通过生物学史教学提高学生科学素养

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1、通过生物学史教学提高学生科学素养通过生物学史教学提高学生科学素养马三梅 (暨南大学生物工程学系 广东 广州 510632)在生物学的教学过程中，绪论一般是第一节课。它往往要介绍生物学的发展史。如果 发展史的讲授，只是介绍历史上重要的科研发现，告诉学生何年何人做了何实验，发现了 何理论，学生就会感觉发展史的教学内容，单调无味，毫无吸引人之处。 如果能够在发展史的教学过程中，采用了讨论式教学，将科研发现的介绍和提问结合 起来，从而使学生自己从发展史中，总结出科学研究的基本思维方法和科研人员的基本要 求。这样的教学，使学生在了解发展史的同时，又明白了科学家的思维方法和科研人员的 基本要求，从而提高学

2、生的科学素养。下面以植物学绪论教学过程中的做法简单地说 明一下，望对大家有所启发。 一、 植物学发展简史的介绍 植物学的发展可以简单地分为三个时期：描述植物学时期、实验植物学时期和现代植 物学时期1-4。但由于现代植物学时期的科学发现多和其它学科如细胞生物学、分子生物学 交叉，所以仅仅介绍描述植物学时期和实验植物学时期的科学发现。 在介绍描述植物学时期和实验植物学时期的科学发现时，首先，和学生一起将这两个 阶段的主要研究成就，按照时间、研究人员、主要成就和成就的主要内容的顺序，分别填 入下面表 1 和表 3 个表中，然后分别对两个表中的内容进行提问，问题分别见表 2 和表 4。表 2 和表 4

3、 的答案一栏，经过同学们分析和讨论后，按照学生回答的内容填入。表 1 描述植物学时期的主要成就 Table 1. The main achievements at the stage of describing botany时间研究人员主要成就成就的主要内容公元前 371- 286特奥弗拉斯托植物的历史和植物本 原描述了 500 多种植物，并 提出各种植物器官的名称 1519-1603塞萨平诺植物描述了 1500 多种植物 1578李时珍本草纲目描述了 1880 多种药物，其 中植物有 1173 种 1560-1624鲍欣植物界纵览在属名后接“种加词”来命 名植物 1665虎克用自制的显微镜观

4、察软木塞提出了细胞的概念 16681670列文虎克利用显微镜观察池塘中的水 和血液观察到微生物和红细胞1690雷首次给物种下定义18000 种植物进行了分类描述植物学时期是指从公元前至 17 世纪 90 年代1。这个时期主要是对植物的形态进 行了观察和解剖，然后记录下来。具体的成就见表 1。其中，令人注目的成就是虎克利用 自制的显微镜对植物进行了观察，提出了细胞的概念。 介绍完描述植物学时期的研究后，提出 4 个问题(见表 2)：第一个问题：这些科学家进 行观察或者做了实验以后，成果的主要形式是什么？同学们回答是：论文或者书。第二个 问题：为什么科学家要将观察或者实验的结果以论文或者书形式的出

5、版？有的学生回答： 做研究，必须将成果写出来，才可以传播知识，否则，再好的研究也无人能知，也不能让后人了解。第三个问题：描述时期采用的研究手段是什么？学生认为研究的主要手段是肉 眼观察，少数人使用了显微镜。第四个问题：每一个科学家的贡献和前人的贡献的不同之 处在什么地方？学生们进行比较后，认识到科研人员的贡献之间主要的不同地方是：描述 的植物种类的数目不同，有逐渐增加的趋势，从最初的几百种，到几千种，到上万种；采 用新仪器，如显微镜的使用。同时将学生回答的内容填入表 2 答案一栏中。表 2 介绍描述时期成就时，提问的问题 Table 2. The questions that was aske

6、d when introducing describing botany问题答案这些科学家进行观察或者做了实验以后，成 果的形式是什么？大多数论文、书；少数是仪器。为什么科学家要将观察或者实验的结果以论 文或者书形式的出版？传播知识采用的研究手段是什么？主要是肉眼观察，少数人利用显微镜每一个科学家的贡献和前人的贡献的不同之 处在什么地方？ 描述植物数量的不同，有增加的趋势； 新仪器的使用；实验植物学时期则是从 18 世纪开始至 20 世纪 20 年代末1。这个时期主要对植物的内 部结构和分类进行研究。具体成就见表 3。其中最主要的是细胞学说的提出和植物分类系 统的建立。 表 3 实验植物学时期

7、的主要成就 Table 3. The main achievements at the stage of experimental botany时间研究人员主要成就主要内容1731林奈自然系统将自然界分为植物界、动 物界和矿物界 1753林奈植物种志7300 种植物实验了双名法 进行命名 1838施莱登植物发生论细胞是植物的结构单位。 1839施旺关于动、植物的结构和生 长一致性的研究建立了细胞学说。1848吴其濬植物名实图考描述了 1719 种植物 1859达尔文物种起源创立了进化论 1866孟德尔植物杂交的发现试验遗传的基本规律1897恩格勒和伯兰 特发表了植物自然分科志建立了植物分类系统

