職業(yè)教育論文-淺談生物科學史在教學中的作用.doc

職業(yè)教育論文-淺談生物科學史在教學中的作用摘要：生物科學史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學生學習生物學的積極興趣，又能發(fā)揮學生學習的主動性，增強學生的主體意識，還能培養(yǎng)學生學習生物學的收集和處理生物信息的能力、分析問題和解決問題的能力、掌握學習生物學的科學方法，同時更能培養(yǎng)學生形成不畏艱險、持之以恒的科學態(tài)度。關鍵詞：生物科學史；激發(fā)學習興趣；教學方法生物科學是建立在實驗基礎上的一門自然科學，現(xiàn)代生物科學的發(fā)展，是生物科學與數(shù)學、物理、化學、等科學之間相互交叉、滲透和相互促進的結(jié)果。隨著生物科學的發(fā)展，生物科學向人們展示美好的未來，它將成為21世紀領先的學科之一。我們在學習生物學科時，應在前人研究的基礎上，善于發(fā)現(xiàn)問題，研究問題，解決問題。不僅要重視生物學知識的學習，還要重視學習和體驗生物科學研究的過程，并且從中領會生物科學的研究方法。基礎教育課程改革綱要也明確指出，改變課程實施過于強調(diào)接受學習死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。為了使學生的學習方式發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，保證學生自主性、探索性的學習落到實處，確立學生的主體地位，促進學生積積極主動地學習，使學生形成學習中不斷提出問題、解決問題的探索過程。新課程標準對生物學能力的要求是初步學會探究生物科學的一般方法，發(fā)展學生提出問題、做出假設、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流的科學探究能力。在科學實踐中發(fā)展合作能力、實踐能力和創(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。生物學能力在教學中如何培養(yǎng)呢？本人認為生物科學史在教學的巧妙利用有其不可替代的作用。生物科學史的巧妙合理的講解，既能激發(fā)學生學習生物學的積極興趣，又能發(fā)揮學生學習的主動性，增強學生的主體意識，還能培養(yǎng)學生學習生物學的收集和處理生物信息的能力、分析問題和解決問題的能力、掌握學習生物學的科學方法，同時更能培養(yǎng)學生形成不畏艱險、持之以恒的科學態(tài)度。在生物發(fā)現(xiàn)史教學中,采用多媒體現(xiàn)代化教學手段，要求學生在課前預習，并收集有關的信息材料，課堂教學中針對學生收集到的材料，有的問題鼓勵學生課后繼續(xù)查閱，共同討論加以解決，與課堂有關的內(nèi)容加以肯定，導入教學。生物學史有的既體現(xiàn)了學生收集和處理信息的能力，激發(fā)學生學習的興趣，增強學生的成就感，又能鍛煉學生研究問題的科學分析方法，培養(yǎng)學生的推理、歸納能力以及學生的邏輯思維和創(chuàng)造力，還能使學生養(yǎng)成不畏艱險、持之以恒的科學精神。如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程等。酶的發(fā)現(xiàn)：1773年，意大利科學家斯帕蘭扎尼（L.Spallanzani,17291799）設計了一個巧妙的實驗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，德國科學家施旺（T.Schwann,18101882）從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)，解開胃的消化之謎，使酶的研究工作更進了一步。1926年，美國科學家薩姆鈉（J.B.Sumner,18871955）從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并通過化學實驗證實脲酶是一種蛋白質(zhì)，得出結(jié)論酶是蛋白質(zhì)。20世紀30年代，科學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。使人們對酶的認識形成統(tǒng)一的觀點，并指出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。20世紀80年代，美國科學家切赫（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。對酶的認識進行了完善，形成完整的理論，即酶是由活細胞產(chǎn)生的具有生物催化能力的有機物?？偨Y(jié)人們的認識過程：發(fā)現(xiàn)問題提取物質(zhì)物質(zhì)本質(zhì)得出定義補充完善（完整理論）（1773年）（1836年）（1926年）（20世紀30年代）（80年代）通過學習酶的發(fā)現(xiàn)，激勵學生學習科學家實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的科學精神。使學生明確科學家對酶的認識是不斷發(fā)展的?？茖W具有開放性，引導學生要用開放的觀點、發(fā)展的眼光對待所學的知識,鼓勵學生在學習過程中勤于思考，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，古希臘亞里士多德就提出土壤是構(gòu)成植物組分的觀點。