以“細胞學說的建立過程”為例分析高中生物學科學史中的核心素養(yǎng)

齊劍玲

摘 要：本文主要對人教版高中生物教材必修一第一章第一節(jié)“細胞學說的建立過程”這一生物科學史進行分析，通過對教材中核心素養(yǎng)的分析從而更好的明確“細胞學說的建立過程”這一生物科學史的教育意義。

關(guān)鍵詞：細胞學說;核心素養(yǎng);生物科學史

“細胞學說的建立過程”屬于生物科學史。生物科學史包括生物學家對生物學現(xiàn)象、原理、規(guī)律的探索過程、探索方法以及科學家在進行科學研究時所持有的觀點態(tài)度、情感體驗等。同時在2017年最新出版的普通高中生物學課程標準教材編寫建議中提出：適當引入生物科學史內(nèi)容，尤其是生物科學史中許多經(jīng)典實驗是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的最好范例。因此，本文中我將對“細胞學說的建立過程”這一生物科學史進行分析，并以此為例分析高中生物學科學史中的核心素養(yǎng)。

1.解讀細胞學說的建立過程

細胞學說的建立過程這部分內(nèi)容主要通過對幾位科學家的研究過程的介紹使學生構(gòu)建知識體系、獲取思維方法、體會科學家探索歷程、形成敢于探索敢于創(chuàng)新的生物學精神。

“細胞學說的建立過程”主要涉及了七位科學家的科學研究。維薩里是一位解剖學家，他通過大量的尸體解剖研究揭示了人體在器官水平的結(jié)構(gòu)。比夏在維薩里的研究基礎(chǔ)上，揭示了器官是由低一層次的結(jié)構(gòu)組織組成。最早使用自制的顯微鏡觀察到細胞的是羅伯特虎克，他使用顯微鏡觀察植物木栓組織發(fā)現(xiàn)了許多小室并將其命名為細胞（cell）。然而羅伯特虎克觀察到的并不是真正意義上的細胞。真正意義上第一個觀察到活細胞的是英國科學家列文虎克。在十八世紀末西歐各國先后完成了產(chǎn)業(yè)革命，為科學的發(fā)展帶來了新的歷史背景，細胞學說得以有進一步的發(fā)展[1]。植物學家施萊登利用歸納法，對植物的柱頭、花粉、胚珠等組織進行研究最終提出了植物細胞學說。受到施萊登研究的啟發(fā)施旺開始研究動植物之間的聯(lián)系，通過對動物細胞的形成機理以及個體發(fā)育過程的研究施旺提出了動物也是由細胞組成的并且由單個細胞也就是受精卵發(fā)育而來。在施旺、施萊登的理論基礎(chǔ)上德國科學家魏爾肖對細胞學說進行進一步的補充修訂，將“新細胞可以從老細胞中產(chǎn)生”這一錯誤結(jié)論改為“細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞”。至此細胞學說的建立基本完成。

2.解讀教材中的核心素養(yǎng)

2017年出版的普通高中生物學課程標準中提出核心素養(yǎng)包括：生命觀念、科學探究、科學思維、社會責任。

2.1生命觀念

對于生命觀念的常見理解認為生命觀念是指：對觀察到的生命現(xiàn)象以及生命現(xiàn)象中存在的相互關(guān)系和特征進行解釋后的抽象，是能夠用于理解或解釋生物學現(xiàn)象、生物學問題的觀念和思想方法[2]。細胞學說的建立著重體現(xiàn)在的是生命觀念的進化與適應(yīng)觀中的統(tǒng)一性上。施旺側(cè)重于對動物界的研究，他通過對動物胚胎、組織、器官等研究論證了動物組織由細胞構(gòu)成，施萊登主要側(cè)重對植物界研究，他通過對真菌、藻類、種子植物等不同種類植物進行研究，得出結(jié)論“植物的整個類別都是由細胞構(gòu)成”;施旺、施萊登的研究成果系統(tǒng)的論證了動植物之間的一致性，動植物都是由細胞組成的并且細胞中都含有細胞核、細胞膜等結(jié)構(gòu)。

