如何做生命科学研究

生命科学史中蕴涵的教育价值是非常丰富的，对于实现课程目标具有独特的积极意义。归纳起来生命科学史至少在以下几方面蕴含着不可多得的教育价值。

1、生命科学史是一部思想史。

它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。这些思想是受当时的文化背景和科学技术水平制约的，生物学新知识的产生，都需要首先从思想方法上有所突破。例如“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。人类对生命个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识，如果当时的思想氛围是不科学的，就会导致人们对事物的错误认识。反过来人们通过对事物的科学探究，获得对事物的正确认识，又会改变人的思想，进而改变思想氛围，使人们对事物的认识产生一次飞跃。

生命科学史展示了科学家所处的时代背景，记录着科学家们的思想以及思想转变，而科学家们的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的。这对学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。

2、生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史，它能够从整体上告诉我们各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的，还能告诉我们各个学科之间的联系。这有助于研究者发现尚未解决的问题和进一步需要解决的问题；有助于学习者建立知识点之间的联系，建构完整的知识结构。

例如遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。如果孟德尔没有运用数学知识，对数据进行统计分析，就不能发现遗传法则；如果没有细胞学的发展，萨顿和鲍维里就不能推测到遗传因子与染色体之间的联系；如果塔特姆不精通微生物知识，基因与酶之间的关系就不能建立起来，等等。总之如果不依靠各方面的知识，就不可能打开解决问题的思路。

遗传学是在解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的，环环相扣，知识体系相当明晰。如果我们在学习中能够循着这样的线索展开，了解这一系列问题的解决过程，那么这一部分的知识结构就建构起来了，而且还可能联想到新的问题。

3、生命科学史揭示了自然科学的本质。自然科学从本质上表现出以下特征，即定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累。

定量化的特点是将生命科学和数学结合在一起。孟德尔就是运用数学统计方法对实验数据进行统计分析，才发现分离和自由组合规律；如果没有群体遗传学家对群体进行研究，建立数学模型，那么自然选择学说的机制也许就不会被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析，才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。精确的定量化使生命科学成为人们公认的真正意义上的科学。

观察与实验是生命科学的基石。通过实验来研究事物，特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。在自然科学领域，实验是向自然界提出真正的、必须解决的问题，并且寻找答案的方法。实验方法首先在生理学领域得到运用。19世纪70、80年代，萨克斯（1832－1897）领导的植物学派，对于生物学中实验方法的运用起了特别重要的作用。19世纪80年代，鲁（1850－1924）将实验方法引入原先注重描述性工作的胚胎学领域。通过胚胎学实验方法又扩展到细胞学和遗传学，最后又扩展到进化论的研究中。到了20世纪30年代，大多数生物学领域，除古生物学和系统分类学，都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。

生命科学史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。达尔文建立的以自然选择为核心的进化论，人们在承认生物进化论的同时却不愿意接受达尔文对进化原因进行臆想的方法，不满意达尔文对进化机制的解释。德弗里斯将实验方法引入对进化论的研究中，提出了“突变学说”，以此来解释达尔文的自然选择学说。在20世纪的头十年，得到生物学界的广泛接受。但是1910年，果蝇遗传学的发展表明，果蝇群体中不断发生着突变，却没有产生物种的变化。1912至1915年细胞学的精确研究，沉重地打击了德弗里斯的学说，他所认为的大规模突变产生的性状实际上是已有性状的复杂重组。细胞遗传学尤其是群体遗传学的建立，才阐明了自然选择的机制。40年代，在达尔文进化论的基础上，提出了综合进化论。在综合进化论盛行了30～40年之后，1968年，木村资生提出了“分子进化的中性学说”。1972年，埃尔德雷奇和S.J.古尔德提出了间断平衡论，引起了科学界的重视和研究。进化理论还在发展之中。

从进化论的发展可以看出，生命科学知识是科学家对前人的结论不断质疑、不断证实的基础上进行自我更正的过程中积累起来的。通过生命科学史，对培养研究者和学习者的批判性思维是有积极意义的，同时也能加深学习者正确认识绝对真理和相对真理的关系，从事实中提高哲学素养。

4、生命科学史就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。总之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）。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。没有知识做为基础，怎么能创新呢？

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，这正证明了知识是非常重要的，显然仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。

值得注意的是，新课程改革以来，已经指出了重结论轻过程的弊端，并且提出“新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分，从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位”。但是如果把“突出了过程方法的地位”理解为重过程而轻结论，也是极端错误的，因为过程与结论不是对立的。在生物教学中二者必须兼顾并且统一起来。学习生命科学史是能够把结论和过程方法兼顾统一起来的有效途径之一，这样做不仅有助于了解每个知识点的来龙去脉，而且从其中的一些典型事件中可以学习到前人的科学探究方法，而深受启发。

5、生命科学史展示了在探究知识的过程中，不仅有相同研究方向的人们之间的合作、而且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有3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新的活力，他们的思想对沃森和克里克造成了巨大的影响），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。

不同的教师也存在知识体系和经验的不同。尤其在知识爆炸的时代，知识更新的速度很快，老、中、青不同层次的教师的知识结构差别会更大，而教师之间的合作可以弥补这种差别。因此在生物学教学过程中，不但生物学教师之间要合作，而且还要与其他学科的教师合作。同时也启发学生必须重视每一科的学习，只有这样才能为终身学习、生活和工作奠定良好的基础。