普通高中《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。因此，生物科學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)有著重要意義。
1 生物科學(xué)史是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動(dòng)教材
科學(xué)，作為人類的發(fā)明和思想方法，是人類文化的一個(gè)重要組成部分，理應(yīng)在人類的歷史中占有顯著的地位。在自然科學(xué)領(lǐng)域中，生物學(xué)的內(nèi)容極其豐富、復(fù)雜而又充滿活力，在其發(fā)生和發(fā)展的各個(gè)特定時(shí)期內(nèi)，都有許多科學(xué)家傾注了大量的精力，對(duì)某個(gè)重大問(wèn)題進(jìn)行一系列研究，他們?cè)?jīng)遇到各種障礙和坎坷，經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)的挫折和失敗，但是，憑借科學(xué)家的頑強(qiáng)毅力、聰明智慧、不斷探索和通力協(xié)作，終于取得了令人振奮的成果和成功經(jīng)驗(yàn)，在生命科學(xué)的歷史長(zhǎng)卷中寫下輝煌的一頁(yè)。
生命科學(xué)史正是以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程為輪廓，以科學(xué)發(fā)展歷程中帶有重大轉(zhuǎn)折作用的課題及事件為主線，用翔實(shí)的資料論述科學(xué)家的創(chuàng)造性勞動(dòng)，生動(dòng)地描述他們進(jìn)行科學(xué)探索的思維過(guò)程和方法，同時(shí)也對(duì)生物學(xué)發(fā)展的邏輯和社會(huì)歷史背景等重大問(wèn)題作出評(píng)論。對(duì)生物科學(xué)史的研究，如同生物科學(xué)研究本身一樣，既充滿興趣和困難，又顯示其必要性，因此說(shuō)，生物科學(xué)史也是一門充滿生命力的科學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動(dòng)教材。那么，生物科學(xué)史蘊(yùn)含著哪些教育功能呢？我們回顧一下科學(xué)家探索遺傳奧秘的100多年的歷史，會(huì)令人興奮、感慨萬(wàn)千和受到啟迪的。
眾所周知，在生命科學(xué)歷史的長(zhǎng)河中，“生命是什么”“遺傳的奧秘是什么”，始終是人類永恒不懈探究的主題。1865年，遺傳學(xué)奠基人孟德爾（G．Mendel）通過(guò)豌豆等植物的雜交試驗(yàn)，提出生物性狀的遺傳受遺傳因子控制的假說(shuō)，并發(fā)現(xiàn)著名的孟德爾定律。但是，由于孟德爾的科學(xué)思想、研究方法及成果的超前性，使其被埋沒(méi)了35年。直至1900年，孟德爾的《植物雜交試驗(yàn)》論文，才幾乎被德佛里斯（H．de Vries）、科倫斯（C．Correns）、切爾馬克（E．von Tsehermak）3位科學(xué)家同時(shí)發(fā)現(xiàn)，并在世界科學(xué)界引起轟動(dòng)和爭(zhēng)論。這場(chǎng)爭(zhēng)論的開始，幾乎使盂德爾理論又面臨被扼殺的危險(xiǎn)，其間，貝特森（W．Bateson）成為孟德爾學(xué)說(shuō)的堅(jiān)定捍衛(wèi)者，從1900—1904年他利用各種機(jī)會(huì)宣傳孟德爾理論，利用一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明孟德爾理論的普遍意義。1906年，他建議把“我們所致力研究的新學(xué)科”叫做Genetics，從此“遺傳學(xué)”宣告誕生。在遺傳學(xué)的創(chuàng)立過(guò)程中，他和約翰遜（W.L.Johansen）一起提出許多新概念，如基因、等位基因、純合子、雜合子、基因型、表現(xiàn)型等，1909年貝特森出版《孟德爾遺傳原理》一書，完成了他對(duì)孟德爾著作的重新詮釋，書中還提出遺傳病是由于缺少某種關(guān)鍵物質(zhì)引起的，并把遺傳與酵素（酶）聯(lián)系起來(lái)。
那么，基因在哪里？基因是什么呢？早在 1900年前，科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到減數(shù)分裂和受精過(guò)程中染色體行為。1902年，薩頓（W．S．Sutton）等發(fā)現(xiàn)，染色體動(dòng)態(tài)與貝特森提出的等位別型（后來(lái)稱為等位基因）的行為完全平行，因此，提出“遺傳因子一定是位于染色體上”的假說(shuō)。但是，貝特森表示“染色質(zhì)顆粒無(wú)論如何復(fù)雜，能夠具有我們的遺傳因子所具有的那種能力是不可思議的”。摩爾根（T．H．Morgan）也宣稱絕不接受“沒(méi)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的結(jié)論”。1911年，摩爾根等人通過(guò)果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)，黑腹果蠅的白眼基因和殘翅基因，位于細(xì)胞的X染色體上，發(fā)現(xiàn)基因的連鎖遺傳規(guī)律。1913年，他的學(xué)生斯特蒂文特（A．H．Sturtevant）推出果蠅 X染色體上 6個(gè)基因的連鎖圖；1916年，他的學(xué)生布里吉斯（C．