细胞生物学的发展简史范文第1篇

[关键词]科学史；高中生物；核心概念；建构

[中图分类号]G633.91

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3712（2014）27-0073-02

一、利用科学史促进核心概念建构的方法

生物课程的学习进入高中阶段后，学生会接触到越来越多的生物学概念。有些概念对于初学者而言理解起来并不太容易，然而概念的准确掌握却是学好这门课程的基础，也是展开后续更为深入的知识探究的前提。想要深化学生对概念的理解与认知，以科学史为切入点不失为一种好方法。利用科学史展开概念教学时，首先需要做好概念教学的有效建构，要让与概念相关的科学史能够清晰地为学生呈现。这不仅能够让学生了解某个特定生物学概念的形成过程，也能够让学生从科学史中认识到特定概念在不同时期的发展情况。

“细胞”是生物学中一个非常核心的基础概念，对于这个概念有良好的掌握与认知对于后续相关知识的学习非常重要。在高中生物课本中，关于细胞的认识是很重要的一个章节，这一章内容的学习会让学生对各个细胞器的功用有良好的认知，同时，也会让学生认识到这些细胞器是如何协同维持整个细胞的生命活力的。为了让学生更好地理解细胞的定义，笔者会借助科学史让学生首先了解这个概念形成与发展的历程。

罗伯特・虎克：英国人，细胞的发现者和命名者。他用显微镜观察植物的木栓组织，发现许多规则的“小室”，并把“小室”称为cell――细胞。

列文虎克：荷兰人，他用自制的显微镜进行观察，对红细胞和动物进行了精确的描述，但没用“细胞”来描述其发现。

19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。

维尔肖：德国人，他在前人研究成果的基础上，得出“细胞通过分裂产生新细胞”的结论。

从这段科学史中，学生能够感受到细胞这个概念由来已久，在生物学的发展过程中很早就展开了对这个概念的探究。同时，学生也能够认识到关于细胞研究的一些重要阶段：从细胞的发现到概念还未形成时对细胞的描述，最后到细胞学说的提出直至后期的进一步完善。虽说细胞只是生物学中一个最基础的概念，然而这个概念的提出与演进却经历了一段着实漫长的历程。对这段科学史的理性认知不仅能够让大家对细胞这个概念的由来有较好的把握，也能够深化学生对这个概念的认识。这个过程为后续知识的学习打下了坚实的基础。

二、利用科学史促进核心概念建构的层次

在利用科学史展开生物相关概念的教学时，要注重层次建构。有些生物学概念看似简单，但其形成过程可能非常漫长，不仅如此，早期对这个概念或者相关物质的研究也可能会极其复杂与不易。前人的研究不仅为生物学的发展打下了坚实的基础，也为相关概念的教学提供了很有价值的素材。有些生物学概念的形成过程十分复杂，对于有些物质的研究也耗费了前人很多心力，这些都被很好地记录在了科学史中。对于科学史的学习既能让学生了解到相关概念的形成过程，也能让其认识到前人在研究概念时所付出的心血。这不仅是一种知识教学，也能够潜移默化地让学生感受到治学的精神。

现在我们都知道DNA是细胞的遗传物质，它不仅会决定生物体的基本性状，也是决定生物体一些最为重要特征的遗传密码。科学家对这个概念的研究经历了非常漫长的过程，从最早对这种物质的探究到逐渐弄清楚其作用，科学家进行了大量繁琐复杂的实验。在学习这个概念时有必要让学生了解这段科学史，这不仅能够让学生了解这个概念的形成过程，这个过程中的一些有代表性的实验研究也是这节课的教学重点。

1928年，英国科学家格里菲思通过实验推想，已杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。（体内转化实验）

1944年，美国科学家艾弗里和他的同事通过实验证明上述“转化因子”为DNA，也就是说DNA才是遗传物质。（体外转化实验）

1952年，赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。

在给学生逐层介绍这段科学史时，笔者有意识地让学生进一步了解各个阶段所涉及的一些核心实验。这些实验富有代表性，对每个阶段实验的剖析能够帮助学生形成科学研究的一般思路。这样的教学过程不仅富有层次性，而且能够让学生在清晰思维的指引下更好地掌握相关生物学概念。

三、利用科学史促进核心概念建构的一般教学步骤

在利用科学史展开生物学核心概念的教学时，教学步骤的有效建构很重要。科学史的学习很容易让学生觉得枯燥乏味，无法激起学生的学习兴趣。然而，如果能够改善史料的呈现方式，让科学史中的某些内容贴近学生所熟悉的生活，这样就往往容易被学生接受。此外，教师还可以对不同阶段的科学史做深入挖掘，通过有效教学步骤的设置让学生更深入地了解在科学发展的进程定生物学概念所发生的特定变化。这既能够让教学过程更为丰富，也能够深化学生对概念的理解。

“内环境”和“稳态”是两个相互关联的生物学概念，这两个概念的发现过程也有内在的联系。笔者首先给学生简要介绍两个概念的发现经过。

贝尔纳：法国人，1857年，他提出“内环境”的概念，并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。

坎农：美国人，1926年，他提出了“稳态”的概念，并提出了稳态维持机制的经典解释，即内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

在初步介绍科学史的发展历程时，笔者有意识地对每个过程展开深入挖掘。例如，“内环境”概念在提出时的具体经历如何？“稳态”的概念又是如何在“内环境”的概念基本确认后慢慢被人们认识与发现的？这些介绍不仅是对概念的拓宽与延伸，也能够加深学生对概念的接受程度。