2.2科學思維

對于科學思維的常見理解認為科學思維是指：尊重客觀事實和證據(jù)，運用科學的思維方法認識事物，從而發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的思維習慣和能力[2]。細胞學說的建立過程著重體現(xiàn)的科學思維方法是歸納法和批判性思維。施萊登通過對植物不同組織的觀察，發(fā)現(xiàn)不管是花粉、胚珠還是柱頭都是由細胞組成的并且這些細胞都有細胞核，進而根據(jù)幾種植物組織的共性進行歸納總結(jié)，得出結(jié)論“植物細胞都有細胞核”;施旺通過對動物的五種不同的組織進行研究，得出結(jié)論“動物組織都是由細胞構(gòu)成的”。施旺、施萊登理論的得出所運用的科學方法就是歸納法。魏爾肖對細胞學說中“新細胞”的來源問題進行修改，將“新細胞是從老細胞中產(chǎn)生”這一錯誤理論修正為“細胞通過分裂產(chǎn)生新細胞”[3]。像魏爾肖這樣敢于質(zhì)疑，善于辨析，并能夠根據(jù)嚴格推論得出自己觀點的批判性思維，正是現(xiàn)在教學中應(yīng)著重促進學生發(fā)展的一種科學思維模式。

2.3科學探究

對于科學探究的一般理解認為科學探究是指：能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中存在的生物學問題、生物學現(xiàn)象，并能夠針對特定的生物學問題和現(xiàn)象進行觀察、思考、交流、討論，最終能夠解決問題、得出結(jié)論的能力[2]。在本文中學生通過追隨科學家的腳步，體驗科學家的探索歷程，從而明確施旺、施萊登之所以能夠提出“細胞學說”很大一部分原因是在于前人經(jīng)驗的積累以及與其他科學家之間的交流探討。例如：馬爾比基發(fā)現(xiàn)了植物細胞壁與細胞質(zhì)的區(qū)別;虎克對細胞的命名;列文虎克首次觀察到了活細胞并觀察到多種不同類型的細胞。這些科學家對科學現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)都為施旺、施萊登“細胞學說”的提出提供了理論基礎(chǔ)。

2.4社會責任

對于社會責任的一般理解認為社會責任是指：基于對生物學知識的理解，積極參與個人及社會的討論，對生物學問題和生物學現(xiàn)象做出合理解釋和判斷以及善于運用生物學知識解決生活問題的能力[2]。施旺、施萊登“細胞學說”理論的提出使唯物主義在與唯心主義的斗爭中取得了重大的勝利，使人們逐漸意識到動物、植物都是由細胞組成的，并且都是由細胞發(fā)育而來的，從而初步揭示了生命的內(nèi)涵，揭示了不同生物間的統(tǒng)一性。細胞學說的提出打開了對生物奧秘探索的大門，推動了生物科學及其相關(guān)學說的迅速發(fā)展，促使人們對生命觀、自然觀的理解進入一個新的階段，使人們能夠利用生物學知識辨別迷信和偽科學，最終形成正確的生命觀念。

“細胞學說的建立過程”蘊含著豐富的核心素養(yǎng)，對于促進學生的全面發(fā)展具有非常重要的作用。

參考文獻

[1]汪德耀.細胞學說簡介[J].自然雜志，1983（11）：839-843.

[2]普通高中生物學課程標準[M].人民教育出版社，中華人民共和國教育部，2018.

[3]蘇育才，陳曉清.“細胞學說建立的歷程”一節(jié)的教學設(shè)計[J].中學生物教學，2015，40（01）：27-28.

（基金項目：哈爾濱師范大學基礎(chǔ)教學課題“生命科學史在高中生物學教學中有效應(yīng)用研究”;項目編號：HJG20180035。）