B．Bridges）用實(shí)驗(yàn)證明，性連鎖基因的行為與性染色體行為完全平行，從而提出染色體遺傳學(xué)說(shuō)； 1921年他的學(xué)生繆勒（H．J．Muller）發(fā)現(xiàn)，用 X射線照射X染色體能夠誘發(fā)基因突變。1922年初貝特森參觀了哥倫比亞大學(xué)內(nèi)摩爾根領(lǐng)導(dǎo)的果蠅實(shí)驗(yàn)室及布里吉斯等人的工作，使其改變對(duì)染色體遺傳學(xué)說(shuō)的認(rèn)識(shí)，隨后在多倫多國(guó)際遺傳學(xué)會(huì)議上宣告：“對(duì)于從未見過(guò)細(xì)胞學(xué)奇異景象的人，懷疑染色體是可以原諒的；但是對(duì)于果蠅研究者們的主要論點(diǎn)再不能有所懷疑了……我為升起的這顆西方的星，恭謹(jǐn)?shù)胤瞰I(xiàn)我的敬意……”一位畢生為遺傳學(xué)的誕生和發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)的著名學(xué)者，在其61歲（去世前4年）時(shí)放棄堅(jiān)持了20年的錯(cuò)誤，展現(xiàn)出一代偉人的高尚品格，堪稱后輩學(xué)習(xí)的楷模。
那么，基因究竟是什么呢？1885年，魏斯曼（A．Weismann）曾經(jīng)提出，生物世代之間的聯(lián)系在于遺傳性狀的傳遞，這種傳遞應(yīng)是通過(guò)一個(gè)化學(xué)實(shí)體進(jìn)行的。這預(yù)示著，一種遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是歷史的必然。米歇爾（J．F．Miescher）首先發(fā)現(xiàn)核酸，但至今他是個(gè)被忘卻的學(xué)者。早在 1868年，他研究膿細(xì)胞、酵母和其他細(xì)胞化學(xué)時(shí)，在細(xì)胞核中分離出一種含磷高而含硫低的有機(jī)物，這種物質(zhì)“可能在細(xì)胞發(fā)育中發(fā)揮著極為重要的作用”，被稱為核素。他用鮭魚精子研究核素時(shí)，發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)組成不同于魚精蛋白的酸性物質(zhì)。由于米歇爾對(duì)核素研究的某些不足，曾受到一些人的批評(píng)和攻擊。1885年，赫特維希（O．Hertwig）提出，核素可能負(fù)責(zé)受精和傳遞遺傳性狀。1895年，威爾遜（E．B．Wilson）指出，遺傳也許受到從親代傳遞到子代的一類特定化學(xué)物質(zhì)的影響。19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，科塞爾（A．Kossel）研究胸腺和酵母的核素時(shí)，發(fā)現(xiàn)了核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。早在1900年，萊文（P.A.Levene）開始研究核酸化學(xué)的基本原理，先后發(fā)表700多篇論文。他提出，來(lái)源不同的各種脫氧核糖核酸，4種堿基的克分子數(shù)相等，即“四核苷酸假說(shuō)”。然而，正當(dāng)人們剛剛認(rèn)識(shí)到核酸的化學(xué)組成時(shí)，卻誤認(rèn)為如此“簡(jiǎn)單化”的物質(zhì)不能行使遺傳因子的復(fù)雜功能，從而轉(zhuǎn)向探索復(fù)雜的蛋白質(zhì)與遺傳因子的關(guān)系，使基因本質(zhì)的研究偏離了正確思路。1910年，德佛里斯力勸遺傳學(xué)家將精力集中在基因上，他認(rèn)為“必須通過(guò)物理和化學(xué)相結(jié)合的方法，一直深入到分子或原子這樣的單位上，才能正確解釋生命世界的種種現(xiàn)象”。
核酸果真是與生物遺傳無(wú)關(guān)的一種“簡(jiǎn)單化”物質(zhì)嗎？20世紀(jì)30年代，哈馬斯頓（E．Hammarsten）等人的研究證明，DNA是一種高分子量的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，分子量約為 500 000～1 000 000之間。1936年斯坦利（W.M.Stanley）發(fā)現(xiàn)，煙草花葉病毒結(jié)晶后仍保持其物理、化學(xué)和生物學(xué)特性不變。1941年，比德爾（G．W．Beadle）和塔特姆（E．Tatum）提出“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假設(shè)，明確地表述出基因的作用；1944年，艾維里（O．Avery）等人繼續(xù)格里菲斯（F．Griffth）于1928年進(jìn)行的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的研究，通過(guò)肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明DNA具有轉(zhuǎn)化作用。1951—1952年間，赫爾希（A．Hershey）和蔡斯（M．Chase）的噬菌體侵染細(xì)菌進(jìn)行復(fù)制繁殖的實(shí)驗(yàn)，證明DNA能夠進(jìn)行自我復(fù)制并指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成，1950年，查格夫（E．Chargaff）用紙層析、離子交換層析和紫外線分光光度計(jì)測(cè)量等，證實(shí)各種不同的DNA分子中4種堿基的數(shù)量不等，同種生物體不同器官的DNA分子組成是恒定的，而且腺嘌呤與胸腺嘧啶的數(shù)目相等，鳥嘌呤與胞嘧啶的數(shù)目相等，這就是所謂的“查格夫法則”。
