高中生物《现代生物科技专题》模块 科学史课程资源分析与开发研
发布时间：2018-12-05 点击：
发布：中国论文期刊网
第1章绪论
1.1问题的提出
现代教育的核心是学校教育，学校教育的重要任务之一是通过有目的、有计划的教学活动将知识传递给学生。如今，在教学过程中知识的传递与学习的过程之间的关系越来越引起人们的重视。现代教育心理学研究表明，学生的学习不仅是一个接受知识的过程，也是一个能力形成的过程，还是一个价值观同化的过程。我国2001颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确指出，“获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程”，“要倡导科学精神、科学态度和科学方法”，这对于学生的自身发展，能力提升有着重要的意义。
我国高中阶段设置了多门学科，各学科又有本学科的特色，所涉及的知识也有一定的特点。对于高中生物学而言，属于自然科学，高中生物教材中出现的每一个生物学知识都是经过严谨的科学验证后得出的，而知识产生的过程本身就是一段又一段的生物科学史。这些生物科学史不仅可以再现知识发现的过程、体现科学家科研能力，还可以凸显科学思想、科学精神。教学中若涉及生物科学史，不但可以使学生学习到生物学知识，同时，也有助于学生体验生物学家探索新知的经历和体验，受到科学、严谨、实事求是等科学探索精神的熏陶。
2003年教育部颁布的《普通高中生物课程标准(实验)》指出，“生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观”，并提出“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务”，更是在“实施建议”中提到“注重生物科学史的学习”。很显然，重视生物科学史的学习对于培养学生的生物科学素养有着重要的作用，教学中通过对生物科学史的学习，不但有助于学生学习科学知识、原理与方法，形成发现问题、分析问题、解决问题的能力，而且还可以传承科学家的科学思想、科学精神，帮助学生提高生物科学素养。
伴随着新课改的深入推进及新课标理念的普及，众多一线生物教师和教育研究人员都己经认识到了生物科学史的重要作用。教育工作者期望将生物科学史的学习融入日常教学活动中，这就要求开发出含有丰富科学史内容的教材。对现行教材进行分析后发现，现行教材中所选取的生物科学史内容其实很多，但比较详细的科学史较少，大多数科学史都只是寥寥数语，有的科学史中甚至连科学家的姓名都不曾出现，有的或者简单的以图片形式呈现。因此，没有形成系统的生物科学史课程资源。
目前，生物科学史教学也存在着一些问题。2009年有调查发现:教师对生物科学史的知识储备不够，大部分教师对教材之外的生物科学史不熟悉，了解生物科学史的途径仅限于教材。2013年与2014年的调查也得到了相似的结论。由此看出由于生物科学史课程资源的不足，对生物科学史教学造成了一定影响。因此，急需围绕现行教材开发与高中教学相适应的生物科学史课程资源，以方便教师运用生物科学史组织教学，方便学生阅读学习，从而充分发挥生物科学史的教育功能。
1.2科学史研究综述
1.2.1科学史研究的萌芽与建立
一般认为，真正的科学史研究始于文艺复兴中后期。这一时期医生帕拉塞尔苏斯和他的信徒们所组成的帕拉塞尔苏斯学派与其他学派开展了长期的论战，他们通过著书来说明各学科的研究历程，被认为是科学史研究的萌芽。
18世纪至19世纪，科学史研究也得到进一步发展。这一时期的科学家们开始系统的在著作中介绍专业学科的历史，如:蒙蒂克拉(C·E·Montucla）的《数学史》;施普伦格耳(K·Sprengel)的《植物学史》;普利斯特利(J·Priestle)的《电的历史与现状》及《关于视觉、光和颜色发现的历史与现状》。
1912年科学史之父萨顿(G·Sarton)创办科学史杂志《Isis》这一事件标志着科学史成为一门现代的、独立的学科《Isis》杂志选择了自然科学、历史学、社会学以及哲学领域的专家们担任编委，使得该杂志具有相当高的专业性。现如今，《Isis》己经成为权威性国际科学史刊物。
2.2科学史与教育的结合
