辉煌篇章。人教版生物课本中的生物学史以2类形式出现，一类是课本中的以课文形式呈现的史料，如“分析细胞学说建立的过程”、“关于酶本质的探索”、“说明光合作用及其对它的认识过程”、“总结人类对遗传物质的探索过程”、“分析孟德尔遗传实验的科学方法”、“概述植物生长素的发现和作用”、“简述基因工程的诞生”等；另一类是建议学生课后自行搜集的相关史料，如“搜集有关干细胞研究进展的资料”、“搜集DNA分子结构模型建立过程的资料”、“搜集生物进化理论发展的资料”等。除此之外，有些内容还涉及到科学家进行探索的经典实验及资料，如细胞膜的亚显微结构及特性，恩格尔曼实验，孟德尔定律的发现，核酸是遗传物质的实验分析，艾

4、滋病和非典型肺炎(SARS)等传染病的发生及防治，生态系统的能量流动等。“生物科学史“体现了科学是一个过程“分析细胞学说建立的过程”史料包括：细胞的发现简史和细胞学说创立的简史，其中，主要涉及到维萨里、比夏、罗伯特虎克 、列文虎克、马尔比基、施莱登、施旺、耐格里、魏尔肖 等科学家的贡献。通过分析细胞学说的建立过程，可以领悟到科学发现具有以下特点。（1）科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果。（2）科学发现的过程离不开技术的支持。（3）科学发现需要理性思维和实验的结合。（4）科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。“总结人类对遗传物质的探索过程”的史料占据了必修2的大部

5、分篇幅（第一章到第四章）。1865年，遗传学奠基人孟德尔通过豌豆的杂交试验，提出生物性状的遗传受遗传因子控制的假说，并发现了著名的孟德尔定律。但是直至1900年，孟德尔的植物杂交试验论文，才被三位科学家几乎同时发现，并在世界科学界引起轰动和争论。在遗传学的创立过程中，贝特森和约翰逊一起提出许多新概念，如基因、等位基因、纯合子、杂合子、基因型、表现型等。1902年，萨顿提出“遗传因子是位于染色体上”的假说。摩尔根也宣称绝不接受“没有实验基础的结论”。1911年，摩尔根等人通过果蝇的杂交实验证实，黑腹果蝇的白眼基因和残翅基因，位于细胞的X染色体上，发现基因的连锁遗传规律。1944年，艾佛里等人继续

6、格里菲斯（于1928年）进行的肺炎双球菌转化的研究，通过肺炎双球菌的体外转化实验证明DNA具有转化作用。19511952年间，赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，证明DNA能够进行自我复制并指导蛋白质的生物合成。DNA是遗传物质的观念终于被人们接受了，但由于它的结构仍然是个谜，尚无法解释基因的本质及其功能。因此，揭示DNA分子结构已成为基因研究的主题。1951年，25岁的沃森与大他12岁的克里克相遇，两位性格截然相反的学者在科学研究上建立起相互鼓励、密切合作的关系。沃森和克里克是怎样建构DNA分子双螺旋结构模型呢?他们经常与威尔金斯和富兰克林沟通研究信息，利用提供的X射线数据和X射线衍射B型D

7、NA图像，经过一系列数据分析、推测和多次建立模型，终于在1953年提出DNA双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构模型的关键特征，在于内部的特异性碱基遵循互补配对原则，而且互补碱基对的排列顺序可以改变。这样，DNA不仅能够自我复制，而且具有特异性及其多样性，从而使科学家们信服基因的化学本质是DNA。克里克于1970年提出了更为完善的中心法则图解。至此，遗传物质及其作用原理告一段落。综观遗传物质及其作用原理的发现史，使我们认识到科学发现是不能计划或凭空设想的，而是在良好的研究环境和氛围中，通过许多科学家创造性的思维和脚踏实地的努力取得的。在生物科学史中，不仅记载着生命科学知识的形成过程，而且蕴含着科学