DNA是遺傳物質(zhì)的觀念終于被人們接受了，但由于它的結(jié)構(gòu)仍然是個(gè)謎，尚無(wú)法解釋基因的本質(zhì)及其遺傳功能。早在 1947年，劍橋大學(xué)的卡文迪計(jì)實(shí)驗(yàn)室在英國(guó)醫(yī)學(xué)委員會(huì)的贊助下，建立“生物系統(tǒng)的分子結(jié)構(gòu)單元”（分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的前身），最初成員為佩魯茲（M．Perutz）和他的學(xué)生肯德魯（J.Kendrew），克里克、赫胥黎、沃森陸續(xù)加入（克里克是佩魯茲的研究生，沃森是肯德魯?shù)牟┦亢螅�。沃森和克里克都是在閱讀過(guò)薛定愕的《生命是什么》一書后，對(duì)基因產(chǎn)生濃厚興趣的。1947年沃森在印第安納大學(xué)當(dāng)研究生時(shí)曾參加噬菌體研究小組，其博士論文中論述了噬菌體復(fù)制中X射線的效應(yīng)。1949年，克里克在佩魯茲指導(dǎo)下用 X射線技術(shù)研究蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)。1951年，25歲的沃森與大他12歲的克里克相遇，兩位性格截然相反的學(xué)者在科學(xué)研究上建立起相互鼓勵(lì)、密切合作的關(guān)系。
沃森和克里克是怎樣建構(gòu)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的呢？顯然，“查格夫法則”對(duì)他們構(gòu)思DNA分子的4種堿基之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系有著重大啟示，另一個(gè)重要啟示則來(lái)源于 X射線衍射晶體學(xué)提供的資料。1950年，鮑林（L．pauling）發(fā)表的有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的a 螺旋模型，對(duì)他們有很大的啟發(fā)，使其意識(shí)到：先從理論上推測(cè)出一種物質(zhì)分子的各種結(jié)構(gòu)模型，再運(yùn)用X射線衍射提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校正，是研究和揭示生物大分子空間結(jié)構(gòu)的極其合理的方法。于是，建議佩魯茲將樓梯下的一間斗室供他們討論DNA使用。他們經(jīng)常與威爾金斯（M．Wilkins）和富蘭克林（R．Franklin）溝通研究信息利用威爾金斯提供的X射線數(shù)據(jù)，富蘭克林提供的當(dāng)時(shí)最好的X射線衍射B型DNA圖像，經(jīng)過(guò)一系列數(shù)據(jù)分析、推測(cè)和多次建立模型，終于在1953年3月18日提出 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的關(guān)鍵特征，在于內(nèi)部的特異性堿基遵循互補(bǔ)配對(duì)原則，而且互補(bǔ)堿基對(duì)的排列順序可以改變。這樣，DNA不僅能夠自我復(fù)制，而且具有特異性及其多樣性，從而使科學(xué)家信服基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA。
在提出 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之前，受其他科學(xué)家研究工作的啟發(fā)，沃森曾經(jīng)作出一個(gè)預(yù)測(cè)：“DNA→RNA→蛋白質(zhì)”，并把這個(gè)公式貼在辦公室的墻壁上。提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之后，沃森和克里克先后發(fā)表論文闡述DNA“半保留復(fù)制”的設(shè)想。此后，科恩伯格（A．Kornberg）、梅塞爾森（M．S．Meselson）和斯塔爾（F．W．Stahl）等科學(xué)家揭示出DNA半保留復(fù)制的機(jī)制。1958年克里克發(fā)表《論蛋白質(zhì)的合成》的論文，提出了著名的“連接物假說(shuō)”，討論了核酸中堿基序列與蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并詳盡地闡述了“中心法則”。此后，梯明（H．Temin）、德爾貝克（R.Dulbecco）和巴爾蒂莫（D．Baltimove）等發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶和RNA病毒復(fù)制，為此，克里克于 1970年提出了更為完善的中心法則圖解。至此，遺傳物質(zhì)及其作用原理告一段落。