這一觀點統(tǒng)治西方將近2000年。這也是人們對光合作用的最早的認識。1648年，海爾蒙特的盆栽柳樹實驗證明樹木的重量增加來自雨水而非土壤。世界各地生物課本都會提到這一段記載。他所做的柳樹實驗說明光合作用過程中有水的參與，也是生物研究上劃時代的工作。向傳統(tǒng)的認識提出了新的挑戰(zhàn)，為人們的研究提出了方向。1771年，普利斯特利通過實驗發(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，也沒有發(fā)現(xiàn)光在這個過程所起的關鍵作用。問題的研究進一步深化，問題更加具體化。1779年，荷蘭科學家英格豪斯（JanIngenhousz）重復了上述實驗，并進一步證實光照是這一實驗成功的秘訣，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)煮沸過的水中放入綠葉時，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，他認為植物在光照下，為了產(chǎn)生O2就必須有CO2的存在，O2是來自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)物氧氣的來源。1804年，法國科學家德索敘爾（deSaussure）通過定量植物所吸收的CO2，釋放的O2及植物體的增加量發(fā)現(xiàn)，綠色植物在陽光照射下，用CO2與H2O在植物體內(nèi)合成有機物質(zhì)，并產(chǎn)生與CO2大致相等體積的O2。他提出，CO2和H2O是植物體有機物質(zhì)的來源。即兩者是光合作用的原料。1864年，德國科學家薩克斯用天竺葵做材料實驗得出結(jié)論：天竺葵的葉子在光下制造了淀粉，同時也說明光合作用需要光，產(chǎn)物為淀粉（糖類）。1880年，美國科學家恩格爾曼用水綿進行實驗說明：氧是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。有力地說明氧氣是光合作用的產(chǎn)物，葉綠體是光合作用的場所。1937年，英國科學家希爾（Hill）將離體的葉綠體加到具有適當氫受體（A）的水溶液中，光照后放出氧氣，此反應稱為希爾反應。氫受體有2，6二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等。說明氧氣是水的光解過程產(chǎn)生的，為人們研究光合作用產(chǎn)物氧氣的來源提出了新的見解。1939年，美國科學家魯賓（SRuben）和卡門（MKamen）利用同位素標記法進行探究實驗有力地證明光合作用釋放的氧氣來自水。根據(jù)科學的發(fā)展進程歸納出光合作用的定義和反應式。光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并且釋放出氧的過程。即：光能CO2H2O（CH2O）O2葉綠體通過對幾個光合作用發(fā)現(xiàn)過程中的幾個經(jīng)典實驗的分析、討論，使學生感受到科學發(fā)展的艱難、科學方法的重要，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。提高學生的科學素質(zhì)，培養(yǎng)學生設計實驗，分析實驗結(jié)果的能力。有的發(fā)現(xiàn)史既能通過對科學家實驗的分析培養(yǎng)學生探究問題的能力，使學生掌握科學的研究方法，又能使學生根據(jù)所學知識，解釋一些實際問題和現(xiàn)象，增強知識面的應用能力，激發(fā)學生學習生物的興趣，促進學生積積極主動地學習，使學生形成學習中不斷提出問題、解決問題的探索過程。如生長素的發(fā)現(xiàn)過程、DNA是遺傳物質(zhì)的證明等。生長素的發(fā)現(xiàn)過程：1880年，達爾文研究了光照對金絲雀虉草胚芽鞘生長的影響。實驗一：胚芽鞘受到單側(cè)光照射時，彎向光源生長。對照組實驗：胚芽鞘在完全黑暗的情況下直立生長。實驗結(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。實驗二：切去胚芽鞘的尖端，胚芽鞘既不生長，也不彎曲。對照組實驗：未切去尖端的胚芽鞘，直立生長或向光彎曲生長。實驗結(jié)論：彎曲生長是由于有尖端的緣故。實驗三：用錫箔小帽罩住胚芽鞘的尖端，胚芽鞘直立生長。對照組實驗（實驗四）：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。實驗結(jié)論：感光部位是尖端，彎曲部位是尖端下的一段?？偨Y(jié)：達爾文推想，胚芽鞘尖端可能會產(chǎn)生某種物質(zhì)，這種物質(zhì)在單側(cè)光的照射下，對胚芽鞘下面的部分會產(chǎn)生某種影響。1913年，詹森做的實驗：實驗組：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。對照組：未切去尖端的胚芽鞘單側(cè)光照射，胚芽鞘彎向光源生長。結(jié)論：胚芽鞘尖端產(chǎn)生的刺激透過瓊脂片傳遞給下部。為溫特的實驗提供了重要的方法。1914年拜爾的實驗：實驗組：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)，胚芽鞘會向?qū)?cè)彎曲生長。對照組：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)，胚芽鞘會向?qū)?cè)彎曲生長。