在介绍完这些科学史后，笔者进一步将学生引入到现代环境中来，向学生强调：神经―体液―免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。这不仅深化了概念教学，也能够让学生对刚刚学过的概念有良好的应用。

在借助科学史展开生物学概念的教学时，做好教学步骤的设计很重要。良好的教学步骤不仅能让教学有针对性地展开，也能更好地挖掘科学史中有价值的史料，进而为概念教学提供好的素材，深化学生对概念的理解与掌握。

科学史不仅能够让我们认识一门学科的发展历程，以科学史为依托也能够很好地展开生物学中某些核心概念的教学。在利用科学史进行概念教学时要注重教学方法的选取，教学过程应当富有层次性。此外，教学步骤的设置也很重要，良好的教学步骤不仅能够让概念教学有针对性地展开，也能够更好地挖掘科学史中一些有价值的史料。这些方法都有利于科学史辅助生物学概念教学的开展。

参考文献：

[1] 胡玉华.对生物学核心概念及其内涵的研究[J].生物学通报，2011（10）.

细胞生物学的发展简史范文第2篇

【关键词】 科学本质 科学知识 科学方法 科学精神 课堂教学

科学教育的一个重要的目标是培养具有科学素养的人，而科学素养的核心组分就是对科学本质的理解。《义务教育生物学课程标准》（2011年版）“课程性质”部分明确提出：“义务教育阶段的生物学课程是自然科学领域的学科课程，其精要是展示生物科学的基本内容，反映自然科学的本质” 。生物学作为自然科学课程的一个分支，在科学本质的教育上，理应承担起应有的责任和道义。人们一般认为，科学是科学知识、科学方法和科学精神三个方面组成的一个不可分割的有机整体。课堂教学作为教学活动的基本组成部分，课堂学习必然成为学生人生中一段重要的生活经历，影响着他们当前及今后的多方面发展和成长。因此，站在学生发展的角度，站在生物学科责任的高度，在教学实践中，我们大胆尝试，努力构建融“科学知识、科学方法、科学精神”于一体的生物课堂，力求在潜移默化中帮助学生理解科学的本质，沐浴科学理性的光辉。本文以义务教育课程标准 “说明dna是主要的遗传物质”的具体内容为例，阐述课堂教学中是如何进行科学本质教育的。

1. 关注科学知识——在教学中凸显概念教学

中国科学院院士黄昆教授曾说：“客观的规律我们一般都是通过一定的科学概念去认识的，而这些概念本身就在一定程度上反映着规律的本质。”诺贝尔奖获得者李政道博士也多次提到：“在学习中，一定要把基本的要领搞清、记牢。”《义务教育生物学课程标准》（2011年版）的最大变化之一就是在内容标准的每一个主题下，都增加了 “教学中，教师要帮助学生形成以下的重要概念……” 概念教学的重要性由此可见一斑。因此，我们如果关注科学知识的学习，就毫无疑问地要在教学中凸显概念教学。

例如在整体上，我们注重“概念梳理”。济南版初中生物学《遗传的物质基础》一节中，教材首先在引言中描述了遗传的定义，然后编排了“细胞核是遗传的控制中心”和“ dna是主要的遗传物质”两目内容。本节课对应的课程标准中要求学生形成的重要概念是“ dna是主要的遗传物质。基因是包含遗传信息的dna片段，它们位于细胞的染色体上。遗传性状是由基因控制的”。针对课程标准要求和教材内容，我们抓住“遗传的物质基础”这一主线，围绕“遗传”这一概念，将“细胞核——染色体——dna——基因”这一组概念由宏观到微观、从现象到本质按照四个层次前后贯通起来，并融合遗传物质的结构、成分、作用等知识，使得学生也能围绕“遗传的物质基础”这一内容，发掘本节出现的概念（如遗传、染色体、dna、基因等）间的内在联系，通过概念图、思维导图等形式，使学生能在更高的层次上、从整体上予以把握和理解概念的本质，形成知识体系。

又如在细节上，我们着力“概念理解”。如在学习“基因”这一概念时，教材只是给出这样的文字“dna上有许多与遗传相关的片段”“不同的基因贮存着不同的遗传信息，也就是说生物表现出的不同特征是由不同的基因控制的。”显然，这样的简要描述比较抽象，为了让学生便于理解，我们使用了拼图的方法，即用卡通画的形式分别画出人的头发、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴各三种，并且在每一个特征的旁边都写出了其特定的碱基序列。操作时学生两个人一组，每一组都得到头发、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴各三种图片和一张空白脸的纸，学生根据自己的喜好进行选择，把选定的特征剪下来拼成一张卡通人物的脸，并在其左侧按照头发、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴的顺序把相应的碱基序列贴上。然后小组依次把画贴在黑板上进行比较。因为选的碱基序列不同，所以拼出的脸也不一样。学生惊奇地发现全班的卡通人物居然没有人拼得一样。为什么出现这样的结果呢？我请学生来计算这张脸的组合方式共有多少种，大家通过计算发现竟然有35即243种之多。其实这才涉及五个特征，人的形态、生理特征远有成百上千之多，都考虑在内的话又有多少种组合呢！此时，学生对于“基因是包含遗传信息的dna片段，遗传性状是由基因控制的”的重要概念已深有感触并且深刻理解认同。