8、家的创造性思维方式和灵活多样的科学方法，体现着科学家尊重事实、服从真理和实事求是的科学态度，以及勇于创新、善于合作和无私奉献的科学精神。因此，在高中生物学教学中注重科学史的学习，必将对培养学生的生物科学素养产生深远的影响。为学习探究提供范例，构建知识网的应用整合探究性学习是新课程理念之一，科学是一个探究的过程。科学探究包括一系列的活动，如发现问题、提出问题、作出假设、逻辑推断、检验假设、分析结论、交流评价等。许多生物科学史料，是对学生进行科学方法训练的好素材。 孟德尔是通过分析一对相对性状的杂交试验结果，发现并提出两个问题：一是Pl代为什么全部为显性?二是F2代为什么出现一定比例的性状分离？正

9、是为了解决这些问题，他作出假设；进而推测P1(Dd)形成配子时D与d的分离导致杂种自交后代发生性状分离现象；然后运用测交等方法检验假设的合理性，从而得出分离定律。这种假说演绎方法给我们探究学习提供一个很好的范例，例如06年广东生物科高考题：科学研究已证实某类有机污染物对水生软体动物雌性个体有致畸作用，畸变雌性体内出现雄性生殖器官。近期某水域被该类有机物X污染，为了解此有机物对水生软体动物是否有致畸作用，生物兴趣小组同学提出开展探究活动。请利用中学生物实验室常用器材以及下列实验材料和用具，设计实验并预测实验结果。 实验材料和用具：采自未受污染水域、体重相近、性成熟的水生螺(A螺)(300只)，解

10、剖镜，有机污染物X溶液，养殖池，正常A螺雌、雄性器官解剖图谱等。 提示：给药剂量、具体仪器操作不作要求，室温恒定，养殖时间30天：A螺为雌雄异体，性别特征可在解剖镜下鉴定： (1)拟定课题名称： (2)设计实验步骤：(3)预测实验结果： 解析：本题综合考查学生的探究和实验能力。属于常规的实验设计题目，实验步骤可以归纳为取材分组并编号、不同条件来处理、相同适宜条件来培养、观察记录实验结果。考查考生根据研究目的和研究内容设计探究实验，描述具体的实验步骤（内容），并对可能的实验结果进行预测和分析的实验综合能力。 再如对“光合作用的探究历程”的学习，能使学生明白光合作用的本质：由于放射性同位素的发现和

11、使用放射性同位素标记化合物的技术的应用，使得鲁宾和卡门用放射性同位素18O分别标记H218O和C18O2来追踪18O的去向，从而有力地证明光合作用释放的氧气全部来自于水；卡尔文用14C标记CO2，最终发现了碳的循环途径，也即卡尔文循环。在生物的遗传物质的科学探索中，赫尔希和蔡斯等人的噬菌体侵染细菌的实验，揭示了DNA是遗传物质，而实验的成功，是与放射性同位素示踪技术手段的支持分不开的。而后科学家采用放射性同位素示踪技术设计巧妙的实验证实了DNA的确以办保留的方式复制的。根据这些科学史知识我们也可以一发炮制探究某种元素(或物质)在生物体中的去向。又如必修3中列举的植物生长素的发现史，教师可引导学

12、生沿着科学家的思维方式探索生长素基本理论的形成过程，这样不仅促使学生深刻领会生长素理论的论点，而且使学生在亲身体验科学探索的过程中接受科学方法的训练。在下面这道题中也可用到这点。请设计实验证明植物为什么会有顶端优势的现象，要求包括如下环节：研究问题、问题假设、实验方案（材料用具、实验步骤）、预期结果。 研究问题：顶端优势的原理问题假设：顶芽产生的生长素向下运输，大量地积累在侧芽部位，使侧芽的生长素浓度过高，从而使侧芽的生长受抑制。材料用具：剪刀、生长状况一致的盆载三株、10-3mol/L生长素（浓度可自行设计）实验步骤： 预期结果： 通过生物科学史中的这些具体例子以及探究性问题的练习，可以使学生很好地受到启示：