科学史与高等教育的结合的创想源于孔德(A·comte)。1892年，法兰西学院设立了第一个科学史教授席位。1920年，萨顿在美国哈佛创办科学史专业，培养该专业的本科生和研究生;1923年，辛格(C } Singer)在伦敦大学开设科学史与科学方法系;40年代，哈佛大学培养出第一个科学史专业的博士生;20世纪50年代，哈佛大学校长柯南特( J·B·Conant)提出在科学教育中以案例教学的方式开设科学史课程;1952年，哈佛大学的科学史教授霍尔顿(G·Holton）编写了《物理科学的概念和理论导论》，用科学史和科学哲学向学生阐述物理学研究的思想和方法。
科学史与基础教育结合的比较晚。1895年，马赫(E·Mach)提出任何科学教育都要重视科学的历史与哲学。1922年，法国教育家保罗·郎之万(P·Langevin )在《思想与行动》一书中批判了当时法国教育中出现的只注重传授知识的教条主义和实用主义倾向，提倡在基础教育科学课程中开展科学史教育，并认为科学史有助于学生理解科学知识和方法。20世纪50年代克拉普菲尔(L·E· Klopfer编写了适合高中生的《科学史事例》，并采用 HOSC教学进行了大规模教学试验，取得了良好的效果;1962-1970年，由哈佛大学编出了含有大量科学史内容的《哈佛物理教程》CHPP)，对美国影响巨大。1963年，教育学家施瓦布(J·J·Schwab)设计了著名的中学生物课程，提倡科学史的学习，倡导科学探究。1989年，美国科学促进会(AAAP)向国家提交了《普及科学一美国2061计划》报告，该报告以“作为行星的地球、相对论、物质守恒、放射性和核裂变、万有引力、地质时期、地球板块结构学说、物种进化、疾病的性质、工业革命”十个模块科学史事件为例，提出把培养科学的历史观以及对科学历史的了解作为科学教学的重要基础;1993年又依据2061计划设计了《科学素养的基准》，该标准极为重视“科学史和科学本质”，针对不同年龄阶段的学生制定了不同的教学标准，是美国第一部全国性的科学教育标准，对世界各国课程标准的制定都产生了极大的影响。对比英国的国家科学课程、荷兰的PLON课程、丹麦的科学技术课程等，我们都可看到这些课程都明确要求要学习科学史和科学本质。
1.2.3中国的科学史教育
中国科学史研究起步比较晚。19世纪，欧洲人就开始大规模研究中国古代的科技史，而中国人却对此一无所知。民国初年，中国学者开始注意到了外国人的研究和争论，其中有一些外国学者低估了中国古代的科技史。例如，日本学者新城新藏和他的学生能田忠亮认为中国古代天文学都来源西方，竺可祯先生发现后撰写了名为《二十八宿起源的时代和地点》一文反驳了这一谬论。类似的研究很多，但由于战乱，科学史研究并没有受到政府重视，都是自发的无组织的研究。
新中国成立后，中科院建立了自然科学史研究室，学术界开始对各学科或专题进行系统的史学研究。基础教育领域也有所涉及，为培养学生的爱国主义精神和民族自豪感，开发出了具有一定科学史内容的教材。70年代，受文革影响，研究工作进入低谷;基础教育领域，学校科学史教育长时间被迫中断。文革结束后，我国科学史研究恢复。1975年，中国自然科学史研究室升级为中国自然科学史研究所。此后各高校也陆续开设了科学史方面的专业，科学史开始与高等教育结合。
20世纪80年代，我国基础教育领域中科学史教育也得到全面恢复。诸如《自然辩证法》、《物理通报》、《化学通报》、《生物学通报》等期刊也增设了科学史与科学教育专栏，登载科学史教学方面的文章。90年代后，国内探讨科学史教学的文献越来越多，教育界越来越清醒的认识到科学史教学的价值。2001年，我国启动了第八次基础教育课程改革，这次改革倡导培养学生的科学素养。各学科也相继颁布了课程标准，如，《普通高中生物课程标准(实验)解读》中指出，“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，生命科学史对培养学生的生物科学素养有着重要意义。”《普通高中物理课程标准(实验)》]中也提出了类似的要求。总之，伴随着新课改的推进，科学史教育在教学活动中的地位也越来越重要。