再如在练习中，我们加强“概念巩固”。依据认识论的观点，一个完整的教学过程必须经过“由感性的具体发展到抽象的规定，再由抽象的规定发展到思维中的具体”这样两个科学抽象的阶段。作为一门研究各种生命现象和生命活动规律的自然科学，毫无疑问，生物学知识是从生活中来，最终还要回归生活的。学生学了生物学概念后，我们还要设法使学生所学的生物学知识走向生活和更为广阔的社会。在练习巩固阶段，我们有目的地选编一些生物学知识应用于生活的题目，用概念和原理去解答问题，使概念教学落到实处。如我们设置了这样一道练习题，“在日常生活中，你会发现同卵双生者长得几乎完全一样。你能运用所学的知识解释原因吗？”学生们分析的结果是：“因为同卵双生者是由同一个受精卵发育而来的，这对双胞胎就具有相同的细胞核；因为细胞核相同，所以染色体相同；因为染色体相同，所以 dna相同；因为dna相同，所以基因相同；因为基因相同，所以贮存的遗传信息相同；因为遗传信息相同，也就是建造生命的‘蓝图’一样，因此同卵双生者长得几乎完全一样。”很显然，这样的回答很精彩，这样层层深入、逻辑性强的分析、推理，体现了学生对科学知识从表面感知到本质理解的思考过程，深化了本节课中的概念学习。

生物学概念是反映生物学本质属性及特征的形式，是构成生物学知识体系的重要组成部分，处于学科知识最为本质和中心的地位。我们在求学生涯中，会学习很多的生物学知识，可是随着时间的流逝，一些知识渐渐地被淡忘掉了，但总是有那么一些知识依然清晰地保存在我们的脑海之中，甚至伴随我们一生，这就是一些重要概念，如与光合作用、呼吸作用、遗传与变异、生态系统等相关的知识。从某种意义上讲，凸显概念教学，帮助学生建构重要概念，对提高学生的生物科学素养，理解科学本质有着重要的意义。

2.学习科学方法——在教学中彰显探究理念

生物学是一门建立在观察和实验基础上的科学。科学家进行科学认识的基本方式是探究活动，科学知识是科学家在探究基础上获得的。因此，学生进行学习活动的基本方式应该是探究活动，学生理解科学及其科学本质的学习活动也应该是科学探究活动。探究式学习是新课程改革大力提倡的学习方式，无论是《生物课程标准》(实验稿)，还是2011年版《生物学课程标准》都将“倡导探究性学习”作为课程基本理念之一。所不同的是，后者更加关注科学探究与科学本质之间的关系，其中增加了这样的文字描述：“生物科学不仅是众多事实和理论的汇总，也是一个不断探究的过程。科学探究既是科学家工作的基本方式，也是科学课程中重要的学习内容和有效的教学方式。本课程倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，帮助学生领悟科学的本质……” 显然，通过探究活动，有助于学生真正理解生命科学的研究方法和本质，并将对生命科学的理解和科学探究的经历内化为生物科学素养。

例如，在课的总体设计上，探究理念是“神”。《遗传的物质基础》一节中，教师将整节课置于一个大的探究背景下，让学生在探究理念的指引下，一步一步抽丝剥茧、层层深入地进行科学知识的学习，更为重要的是从中认识和学习科学方法。①科学探究的“提出问题”环节。课开始，当学生明确了遗传的概念之后，提出本节课的核心问题——“遗传同生物的其他生命活动一样，也有其物质基础。那么它的物质基础又是什么呢？”②科学探究的“猜想假设、实证推理、得出结论”环节，其大体过程如下：在问题的驱动下，学生的学习活动迅速进入一种“探索”状态，开始探究的“旅程”。师问：“除病毒外，生物体基本的结构和功能单位是细胞，生命的奥秘也一定藏在细胞里。细胞的基本结构是细胞膜、细胞质和细胞核，那么，你认为细胞中与遗传有关结构会是什么呢？”学生大胆猜测，之后通过分析“伞藻嫁接实验”和“克隆羊多利”的诞生过程，得出细胞核是遗传的控制中心。于是，“探索”线索转向“探秘细胞核”，“那么，细胞核里又有什么呢？”在观察洋葱根尖的细胞分裂装片，找到了染色体后，探寻的目光继而转向“探秘染色体”，“染色体的组成又是怎样的呢？”通过化学成分分析得知，染色体包含蛋白质和 dna。“那么遗传物质又会是谁呢？”科学家通过一系列实验，证明了dna是主要的遗传物质。“那么dna上又会有怎样的发现呢？”在对dna的研究探索中找到了dna上有许多与遗传相关的片段——基因，最终控制遗传的“秘密图纸”终于被找到了，那就是不同的基因贮存着不同的遗传信息，也就是说生物表现出的不同特征是由不同的基因控制的。

又如，在课的细节处理上，探究活动是“本”。在学习“细胞核是遗传的控制中心”这一内容时，教师先是选取了教材上的伞藻嫁接实验作为素材，并作如下处理：借助多媒体动画，说明实验的基本处理方法，让学生大胆猜测可能的结果。通过问题情境的呈现，学生容易得出新长出的伞帽形状由基部的假根来决定，为什么由基部的假根来决定，学生也容易猜测到是因为假根中有细胞核。这时教师设问：“在假根中不仅有细胞核，也有少量的细胞质，你能设计一个补充实验来进一步证明伞帽的形状是由假根中的细胞核决定的吗？”通过学生的讨论和教师的点拨，增加了一个核移植实验，即将其中一种伞藻的细胞核移植到去核去“帽”的另一种伞藻中，看其“帽”的形状。此时，这个实验不仅是对教材的一个很好的补充，更为重要的是将学生的思维进一步引向深入，在思维爬坡中让学生进一步深化对科学方法的学习，对科学本质的理解——“科学是格物致知的一种途径，其基本特点是以实证为判断尺度，以逻辑作论辩的武器，以怀疑作审视的出发点。”