總之，遺傳學(xué)誕生至今有 100年的歷史。如果以10年為一個(gè)歷史階段，第1個(gè)10年科學(xué)家主要是探索基因與性狀之間的關(guān)系；第2個(gè)10年則揭示了基同與染色體的關(guān)系；但是，從1910—1930年間對(duì)基因本質(zhì)的研究曾經(jīng)偏離了正確思路。此后的20年，科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到基因與DNA的關(guān)系，為揭開遺傳奧秘奠定了基礎(chǔ)。50年前，沃森和克里克提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，是人類探索生命奧秘歷史的必然，它宣告人類對(duì)遺傳物質(zhì)及其作用原理的研究邁出了具有里程碑意義的一步，這個(gè)發(fā)現(xiàn)的重要意義在于扣開了遺傳奧秘的大門，改變了整個(gè)生物學(xué)研究的模式，加速了生命科學(xué)發(fā)展歷史的進(jìn)程。50年后，人類基因組DNA序列測(cè)定的完成，則是生命科學(xué)跨人基因組學(xué)或后基因組時(shí)代的新里程碑。這半個(gè)世紀(jì)中基因科學(xué)的迅速發(fā)展，足以使人們欣賞和感悟到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是生命科學(xué)中的一朵奇葩，是20世紀(jì)生物學(xué)的最偉大的成就之一。
綜觀遺傳物質(zhì)及其作用原理的發(fā)現(xiàn)史，使我們認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)是不能計(jì)劃或憑空設(shè)想的，而是在良好的研究環(huán)境和氛圍中，通過(guò)許多科學(xué)家的創(chuàng)造性思維和腳踏實(shí)地的努力取得的。在生物科學(xué)史中，不僅記載著生命科學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程，而且蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)造性思維方式和靈活多樣的科學(xué)方法，體現(xiàn)著科學(xué)家尊重事實(shí)、服從真理和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，以及勇于創(chuàng)新、善于合作和無(wú)私奉獻(xiàn)的科學(xué)精神。因此，在高中生物學(xué)教學(xué)中注重科學(xué)史的學(xué)習(xí)，必將對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
2 將生命科學(xué)史的學(xué)習(xí)融入生物學(xué)教學(xué)
盡管生物科學(xué)史對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著重要的啟示作用，由于諸多因素的限制，不可能以科學(xué)史為主線編寫教材。這就要求教師在教學(xué)中針對(duì)具體的課題內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)，適當(dāng)?shù)剡x取或處理相關(guān)的史料，將其作為教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)組成部分，融入單元課題的教學(xué)之中，引導(dǎo)學(xué)生從有關(guān)科學(xué)史的學(xué)習(xí)中接受教育和啟發(fā)。
普通高中《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中建議安排的學(xué)習(xí)史料有兩類：一類是必修或選修課本中的以課文形式呈現(xiàn)的史料，如“分析細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立的過(guò)程”、“說(shuō)明光合作用及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程”、“總結(jié)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程”、“概述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和作用”、“簡(jiǎn)述基因工程的誕生”等；另一類是建議學(xué)生自行搜集的相關(guān)史料，如“搜集DNA分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程的資料”、“搜集生物進(jìn)化理論發(fā)展的資料”和“搜集有關(guān)干細(xì)胞研究進(jìn)展的資料”等。除此之外，有些專題內(nèi)容還涉及到科學(xué)家進(jìn)行探索的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)及資料，如細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)及特性，配子在有性生殖中的作用，孟德爾定律的發(fā)現(xiàn)，核酸是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析，艾滋病和非典型肺炎等傳染病的發(fā)生及防治，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)等。