8、对实验植物学时期的研究进行比较时，也是进行提问。提问的问题有 5 个，具体见表 4。等学生回答后，将答案同时填入表格中。第一个问题：为什么虎克等人采用了显微镜进 行观察，却只有施莱登和施旺提出了细胞学说？学生认为虎克观察的植物种类少，列文虎 克虽然首次观察到水中的微生物和红细胞，却没有进行归纳。由于显微镜的质量大大提高， 施莱登和施旺观察的生物种类更多，而且大胆采用归纳法，总结出细胞学说。 第二个问题：施莱登和施旺的研究不同的地方是什么？学生认为施莱登仅仅对植物进 行了显微结构的观察，而施旺则观察了动物的显微结构，观察生物属于不同的界。 第三个问题：孟德尔的实验方法和其它人的实验有什么不同？让

9、学生们思考后回答。孟德尔采用新的研究方法，将实验材料豌豆去雄，人工授粉后，对后代进行观察。简单的 说，采用新的研究手段，增加了观察的时间。 第四个问题：为什么每个起重要作用的研究都和前人的研究都有不同之处？结果有的 学生回答：做研究，首先不能重复前人的实验，必需做前人没有做过的实验。 第五个问题：应用这些描述植物学时期和实验植物学时期的科研案例，说明如何才能 设计出前人没有做过的实验呢？有的学生就总结出，第一，在描述植物学时期，采用肉眼 来观察，可以增加观察生物的种类；这个时期大多研究如此。第二，巧妙地增加观察时间， ，如孟德尔的实验仍然是采用了肉眼观察的方法，但是他首先将豌豆去雄，然后人工授

10、粉， 再对后代进行观察，实验设计非常巧妙，达到了增加了观察植物的时间，导致了遗传学的 诞生。第三，可以采用新的研究方法，如新仪器和新手段的采用。采用新仪器如显微镜来 观察生物，导致了细胞学说的诞生。第四，采用相同的研究方法时，可以替换一下实验材 料，例如施莱登和施旺的实验相比，将植物材料替换为动物材料，结果几乎同时提出细胞 学说。表 4 介绍实验植物学时期成就时，提问的问题 Table4. The questions that was asked when introducing experimental botany问题答案为什么很多人采用了显微镜进行观察，只有 施莱登和施旺提出了细胞学说？

11、显微镜的技术提高，进行了多种生物的观察， 采用了归纳法。 施莱登和施旺的研究不同的地方是什么？实验材料不同：施莱登对多种植物的结构进 行了观察；施旺对多种动物的结构进行了观 察。 孟德尔的实验方法和其它人的实验有什么不 同？观察的时期更长。孟德尔采用新的观察方法， 将实验材料豌豆去雄，人工授粉后，对后代 进行观察。采用新的研究方法，导致遗传学 的出现。 为什么每个起重要作用的研究都和前人的研 究都有不同之处？做研究，首先不能重复前人的实验，必需做 前人没有做过的实验。应用这些科研案例，说明如何才能设计出前 人没有做过的实验呢？增加观察的数目；增加观察的时间；采用新 的研究方法(新技术)；替换实

12、验材料；二、植物学发展简史渗透的科学研究的思维方法和科研人员的基本要求 将表 2 和表 4 两个表格的内容全部填好后，由教师进行总结：科学研究首先要设计新 实验。设计新实验的方法如下：在采用相同的研究手段时，观察的数目，观察的时间增加； 或者采用更换实验材料和改变实验方法。其中，以改变实验方法取得的成果最大，例如没 有显微镜的发明就没有细胞学说的诞生；没有孟德尔的杂交实验，就不可能有遗传学的诞 生。 植物学发展简史深含着科研人员的基本要求：设计新实验，做前人未做的实验，写前 人未写的文章。这三个要求在本质上是求异、与众不同，而要求异，研究人员需要有丰富 的想像力，运用求异、联想、组合、置换等思

13、维方法；最后，科研人员必须具备基本的写 作能力，将自己的成果发表出来，才能传播知识。 所以，在讲授生物学的发展史时，可以通过列表的方式和讨论的授课方式，让学生在 了解学科发展史的同时，了解科学研究的方法和科研人员的基本要求，提高学生的基本科 学素养。还使学生明白，发展史的背后有深刻的方法，启发学生在阅读教材的同时，大胆思考，真正达到于无字处读书。 参考文献参考文献 1周云龙. 2004.植物生物学(第二版). 北京: 高等教育出版社.1011 2郑湘如,王丽. 2006.植物学(第二版). 北京: 中国农业大学出版社.56 3朱念德. 2000. 植物学(形态解剖部分). 广州: 中山大学出版社. 56 4Randy Moore,W Dennis Clark, Kingsley R. Stern. 1995. Botany. Dubuque: Wm. C. Brown Publishers, 1214