21世纪以来，关于基础教育中科学史教学的研究越来越多。仅生物学科，从CNKI中输入关键词“生物科学史”搜索，我们可以看到各种文献:有关于如何在教学中渗透生物科学史的;有关于生物科学史教学现状研究的;有关于生物科学史教学案例研究的;有关于教材中现有的生物科学史课程资源分析的;还有关于生物科学史课程资源开发的，等等。阅读大量文献后发现，绝大多数教师都认同科学史的教育价值;现阶段开展的科学史教育对学生的科学素养和人文素养的发展也确实起到了积极作用;并且教师们也积极探索了如何在学科教育中有效融入科学史的方法;但是，关于学科科学史课程资源方面的研究较少，适合基础教育阶段的科学史课程资源还有比较欠缺，这对科学史教学的有效开展产生了一定的影响。因此，科学史教育的巨大价值还有待进一步挖掘，开发适合教师教学和学生阅读的科学史课程资源有待加强。
1.3研究目的及意义
1.3.1研究的目的
本文选择高中生物《现代生物科技专题》模块作为研究对象，主要原因有两点: 其一，《现代生物科技专题》是高中生物选修模块中非常重要的一个模块。该模块以专题形式介绍了基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程等重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景。同时，这一模块也是绝大多数理科生必选的模块。因此，选择该模块进行科学史课程资源开发有助于学生和教师更全面的认识现代生物科技发展的历程，有助于学生面向未来生活，有助于学生的生物专业化成长。
其二，现代生物科技是近几十年发展起来的，其发展历史并不长，尚没有人从教育教学的角度进行过系统的研究和整理，《现代生物科技专题》模块科学史课程资源的开发目前还没有人进行研究。本研究可以针对基础教育现阶段教材中科学史资源缺乏的现象，在生物科学史资源分析以及需求调查的基础上，搜集相关资料，健全科学家的个人经历，完善科学事件的来龙去脉，开发与本模块教材内容相匹配的生物科学史的课程资源。
1.3.2研究的意义
本研究结果可丰富《现代生物科技专题》模块的生物科学史课程资源，为一线教师提供有参考价值的、较为系统的生物科学史资料，有效促进教师的教学，进而发挥生物科学史的教育价值;也可以提供给学生作为课外读物，丰富学生的生物学认知结构，帮助学生从历史的维度去把握科学的本质，促进学生生物学核心概念的形成，培养学生的科学探究能力，养成敢于质疑，勇于创新、团结合作的科学精神。还可为以后的研究者提供系统开发生物科学史课程资源的有效借鉴。
1.1问题的提出
现代教育的核心是学校教育，学校教育的重要任务之一是通过有目的、有计划的教学活动将知识传递给学生。如今，在教学过程中知识的传递与学习的过程之间的关系越来越引起人们的重视。现代教育心理学研究表明，学生的学习不仅是一个接受知识的过程，也是一个能力形成的过程，还是一个价值观同化的过程。我国2001颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确指出，“获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程”，“要倡导科学精神、科学态度和科学方法”，这对于学生的自身发展，能力提升有着重要的意义。
我国高中阶段设置了多门学科，各学科又有本学科的特色，所涉及的知识也有一定的特点。对于高中生物学而言，属于自然科学，高中生物教材中出现的每一个生物学知识都是经过严谨的科学验证后得出的，而知识产生的过程本身就是一段又一段的生物科学史。这些生物科学史不仅可以再现知识发现的过程、体现科学家科研能力，还可以凸显科学思想、科学精神。教学中若涉及生物科学史，不但可以使学生学习到生物学知识，同时，也有助于学生体验生物学家探索新知的经历和体验，受到科学、严谨、实事求是等科学探索精神的熏陶。
2003年教育部颁布的《普通高中生物课程标准(实验)》指出，“生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观”，并提出“提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务”，更是在“实施建议”中提到“注重生物科学史的学习”。很显然，重视生物科学史的学习对于培养学生的生物科学素养有着重要的作用，教学中通过对生物科学史的学习，不但有助于学生学习科学知识、原理与方法，形成发现问题、分析问题、解决问题的能力，而且还可以传承科学家的科学思想、科学精神，帮助学生提高生物科学素养。