標(biāo)準(zhǔn)中建議安排的課文性史料，各自蘊(yùn)含著多種教育功能，教學(xué)中要充分發(fā)揮它們的作用。例如，在《標(biāo)準(zhǔn)》的“分子與細(xì)胞”模塊中指出，學(xué)習(xí)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立和發(fā)展等內(nèi)容，有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)過(guò)程和本質(zhì)的理解。顯然，該模塊建議安排的“分析細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立的過(guò)程”史料包括：細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史和細(xì)胞學(xué)說(shuō)創(chuàng)立的簡(jiǎn)史，其中，主要涉及到虎克（H．Robert）、列文虎克（A．Leeuwenhoek）、施萊登（M．J．Sehleide）、施旺（T．Schwann）和微耳和（R．L．C．Virchow）等科學(xué)家的貢獻(xiàn)�；⒖耸堑�1位用顯微鏡觀察和描述細(xì)胞結(jié)構(gòu)的學(xué)者，他不但將觀察到的軟木中每個(gè)中空的“小室”稱為細(xì)胞（cell），而且描述了植物活細(xì)胞中的物質(zhì)�；⒖嗽谏飳W(xué)領(lǐng)域的研究成果帶有傳奇性，也對(duì)科學(xué)家有一定的啟發(fā)，在細(xì)胞概念的教學(xué)中以虎克事跡導(dǎo)入教學(xué)過(guò)程，顯然容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。列文虎克是自學(xué)成材的楷模，他充滿活力的一生及其研究成果令人欽佩和贊賞，頌揚(yáng)他的事跡使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的不斷進(jìn)取精神。施萊登和施旺是細(xì)胞學(xué)說(shuō)的首創(chuàng)者，細(xì)胞學(xué)說(shuō)不僅初步闡明細(xì)胞的概念，而且開創(chuàng)了細(xì)胞研究的新時(shí)代和促進(jìn)生物學(xué)的發(fā)展。通過(guò)這部分史料的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)理論的形成是科學(xué)發(fā)展的必然，又對(duì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程產(chǎn)生重大的影響。微耳和是19世紀(jì)的一位多才多藝的學(xué)者，文化界和社會(huì)活動(dòng)的杰出人物，他創(chuàng)立了細(xì)胞病理學(xué)并提出“細(xì)胞來(lái)自于細(xì)胞”的觀點(diǎn)，從而修正和完善了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。微耳和的事跡有助于學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)家的博學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和為科學(xué)而獻(xiàn)身的精神。
科學(xué)史有助于學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)，但要根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo)的要求，對(duì)相關(guān)史料進(jìn)行適當(dāng)整理，突出其主題和關(guān)鍵事件。例如，古希臘學(xué)者亞里士多德提出，土壤是構(gòu)成植物體的原材料。1642年赫爾孟德（J．vanHelmont）栽培的柳苗試驗(yàn)推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)，至今科學(xué)家對(duì)光合作用的研究已有360多年的歷史。初中階段的教學(xué)在于形成光合作用的概念，以揭示柳苗生長(zhǎng)之謎為線索，通過(guò)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探索光合作用的原料。產(chǎn)物和條件，實(shí)際上是重復(fù)普利斯特利（Joseph Priestley）、英格豪斯（Jan Ingenhousz）、謝尼伯（Jean Senebier）和薩克斯（Julius Sachs）等科學(xué)家的研究過(guò)程的方法。高中階段的教學(xué)在于闡明光合作用是一個(gè)氧化還原過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。因此，將瓦伯格（O．Wanbung）、盧賓（S．Ruben）、卡門（M．Kamen）、卡爾文（M．Calvin）、阿爾農(nóng)（D．Amon）和派克（Pank）等科學(xué)家的研究史料整合到相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容中，不僅有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)光合作用的實(shí)質(zhì)，而且有助于他們體會(huì)科學(xué)家的思維過(guò)程。