德国哲学家叔本华曾说过：“记录在纸上的思想就如同某人留在沙滩上的脚印，我们也许能看到他走过的路径，但若想知道他在路上看见了什么东西，就必须用自己的眼睛。”探究学习是学生了解科学方法的重要过程，这是因为学生不可能简单地通过听教师讲授和自我记忆来真正理解和掌握科学方法。学生只有在参与探究的体验中，才能感悟科学方法，领会运用的精髓，从而更加深刻地认识和理解科学的本质和价值。

3.感悟科学精神——在教学中融合科学史实

科学作为人类的发明和思想方法，是人类文化的一个重要组成部分，也是一个不断发展和逐渐完善的事物。在其发生和发展的各个特定时期，都有许多科学家倾注大量精力，遭遇各种困境，经历无数失败，但又凭借着顽强毅力、聪明智慧和通力合作，才在科学的历史长卷中写下辉煌的一页。美国芝加哥大学教授、著名的生物学家、科学教育家施瓦布曾在bscs的“教师手册”中写道：“应提倡科学史，因为它关注的是人和事而不是概念本身……”。我国普通高中生物课程标准中实施建议部分明确提出“注重生物科学史的学习。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。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。显然，在生物教学中融合科学史实，不仅有助于学生理解生命科学知识和科学方法，还可以促使学生养成客观、创新、合作、质疑、坚忍不拔、积极进取等科学态度与精神。

例如，可以针对教材栏目完善生物史实。《遗传的物质基础》一节中，鲁版教材安排了栏目“相关链接”——dna奥秘的揭示，其文字描述如下：“1953年4月，在英国剑桥大学卡文迪什实验室里，美国科学家沃森和克里克，通过对dna的x衍射照片进行研究，建立了dna双螺旋结构模型，揭开了dna的奥秘，使遗传学的研究进入到分子水平。两位科学家也因此获得了诺贝尔奖。” 众所周知，dna分子双螺旋结构的重大发现，可是说是生物学史上具有里程碑式意义的一项重大事件。我国著名的生物学家谈家桢指出：“dna分子双螺旋结构的发现，不仅是生物科学的重大突破，也是整个自然科学的辉煌成就，其意义足以同迄今已有的任何一次科学发现相媲美”。因此，抓住这一生物学历史事件，挖掘其中蕴藏的科学精神成为本节教学的一个亮点。

于是，我们对这一科学史实进行了相关完善，鉴于dna双螺旋结构中很多生僻的专业术语超过初中学生的理解能力，此处主要针对科学家的团结协作、敢于创新的科学精神进行设计，补充了弗朗西丝?克里克、詹姆斯?沃森、莫里斯?威尔金丝、罗萨林?富兰克林等对dna双螺旋结构的发现做出重大贡献的四位科学家的史料。又如，还可以针对教材知识点拓展生物史实。对于教材“dna是主要的遗传物质”这一内容，我们抓住“主要”二字，对遗传物质的发现史进行简单补充，目的有二：一是展示dna 发现的科学历程，让学生感悟科学家的坚忍不拔、锲而不舍精神；二是让学生认识到科学的开放性，即科学是无止境的，承前启后的不断完善过程。据此，我们补充了“dna是主要的遗传物质的发现史”这一资料。因为初中学生知识水平和学习能力的限制，我们对有些事件只是提及而已（如肺炎双球菌的转化实验等），但当问到：“从上述生物学史当中，你有何收获或是感受？”时，学生们普遍认为：生物学的发展，凝结了无数科学家艰苦的劳动。没有坚忍不拔的毅力和不畏艰险的精神是不可能取得成功的。

在课堂上再现科学发现历程，不仅让学生体会到科学发现的艰辛与幸福，更为重要的是，科学家实事求是、务实严谨、团结协作的科学精神和敢于质疑、勇于创新、坚忍不拔的科学品质已悄然浸润到学生的心灵深处，内化为自己生命的一部分。这一切，都极大地丰富了学生对科学本质的认识，学生心灵也得到了科学精神的点化和润泽。

细胞生物学的发展简史范文第3篇

关键词： 高中生物 实验教学 教学方法

一、对高中生物实验“做加法”的原因

生物学是一门以实验为基础的学科，新课程改革强调基础学科应展示知识的发生、形成、发展与创新过程，因此实验教学在生物学科中格外重要，同时面临新挑战。目前，在实验教学方面普遍存在几方面问题：

（一）近年来，高考对实验题的考察较为频繁，由于试题均落实于试卷上，最终体现在学生的分数上，因此部分教师认为“做实验还不如讲实验，集中复习，寻找套路”，这样既能节省时间，又能突出重点，促进学生把握实验要点，提高学习效率。但这种“效率”只能是“纸上谈兵”，只要考题稍有拓展，学生就只能抛弃“套路”，完全失去应对能力，同时对学生生物学素养形成与发展是不利的。

（二）现有绝大多数学校均无专职实验教师，一方面实验课时少，教师课务紧张，另一方面实验设备有限，导致实验课常常想开展而不能开展。

（三）近几年，生物实验教材变动较大，对学校基础实验设备的要求较高，生物实验室的设施及实验经费问题成为影响生物实验开展的重要因素。往往同一地区只有个别学校具有相对较为先进的实验设备，其他学校只能组织部分教师前去参观学习，大大限制实验教学发展。