伴随着新课改的深入推进及新课标理念的普及，众多一线生物教师和教育研究人员都己经认识到了生物科学史的重要作用。教育工作者期望将生物科学史的学习融入日常教学活动中，这就要求开发出含有丰富科学史内容的教材。对现行教材进行分析后发现，现行教材中所选取的生物科学史内容其实很多，但比较详细的科学史较少，大多数科学史都只是寥寥数语，有的科学史中甚至连科学家的姓名都不曾出现，有的或者简单的以图片形式呈现。因此，没有形成系统的生物科学史课程资源。
目前，生物科学史教学也存在着一些问题。2009年有调查发现:教师对生物科学史的知识储备不够，大部分教师对教材之外的生物科学史不熟悉，了解生物科学史的途径仅限于教材。2013年与2014年的调查也得到了相似的结论。由此看出由于生物科学史课程资源的不足，对生物科学史教学造成了一定影响。因此，急需围绕现行教材开发与高中教学相适应的生物科学史课程资源，以方便教师运用生物科学史组织教学，方便学生阅读学习，从而充分发挥生物科学史的教育功能。
1.2科学史研究综述
1.2.1科学史研究的萌芽与建立
一般认为，真正的科学史研究始于文艺复兴中后期。这一时期医生帕拉塞尔苏斯和他的信徒们所组成的帕拉塞尔苏斯学派与其他学派开展了长期的论战，他们通过著书来说明各学科的研究历程，被认为是科学史研究的萌芽。
18世纪至19世纪，科学史研究也得到进一步发展。这一时期的科学家们开始系统的在著作中介绍专业学科的历史，如:蒙蒂克拉(C·E·Montucla）的《数学史》;施普伦格耳(K·Sprengel)的《植物学史》;普利斯特利(J·Priestle)的《电的历史与现状》及《关于视觉、光和颜色发现的历史与现状》。
1912年科学史之父萨顿(G·Sarton)创办科学史杂志《Isis》这一事件标志着科学史成为一门现代的、独立的学科《Isis》杂志选择了自然科学、历史学、社会学以及哲学领域的专家们担任编委，使得该杂志具有相当高的专业性。现如今，《Isis》己经成为权威性国际科学史刊物。
2.2科学史与教育的结合
科学史与高等教育的结合的创想源于孔德(A·comte)。1892年，法兰西学院设立了第一个科学史教授席位。1920年，萨顿在美国哈佛创办科学史专业，培养该专业的本科生和研究生;1923年，辛格(C } Singer)在伦敦大学开设科学史与科学方法系;40年代，哈佛大学培养出第一个科学史专业的博士生;20世纪50年代，哈佛大学校长柯南特( J·B·Conant)提出在科学教育中以案例教学的方式开设科学史课程;1952年，哈佛大学的科学史教授霍尔顿(G·Holton）编写了《物理科学的概念和理论导论》，用科学史和科学哲学向学生阐述物理学研究的思想和方法。
科学史与基础教育结合的比较晚。1895年，马赫(E·Mach)提出任何科学教育都要重视科学的历史与哲学。1922年，法国教育家保罗·郎之万(P·Langevin )在《思想与行动》一书中批判了当时法国教育中出现的只注重传授知识的教条主义和实用主义倾向，提倡在基础教育科学课程中开展科学史教育，并认为科学史有助于学生理解科学知识和方法。20世纪50年代克拉普菲尔(L·E· Klopfer编写了适合高中生的《科学史事例》，并采用 HOSC教学进行了大规模教学试验，取得了良好的效果;1962-1970年，由哈佛大学编出了含有大量科学史内容的《哈佛物理教程》CHPP)，对美国影响巨大。1963年，教育学家施瓦布(J·J·Schwab)设计了著名的中学生物课程，提倡科学史的学习，倡导科学探究。1989年，美国科学促进会(AAAP)向国家提交了《普及科学一美国2061计划》报告，该报告以“作为行星的地球、相对论、物质守恒、放射性和核裂变、万有引力、地质时期、地球板块结构学说、物种进化、疾病的性质、工业革命”十个模块科学史事件为例，提出把培养科学的历史观以及对科学历史的了解作为科学教学的重要基础;1993年又依据2061计划设计了《科学素养的基准》，该标准极为重视“科学史和科学本质”，针对不同年龄阶段的学生制定了不同的教学标准，是美国第一部全国性的科学教育标准，对世界各国课程标准的制定都产生了极大的影响。对比英国的国家科学课程、荷兰的PLON课程、丹麦的科学技术课程等，我们都可看到这些课程都明确要求要学习科学史和科学本质。
1.2.3中国的科学史教育