結(jié)論：胚芽鞘的彎曲生長，是因為頂尖產(chǎn)生的刺激在其下部分布不均勻造成的，為溫特的實驗提供了重要的思路。1925年索爾的實驗：實驗組：把胚芽鞘的尖端切去，則胚芽鞘的生長受到抑制。對照組：把切下的胚芽鞘尖端放回去，則胚芽鞘的生長恢復正常。結(jié)論：胚芽鞘尖端含有剌激細胞生長的信號物質(zhì)。以上的實驗初步證明：尖端產(chǎn)生的刺激可能是一種化學物質(zhì)，這種化學物質(zhì)的分布不均勻造成了胚芽鞘的彎曲生長。1928年，溫特的實驗，是在詹森和拜爾實驗的基礎上進行的。實驗組：把切下的胚芽鞘尖端放在瓊脂塊上，幾小時后，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)這個胚芽鞘會向放瓊脂的對側(cè)彎曲生長。對照組：把沒有接觸過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)這個胚芽鞘既不生長，也不彎曲。排除瓊脂塊的影響。實驗結(jié)論：進一步證明了胚芽鞘尖端確實產(chǎn)生了某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從尖端運輸?shù)较虏?，并且能夠促使胚芽鞘下面某些部分的生長。1934年，郭葛等人提取出該物質(zhì)，并確認它的化學本質(zhì)是吲哚乙酸，把這種物質(zhì)命名為生長素。生長素的發(fā)現(xiàn)歸納：（1）胚芽鞘的感光部位是胚芽鞘尖端。（2）生長素產(chǎn)生于胚芽鞘的尖端。（3）胚芽鞘的彎曲部位（生長素的作用部位）是尖端以下部位。師生共同回顧生長素的發(fā)現(xiàn)過程，得出探究問題的方法過程：設計實驗提出假說（推論）實驗驗證得出結(jié)論生長素的發(fā)現(xiàn)過程在生命科學史上具有一定的代表性，它前后歷時幾十年，凝聚了眾多科學家的心血和智慧，通過一系列的實驗從一定程度上反映了科學探究的一般方法，對培養(yǎng)學生科學的思維方法和研究方法，培養(yǎng)學生的科學精神、創(chuàng)新意識和實踐能力是一個非常好的素材。新課程標準和近年來高考試題中一個導向性變化，就是對學生實驗設計能力明確提出了要求。學生是通過親身實踐獲取的直接經(jīng)驗，從中初步學會科學方法，培養(yǎng)培養(yǎng)方法，培養(yǎng)科學精神和科學態(tài)度以及思維的新穎性與獨特性等創(chuàng)新思維的品質(zhì)。DNA是遺傳物質(zhì)的證明：理論依據(jù)：通過對與生物傳宗接代有關的生理作用有絲分裂、減數(shù)分裂及受精作用和生物的個體發(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，說明染色體與生物的遺傳有重要的關系，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穩(wěn)定，而蛋白質(zhì)的含量不是很穩(wěn)定，因此，與遺傳有關的是DNA而不是蛋白質(zhì)。要充分說明DNA是遺傳物質(zhì)，必須通過實驗才能得出準確的結(jié)論。想辦法把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨地、直接地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用，這是研究問題的方法和思路。直接證據(jù)：實驗驗證1928年，英國科學家格里菲思的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗，說明無毒性的R型活細菌知與加熱殺死的S型細菌混合后，轉(zhuǎn)化為有毒性的S型活細菌，這些轉(zhuǎn)化的S型細菌的后代也是有毒性的S型細菌，即這種性狀的轉(zhuǎn)化是可遺傳的。沒有指出轉(zhuǎn)化的實質(zhì)即遺傳物質(zhì)是什么，但給人們對遺傳物質(zhì)的研究提出了實驗的方法和思路，加快了科學發(fā)展的步伐。美國科學家艾弗里和和他的同事經(jīng)過十幾年的研究，在1944年發(fā)表了他做的轉(zhuǎn)化實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：只有加入DNA，R型細菌才能轉(zhuǎn)化為S型細菌，并且DNA純度越高，轉(zhuǎn)化就越有效。如果用DNA酶處理從S型活細菌中提取的DNA，使DNA分解，就不能使R型細菌發(fā)生轉(zhuǎn)化。體現(xiàn)實驗的設計思路，但是人們在理解此實驗的過程中有一定的懷疑，問題關鍵是DNA和蛋白質(zhì)是否完全分開。1952年，赫爾希和蔡斯用同位素標記法做的噬菌體侵染細菌的實驗表明：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，子代噬菌體的性狀是通過親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。實驗材料的結(jié)構(gòu)和同位素示蹤法技術的運用，解決了轉(zhuǎn)化實驗中的疑惑，使實驗結(jié)果更加有說服力。格里菲思的實驗的不足之處，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，說服力不是很強，人們還是以懷疑的眼光看待這個實驗的，有人爭辯說，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。而噬菌體侵染細菌的實驗根本就不存在上述問題，它是最