在这样的背景下，适当对实验进行精简改进显得尤为重要。高中生物实验主要包括认识实验和观察实验，即部分知识发现史的探究实验和观察实验两部分。

二、“加法操作”在生物实验教学中的案例分析

（一）“生物知识发现史”相关实验举例

新课程将认识实验作为实验教学目标之一，例如，酶的发现史，光合作用的发现史，生长素的发现史，遗传物质的发现史，DNA双螺旋结构的发现史等，通过这些史实，让学生了解生物科学产生的背景，认识实验对生物学发展的推动作用，使学生沿着科学家探索科学的道路理解科学探索的本质和一般科学研究方法与步骤。

在常规教学中，有关发现史的实验教师一般不会进行，多以文本形式处理，一般均是一带而过，因为不属于主干知识。若能将发现史的探索实验适当拓展，就能够更好地训练学生的生物学实验设计能力。现以达尔文的“生长素的发现过程”为例。

人教版高中生物必修三第三章第一节P46页展示了“生长素的发现过程”，从文本本身可以很容易地得出推论;胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，伸长区的背光面比向光面生长快。若仅仅从文本层面处理，教师可以很快引导学生得出结论，推进教学进度。新课标要求高中生物实验设计需遵循的三大原则为：对照原则、唯一变量原则和等量原则。若简单一带而过，学生的设计实验能力就不能得到提高。尝试引导学生能否在达尔文实验的基础上有所“拓展”。

可围绕四个问题引导学生设计四组实验：①如何证明向光性与单侧光有关;②如何证明向光性与尖端有关;③如何证明向光性弯曲与胚芽鞘尖端感光性有光;④如何证明胚芽鞘尖端下部的伸长区不能够感光。

四组对照试验：第①组证明向光性与单侧光有关，变量：是否给予单侧光;第②组证明向光弯曲与胚芽鞘尖端有关，变量：是否保留胚芽鞘尖端;第③组证明向光弯曲与胚芽鞘尖端的感光性有关，变量：胚芽鞘尖端是否遮盖;第④组证明胚芽鞘的感光部位不是胚芽鞘尖端下方伸长区，变量：胚芽鞘伸长区是否遮盖。

文本中展示的是达尔文的对比试验，通过简单的“加法”拓展，学生一方面能更加明确科学家设计每组实验的目的指向，另一方面开拓思维，进行简单的实验设计训练，能牢牢把握实验设计的基本原则，为今后有关知识点学习打下基础。

（二）观察性实验的相关举例

在生物实验中做“加法”，也可以是在一些实验中增加“创新”的实验步骤，以使学生更加直观地观察实验现象，分析实验结果。

1.“植物细胞的质壁分离”实验

以“植物细胞质壁分离”实验为例，课本推荐使用洋葱鳞片叶外表皮细胞，将其置于0.3g/ml蔗糖溶液中，显微镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中的紫色液泡体积的变化。许多一线教师有许多创新改进措施，如利用洋葱鳞片叶内表皮细胞开展实验，因其液泡中不含有花青素，表现为无色。同时将液泡置于一定浓度的红墨水中，在显微镜下观察细胞中央无色面积（即液泡体积）的变化情况。

但是洋葱鳞片叶用做观察质壁分离及其复原实验具有一定的局限性。洋葱鳞茎只有最外层的1-3层呈现紫色，适合作为实验材料，学生常常在操作时由于外表皮与叶肉组织贴合太紧密，而将叶肉细胞一并撕取，因此在视野下细胞重叠，另外，洋葱鳞片叶的紫色液泡在显微镜下观察颜色并不十分明显，因此学生不能清晰地观察到动态的质壁分离过程。

为了克服以上实验材料方面的弊端，教师可以带领学生尝试利用鲜花或者水绵作为实验材料。四季都可以采摘到鲜花，即使在冬季，茶花也是很好的实验材料，且一个班级（60人）只需3-4朵就可以顺利开展实验。水绵更是好找，温暖的季节随处可以找到，寒冷的季节，在低洼避风的井口壁或者水流流动性不强的水沟中就可以找到。水绵是单细胞的藻类，不存在细胞重叠的问题。

2.胚芽鞘的“向光性”弯曲实验

课本中达尔文选用金丝雀草的胚芽鞘进行了向光性弯曲的实验，金丝雀草并不常见，而小麦苗生长旺盛，可以作为验证胚芽鞘向光弯曲的很好的实验材料。在教学中，教师反复强调胚芽鞘尖端与尖端下方伸长区的作用区别。为了使学生更加直观地区分，可在小麦芽刚刚萌发1cm作用，用记号笔在胚芽鞘上纵向画一条黑线。在胚芽鞘弯曲生长的过程中，伸长区细胞生长，所以画在细胞表面的黑线会逐渐变为黑色虚线，而胚芽鞘尖端的黑线无变化，仍然是黑色的实线，很好地区分胚芽鞘向光弯曲的位置。

3.蛋白质的鉴定试验

课本中介绍利用双缩脲试剂检测生物组织中蛋白质的有无，试验利用蛋白质中的肽键在酸性条件下与CuSO4产生紫色的络合物。在试剂操作中，一般以鸡蛋清作为实验材料，需将鸡蛋清稀释到一定程度，否则紫色络合物黏附在试管壁上难以刷净。