中国科学史研究起步比较晚。19世纪，欧洲人就开始大规模研究中国古代的科技史，而中国人却对此一无所知。民国初年，中国学者开始注意到了外国人的研究和争论，其中有一些外国学者低估了中国古代的科技史。例如，日本学者新城新藏和他的学生能田忠亮认为中国古代天文学都来源西方，竺可祯先生发现后撰写了名为《二十八宿起源的时代和地点》一文反驳了这一谬论。类似的研究很多，但由于战乱，科学史研究并没有受到政府重视，都是自发的无组织的研究。
新中国成立后，中科院建立了自然科学史研究室，学术界开始对各学科或专题进行系统的史学研究。基础教育领域也有所涉及，为培养学生的爱国主义精神和民族自豪感，开发出了具有一定科学史内容的教材。70年代，受文革影响，研究工作进入低谷;基础教育领域，学校科学史教育长时间被迫中断。文革结束后，我国科学史研究恢复。1975年，中国自然科学史研究室升级为中国自然科学史研究所。此后各高校也陆续开设了科学史方面的专业，科学史开始与高等教育结合。
20世纪80年代，我国基础教育领域中科学史教育也得到全面恢复。诸如《自然辩证法》、《物理通报》、《化学通报》、《生物学通报》等期刊也增设了科学史与科学教育专栏，登载科学史教学方面的文章。90年代后，国内探讨科学史教学的文献越来越多，教育界越来越清醒的认识到科学史教学的价值。2001年，我国启动了第八次基础教育课程改革，这次改革倡导培养学生的科学素养。各学科也相继颁布了课程标准，如，《普通高中生物课程标准(实验)解读》中指出，“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，生命科学史对培养学生的生物科学素养有着重要意义。”《普通高中物理课程标准(实验)》]中也提出了类似的要求。总之，伴随着新课改的推进，科学史教育在教学活动中的地位也越来越重要。
21世纪以来，关于基础教育中科学史教学的研究越来越多。仅生物学科，从CNKI中输入关键词“生物科学史”搜索，我们可以看到各种文献:有关于如何在教学中渗透生物科学史的;有关于生物科学史教学现状研究的;有关于生物科学史教学案例研究的;有关于教材中现有的生物科学史课程资源分析的;还有关于生物科学史课程资源开发的，等等。阅读大量文献后发现，绝大多数教师都认同科学史的教育价值;现阶段开展的科学史教育对学生的科学素养和人文素养的发展也确实起到了积极作用;并且教师们也积极探索了如何在学科教育中有效融入科学史的方法;但是，关于学科科学史课程资源方面的研究较少，适合基础教育阶段的科学史课程资源还有比较欠缺，这对科学史教学的有效开展产生了一定的影响。因此，科学史教育的巨大价值还有待进一步挖掘，开发适合教师教学和学生阅读的科学史课程资源有待加强。
1.3研究目的及意义
1.3.1研究的目的
本文选择高中生物《现代生物科技专题》模块作为研究对象，主要原因有两点: 其一，《现代生物科技专题》是高中生物选修模块中非常重要的一个模块。该模块以专题形式介绍了基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程等重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景。同时，这一模块也是绝大多数理科生必选的模块。因此，选择该模块进行科学史课程资源开发有助于学生和教师更全面的认识现代生物科技发展的历程，有助于学生面向未来生活，有助于学生的生物专业化成长。
其二，现代生物科技是近几十年发展起来的，其发展历史并不长，尚没有人从教育教学的角度进行过系统的研究和整理，《现代生物科技专题》模块科学史课程资源的开发目前还没有人进行研究。本研究可以针对基础教育现阶段教材中科学史资源缺乏的现象，在生物科学史资源分析以及需求调查的基础上，搜集相关资料，健全科学家的个人经历，完善科学事件的来龙去脉，开发与本模块教材内容相匹配的生物科学史的课程资源。
1.3.2研究的意义
本研究结果可丰富《现代生物科技专题》模块的生物科学史课程资源，为一线教师提供有参考价值的、较为系统的生物科学史资料，有效促进教师的教学，进而发挥生物科学史的教育价值;也可以提供给学生作为课外读物，丰富学生的生物学认知结构，帮助学生从历史的维度去把握科学的本质，促进学生生物学核心概念的形成，培养学生的科学探究能力，养成敢于质疑，勇于创新、团结合作的科学精神。还可为以后的研究者提供系统开发生物科学史课程资源的有效借鉴。