科學(xué)史有助于學(xué)生形成科學(xué)觀念，但要尊重科學(xué)發(fā)展歷史的事實(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)史料進(jìn)行科學(xué)而客觀的評(píng)價(jià)。例如，前面概述的人類對(duì)遺傳奧秘的研究經(jīng)歷了100多年，在每個(gè)歷史發(fā)展階段中都有起到關(guān)鍵作用的核心人物，如貝特森、摩爾根、萊文等都曾經(jīng)犯過(guò)科學(xué)錯(cuò)誤，甚至他們的過(guò)失成為科學(xué)研究的阻力，但不能抵消他們做出的杰出貢獻(xiàn)，尤其是貝特森晚年的行為風(fēng)范令人垂淚。對(duì)生物科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大事件和關(guān)鍵人物進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，這就是歷史的辯證法。大家知道在遺傳學(xué)發(fā)展史上，孟德爾被尊稱為遺傳學(xué)奠基人，但早在1759—1790年間，科爾羅伊德（J．G．Koelreuter）曾用138種植物進(jìn)行了500多種雜交實(shí)驗(yàn)，他被后人稱為“植物雜交試驗(yàn)之父”，孟德爾借鑒科爾羅伊德的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行豌豆雜交試驗(yàn)；1854年，諾丹（C．Naudin）進(jìn)行的植物雜交試驗(yàn)成果已經(jīng)接近于分離規(guī)律的邊緣，諾丹在遺傳學(xué)史上享有孟德爾先驅(qū)者的盛譽(yù)。同樣，沃森和克里克的DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型被視為具有劃時(shí)代意義的里程碑，然而，查格夫、鮑林、威爾金斯和富蘭克林等人的研究成果，成為DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型應(yīng)運(yùn)而生的基石。將重大的科學(xué)研究成果既看作是歷史發(fā)展的必然，又充分肯定關(guān)鍵人物的天才和創(chuàng)造，這就是歷史唯物主義。
《標(biāo)準(zhǔn)》指出，探究性學(xué)習(xí)是重要的學(xué)習(xí)方式，但不應(yīng)成為唯一的方式�？茖W(xué)探究包括一系列的活動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題、作出假設(shè)、邏輯推斷、檢驗(yàn)假設(shè)、分析結(jié)論、交流評(píng)價(jià)等。許多生物科學(xué)史料，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法訓(xùn)練的好素材。例如，孟德爾是通過(guò)分析一對(duì)相對(duì)性狀的雜交試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)并提出兩個(gè)問(wèn)題：一是F1為什么全部為顯性？二是F2為什么出現(xiàn)一定比例的性狀分離？正是為了解決這些問(wèn)題，他借鑒物理學(xué)的分子和原子論，作出顆粒性遺傳因子控制相對(duì)性狀的假設(shè)；進(jìn)而推測(cè) F1（Dd）的對(duì)等性因子之間有顯性關(guān)系，形成配子時(shí)D與d的分離導(dǎo)致雜種自交后代發(fā)生性狀分離現(xiàn)象；然后運(yùn)用測(cè)交等方法檢驗(yàn)假設(shè)的合理性，從而得出分離定律。但是，用科學(xué)史對(duì)學(xué)生的科學(xué)方法訓(xùn)練，要防止將科學(xué)探索的過(guò)程固定化，應(yīng)以活潑多樣的學(xué)習(xí)形式誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如，孟德爾分離定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程以教師簡(jiǎn)述為主，而自由組合定律則應(yīng)以學(xué)生討論為主，特別是孟德爾應(yīng)用正交和反交兩組測(cè)交試驗(yàn)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)假設(shè)的合理性，對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練具有重要作用。此外，《標(biāo)準(zhǔn)》中列舉的植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史，教師利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的思維方式探索生長(zhǎng)素基本理論的形成過(guò)程，不僅促使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)生長(zhǎng)素理論的論點(diǎn)，而且使學(xué)生在親身體驗(yàn)科學(xué)探索的過(guò)程中接受科學(xué)方法的訓(xùn)練。也有的教師將植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)史料，作為組織學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)的資料，促使學(xué)生在爭(zhēng)取探究實(shí)驗(yàn)取得成功的活動(dòng)中，培養(yǎng)他們持之以恒和堅(jiān)韌不撥的科學(xué)品質(zhì)。
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