考马斯亮蓝G-250（CoomassieG-250）是一种甲基取代的三苯基甲烷，分子中磺酸基的蓝色染料，在465nm处有最大吸收值。考马斯亮蓝G-250能与蛋白质通过范得华相互作用形成蛋白质―考马斯亮蓝复合物蓝色溶液，引起该染料的最大吸收λmax的位置发生红移，在595nm处有最大吸收值。由于蛋白质―考马斯亮蓝复合物在595nm处的光吸收远高于考马斯亮蓝在465nm处的光吸收，因此，可大大提高蛋白质的测定灵敏度。蛋白质―考马斯亮蓝复合物溶液颜色的深浅与蛋白质的浓度成正比。利用溶液颜色的差异进行比色测定，适合于蛋白质类的定量分析，尤其适合于稀有蛋白质的微量分析。

三、对生物实验做“加法”的意义

（一）有利于提升学生的思维

在对生物实验做“加法”（即拓展实验）的过程中，学生会提出各种各样的问题，学生在观察、思考、讨论的过程中经历的是一场头脑风暴，是对学生思维的一种提升;新课程标准提出培养学生提出问题、做出假设及解决问题的能力。

（二）有利于培养学生科学探究的兴趣

生物实验来源于生活，学生在日常生活中的各种经验是进行拓展试验的“灵感库”，学生能从中得到很多启发。另外，学生能从亲身经历实验探究的过程中获得成就感，拉近科学实验与学生之间的距离，使学生不再认为实验探究遥不可及而失去学习主动性。

细胞生物学的发展简史范文第4篇

关键词：高中生物；科学史；教学；问题；对策

中图分类号：G423.07 文献标志码：B 文章编号：1673-4289（2011）12-0015-03

生物科学史教育能够使学生理解科学的本质，体验科学研究的方法，感悟科学探究的精神，因此，高中生物新课程非常重视生物科学史教育。《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称课标）明确了要“重视生物科学史的学习”，在其内容标准中多处明确提出了生物科学史的具体教学要求。但是，在新课程实施过程中生物科学史教学仍然出现了一些问题和困惑，需要我们探寻原因，研究对策，以更好促进生物科学史教学。

问题一：目标单一、大材小用

【案例呈现】

案例1：在进行《遗传因子的发现》教学时，教师介绍了孟德尔的豌豆杂交实验，但目的仅仅是为了把分离规律和自由组合规律讲清楚，而没有引导学生关注豌豆杂交实验的内在逻辑和实验的关键点，让学生理解孟德尔豌豆杂交实验所蕴藏的思想方法。

案例2：在进行《细胞的多样性与统一性》一节“细胞学说的建立过程”这一内容的教学时，有教师在简单地解释细胞学说的三个要点后，以讨论题引导学生阅读细胞学说建立过程的资料，其目的也仅仅是由此引导学生认识细胞的统一性，而没有真正分析细胞学说的建立过程所蕴含的科学发现的模式，揭示科学的本质。

【原因探析】

上述两则案例虽然在教学中都利用了生物科学史，但是目标定位在落实知识，科学史只是用于辅助学生理解相关知识的材料，而没有让学生真正深入到科学史教育中，获得方法和情感的体验。这种情况在课堂教学中具有一定的普遍性。有调查表明，教师对生物科学史的教育价值持肯定态度，但是多数教师却是为了学生更好地学习知识而引入科学史材料[1]。然而，生物科学史的教学有知识目标但不限于知识又几乎是业内的共识。课标指出：“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。”近年来有关生物科学史教育的文章提出：教学中引入生物科学史能够提高学生的学习兴趣，使其积极主动地参与教学；展示知识发现的过程，帮助学生深刻理解知识；展现科学精神，培养学生的科学素养；展示科学研究方法，培养学生的科学探究能力；帮助学生理解科学研究的继承性、永不终结性和科学的人文内涵，帮助学生领会创新思维的重要性[2][3][4][5]。那么，为什么教学实践中还会出现目标过于单一的问题呢？

产生上述问题的原因，固然有考试评价指向的问题，也与部分教师对于如何深入挖掘生物科学史的教育价值认识不够有关。“科学史是客观真理发现的历史、人的心智逐步征服自然的历史。它描述漫长而无止境的为思想自由，为思想免于暴力、专横、错误和迷信而斗争的历史。”[6]由此看来，“科学史”是可以从历史事实、知识形成、思想发展、精神自由等多个角度去解释的。在面对生物科学史的素材时，我们往往习惯于从事实的历史和知识形成的历史这个角度去引述，却疏于从思想与方法的历史、社会的历史这样的角度去挖掘科学史的教育价值。

【对策研究】

教学中，我们应该引述生物科学史的事实和知识形成过程，但又不满足于仅仅转述事实和讲解知识，而是对这些事实再做分析或解释，从中提炼出科学家所用的研究方法，挖掘出其中所蕴含的思维品质、思想观念，如此基于事实但又不局限于事实。这样的课堂，就既有历史事实，又不局限于介绍事实，而是从事实中挖掘思想和精神营养；它能说明生物学知识，但不以知识为唯一目标，而是在促进知识理解的同时，让学生因读科学史而深刻、明智。例如，在案例1中引进孟德尔的科学发现，在用来促进知识理解的同时，还应该引导学生关注以下几点：孟德尔选择了合适的实验材料，引进了数学统计的方法，提出了天才的假设，进行严密的演绎以及巧妙进行测交实验验证推论，这些科学方法的运用是他获得成功的重要影响因素；同时，孟德尔的潜心探索（8年耕耘）、扎实实践在他获得成功中也起到了重要作用。

在案例2“细胞学说建立过程”这一科学史教学中，要用好教科书中的资料，尤其注意资料中几个小标题所传达的关于科学发现模式的信息，并给学生足够的时间讨论资料分析后的几个问题。然后，总结在细胞学说建立过程中，科学与技术、理论思维与科学实验的关系，理解科学发现的模式，揭示这一历史过程所蕴含的科学本质。

因此，进行科学史教学时，不仅要关注和确定知识目标，同时也应该深入分析确定过程与方法、情感态度价值观方面的目标。只有目标明确且全面，才能在科学史教学过程中不仅帮助学生掌握知识，还能让学生体验科学方法，感悟科学研究的历程。

问题二：拔高拓宽、加重负担

【案例呈现】

在《DNA的复制》这一节，关于“DNA半保留复制的证据”这部分内容，有如下一个教学案例。在学生进行了关于DNA如何进行复制的猜测后，教师提出：那我现在给你一些实验材料，你设计一个实验验证一下你的假设到底哪种正确。实验材料有：含14N的DNA的大肠杆菌若干、含15N的DNA的大肠杆菌若干……随后出现的教学情境是，学生一片茫然，不知所措。

【原因探析】

从学生的反应可见，让学生设计这样复杂的实验脱离了他们的实际。教材安排这部分内容已明确其属于“选学”，有关内容不要求学生记住，更不要求学生应用。让学生设计实验，其教学要求的层次定位是“应用”，这显然超出“选学”甚远，属于过度拔高教学要求的做法。

与上述过度拔高教学要求类似的，教学中还有一种面面俱到、过度拓宽教学要求的做法。其典型表现是：教科书课文中出现的生物科学史内容，教师因担心其中的历史事实会考到而不敢有丝毫大意，每个事件都要细细讲解而不敢遗漏。在这样的课上，由于面面俱到，教师教得累，学生学得累，不必要地加重了学生的学习负担。

【对策研究】

教学中，对生物科学史素材的应用，既需要到位，但又不可越位而过度拔高和拓宽。因此，要适当定位，就要分析针对具体的生物科学史内容其合理的教学要求是什么。

某个具体的生物科学史事实，可能是课程的内容要素，也可能仅仅是教学素材。教学时这两类情况的教学要求不同，重点也不一样。前者的历史事实既是手段也是目标，要让学生能够概述其历程，并由此达成对知识的理解、科学方法的领悟、科学精神的提升。后者的历史事实不要求学生记住，而是作为“脚手架”，以增进学生对结论性知识的理解，并进一步促成对科学的本质的理解。怎样判断某一生物科学史材料是作为教学素材还是作为课程内容要素呈现的？判断依据是课标中具体内容标准是否有明确的要求。例如在高中生物教材中作为课程内容要素的科学史有，细胞学说的建立过程、人类对遗传物质的探索过程、植物生长素的发现等。而仅仅作为素材的科学史有，细胞膜结构的探索历程、促胰液素的发现、稳态概念的提出和发展等。

问题三：材料粗放、教学吃力

【现象点击】

教师在教科书所提供的生物科学史材料之外又做了较多的扩展，课堂上用PPT一屏一屏地展示历史上科学家如何进行研究，对背景、材料、方法、结果、结论作详细、具体的介绍。学生则忙于阅读，接受诸多人名、年代、研究事实的信息轰炸，却没有时间深入思考。这样的课堂里，由于素材补充过多，教学费时、费力，而结果却是师生迷失于历史琐碎事实的泥潭中。

【原因探析】

科学史教学不是求多求全，而是求精。有些教师认为新课改既然要求教师要学会用教材教，要积极开发课程资源，因此就认为多补充一些课外教学资源会有助于教学的提升。于是很多教师就很认真地查资料，课堂上尽可能地给学生多呈现资料，或是干脆替换教材中的科学史资料。而教师在选材时又没有考虑所选资料的价值、意义等教育因素，简单的资料累积只会加重学生的学习负担，还不能很好地让学生得到科学方法的熏陶和科学思维的训练。

【对策研究】

教师在课堂上展示给学生的，应该是从众多史料中精选出的必要的、易于理解的，且有主线贯穿的历史资料，因为在课堂上有限的时间内，使用概括性的、简明扼要的材料往往更为有效。换言之，课堂里出现的科学史材料，应该是先行者加工过的材料，而不是原始的历史事件。教科书对所介绍的生物科学史已经做了精加工，教师要补充史料，应该在理解教科书的基础上作必要的扩展，而不是热衷于历史素材的量的扩张。

比较成功的生物科学史教学案例，其共性是：教师提供的科学史材料精炼，有内在的线索贯穿，所提问题环环相扣、层层深入，还原了知识的形成过程，促进了知识的理解或科学方法的掌握。学生学习过程中，有资料的阅读，有挑战性问题引领。学生既理解了知识，又提升了科学思维能力，还体验了科学的开放性。例如，生物膜结构的探索历程，从1895年欧文顿研究植物细胞膜通透性实验开始，到1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型，近80年的时间里有多位科学家做了很多复杂的探索工作。研究过程中，假说被一次又一次提出又一再修正，最终流动镶嵌模型得到普遍认可。

问题四：理解偏颇、评论失当

【案例呈现】

在“光合作用的探究历程”教学过程中，在讲到海尔蒙特实验时，有教师提出：“从实验设计的原则来看，海尔蒙特的实验结论是否完全正确？”然后让学生展开讨论。最后，师生一起总结出，“海尔蒙特的实验设计不符合单一变量原则”，“应该设计单一变量实验确定水、矿物质、空气在植物生长中的作用”。

【原因探析】

对科学家的实验进行恰当的评述，确实有益于培养学生的批判性思维和实验设计能力。但是，本案例中的质疑本身却让人质疑：其一，很难设置单一变量实验分别研究空气、水和矿物质在植物生长中的作用；其二，这个实验是一个析因实验，不一定遵循单一变量原则。

【对策研究】

历史是客观的，但是，对历史的理解却可能是主观的。因此，我们在评述历史时，要用历史的眼光，全方位理解历史，在理解的基础上对历史上科学家的工作作恰当评述。评述时，我们应该对历史持有“温情与敬意”的情感[7]。

笔者认为，对于生物科学史上一些科学家认识的局限性，在教学中不一定都要着眼于对此进行“批判行思维”，而是可以更注意着眼于以下两个方面来挖掘其教育价值。其一，学生看到历史上科学家认识的局限性，可以认识到早期的科学家在解释自然现象时与他们一样有类似的前概念，从而增强他们转变概念的积极性与动机[8]。其二，引导学生认识科学的开放性，从而深刻理解科学的本质。

生物科学史中沉淀了众多科学家对生命世界探索的精彩片段。良好的生物科学史教学，应该是从中选择了恰当的材料，运用了恰当的手段，达到了最佳教学效果，让学生似乎身临其境从而获得众多启示的教学。托克维尔曾说：“当过去不再照亮未来时，人心将在黑暗中徘徊。”那么，在中学生物课堂里，生物科学史不但应该在场，而且应该“照亮学生的未来”。

参考文献：

[1]张仁玉.高中生物科学史教学现状研究[D].东北师范大学，2009：42-45.

[2]姜丽.生物教学中科学史的教育价值及有效运用[J].牡丹江教育学院学报，2006，（5）：163.

[3]王荐.把生命科学史引入中学生物学教学[J].课程・教材・教法，2002，(1):52-54.

[4]徐宜兰.论中学科学课中科学史的教育价值[J].山东教育学院学报，2002，（6）：10-13.

[5]刘本举.例析科学史的教育功能与教学实践[J].生物学教学2006，（2）：22-24.

[6][比利时]萨顿．科学的生命[M]．刘，译.北京：商务印书馆，1987：3-24．

[7]钱穆.国史大纲・凡读本书请先具下列诸信念[M].北京：商务印书馆，1996：1.

细胞生物学的发展简史范文第5篇

 [关键词] 新课程 科学史 价值

 重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。《普通高中生物课程标准（实验）》（简称《标准》）提出“提高学生的科学素养”、 “面向全体学生”、“倡导探究性 ”、“ 注重与现实生活的联系”的基本理念。在课程目标中也明确提出，“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就，知道生物科学发展史上的重要事件”。在实施建议的教学建议部分中，第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例突出强调了“科学是一个发展的过程”。 并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。教育

 一．生命科学史的重要价值教育

 1.生命科学史揭示了自然科学的本质

    生命科学史揭示了自然科学的本质，同时显示了产生每个知识点的科学过程。例如，20世纪初，萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上，提出了染色体学说，即（孟德尔所说的）遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年，摩尔根通过一系列实验发现，控制果蝇眼色的基因位于性染色体上，才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程，可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。  

 2.生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史

     每一个知识点的产生过程，就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史，生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。（过程中包含着思维方式，如好奇心、求知欲、质疑、推理等；过程中包含着研究方法。）创造科学知识的科学家，哪一个不具备广博的知识呢？DNA双螺旋结构模型的建立，汇集了许多不同学科背景科学家的智慧，显示出知识是非常重要的，仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度，二者是统一的，不能割裂开来。

 3.生命科学史展示了人们的合作过程

    生命科学史展示了在探究知识的过程中，有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。

这个事实表明从事不同学科研究的人，掌握的知识和技术是不同的，而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式（尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力，他们的思想极大地影响了沃森和克里克），他们的合作为解决问题提供了不同的思路，他们在解决问题中相互启发，相互补充，相互促进，同时共享了研究成果。

 4．生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的

    孟德尔选择了豌豆；摩尔根选择了果蝇；细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞；贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时，选择了马蛔虫细胞；悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿（这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者）最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘；科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。  以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是：在高中生物新课程中的探究教学中，也涉及选择探究对象的问题，要解决好探究问题，必须先选择好探究对象。

 二.生命科学史在高中生物教学中的应用

 1.培养学生的科学态度

 科学就是客观地研究事物。如实地认识客观规律,符合逻辑地得出正确结论。所以,实事求是的态度就是科学的态度。在生物科学史的教学中,介绍科学家们客观地观察生物的形态结构、生理特性,踏踏实实地做好生物试验,实事求是地分析观察和实验结果的科学态度,能为学生提供学习的榜样,有效地培养学生的实事求是的科学态度。

 2.培养学生的科学精神

 科学精神是科学品质的核心。科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新。科学的每一次进步,都是对过去的一次革命,它总是要突破以往的窠臼,达到一个新的起点。创新是科学进步的内在动力。创新必需有勇敢的精神作基础,要敢于怀疑现有的观点,敢于冒险,敢于克服困难,敢于接受失败的考验,敢于抵制世俗的偏见和环境的压力,坚韧不拔地追求真理。纵观生物科学的历史可以看到,是科学家们的不断创新才有生物科学的不断进步。因此,在生物科学史的教学中,引导学生学习科学家们的创新精神,有助于学生科学精神的形成。

 3.培养学生的科学思维