探求生理學教學中科學史教育的融入范文

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水通過水通道時需要的Ea較低，一般Ea<5kcal/mol．20世紀60到70年代，通過生物物理的方法證實了水通道存在于對水具有高滲透性的一些細胞中，如腎小管、唾液腺和紅細胞等．Macey等證實了水穿越紅細胞膜可以被有機汞制劑所抑制，撤除藥物后紅細胞對水的通透性可以恢復，提示膜上存在一種對汞制劑敏感的水通道蛋白．1988年PeterAgre在分離Rh血型抗原時，同時得到了一個分子量稍小的28kD蛋白，并證實近曲小管的頂端刷狀緣有28kD蛋白的明顯表達．1992年，PeterAgre及BillGuggino測試了28kD蛋白可能的水轉運功能．他們把28kD蛋白的cDNA轉基因入非洲爪螗卵母細胞，發現卵母細胞對水具有高度的滲透性，像爆米花一樣膨脹開．這個蛋白AQP1是第一個被定義為水通道的蛋白．1994年，Maunshach等通過電鏡觀察到當脂質膜中含有AQP1蛋白時，膜的內部就可以見到許多直徑0.01mm的小洞．2003年，PeterAgre和通過X射線晶體學技術確認鉀離子通道結構的RoderickMacKinnon共同榮獲了諾貝爾化學獎．這樣，經歷了大半個世紀，從發現被動擴散到發現水通道蛋白，水分子的轉運方式理論獲得了巨大突破．

1培養學生科學探究精神

解剖生理學是一門實驗科學，培養學生觀察能力和從現象分析本質的思考能力是必不可少的．在教學中穿插講授了一些科學史上生理學家的科學發現故事，如學習生物電現象時，給學生講述了LGalvani是如何發現生物電現象的．1771年，意大利解剖學家LGalvani用蛙的坐骨神經──腓腸肌標本來研究神經肌肉放電現象．他用解剖鑷子碰一下蛙的坐骨神經，蛙的肢體產生了一次迅速的顫抖，即發生收縮．后來用兩種金屬導體在肌肉和神經之間建立起回路，肌肉就會收縮．于是他認為肌肉和神經上帶有相反的電荷，這種收縮是由于從肌肉內部流出來并沿著神經到達肌肉表面的電流刺激引起的，Galvani宣稱動物的組織可以產生動物電．意大利物理學家AVolta對Galvani的實驗結果提出異議，他認為由于Galvani實驗中所用兩種不同的金屬接觸產生電位差，使蛙肌肉收縮實際上是一種“雙金屬電流”，純屬物理現象．Volta由此發明了世界上第一個直流電池，即伏特電池．后來，Galvani改做“無金屬接觸收縮”實驗，將一個肌肉標本橫斷，又將另一個神經肌肉標本的神經干搭在橫斷肌肉上，并使之跨越肌肉的完好面和損傷面，結果該神經支配的肌肉產生了收縮，證明了肌肉中電現象的存在．對于同樣的標本，觀察同樣的現象，Galvani和Volta見仁見智，前者發現了生物電現象，而后者發明了電池，他們都得到了杰出的成果．由此，可以啟發學生從不同的角度觀察思考同一現象，探究這些現象的科學本質，可能會有不同的收獲．

2促進學生了解本學科最新研究進展

人們對機能狀態產生機制的了解不斷發展進化，生理學的知識日新月異，在教學中不能固守課本知識，而應關注當前與學科相關的科研成果，包括新成果的臨床應用．在講解神經生理學時，追蹤到基底神經節功能障礙研究不斷有新的進展．如對帕金森病的治療，目前采用的標準療法通常只在初期有效，這一問題使科學家們倍感困惑．2012年，哈佛大學醫學院神經生物學教授BernardoSabatini領導的小組對此提出了可能的解釋，他們利用模式動物來研究紋狀體中的多巴胺能神經元．這些神經元能夠釋放多巴胺．當這些細胞死亡時，就像帕金森病患者體內發生的那樣，他們逐漸喪失了運動能力．當前治療帕金森病的藥物是多巴胺前體，這種前體隨后被大腦細胞轉化為多巴胺．調節大腦可塑性的多巴胺能神經元在帕金森病及其它的精神疾病中發揮著非常重要的作用，對學習和獎賞是至關重要的．在當前的研究中，Sabatini報道，中腦多巴胺能神經元不僅釋放多巴胺，而且也釋放另一種被稱作GABA（gamma-aminobutyricacid，γ-氨基丁酸）的神經遞質．這可能解釋為什么只恢復多巴胺能夠導致帕金森病患者初步改善，但最終失去效果．另外一種基底神經節障礙疾病——亨廷頓疾病（HD）是由于編碼亨廷丁蛋白DNA序列（核苷酸CAG）的多重重復所引發的一種遺傳性的遺傳障礙疾病．亨廷丁蛋白在機體的多種組織中存在，其對于個體的神經元發育和存活非常重要．盡管關于HD的研究很多，但是目前針對此疾病的療法卻沒有．2012年巴塞羅那基因組研究中心基于特定蛋白質的修飾作用開發出一款新型工具，這些蛋白質稱為鋅指蛋白質，其可以識別并結合編碼亨廷丁蛋白DNA序列（核苷酸CAG），進而調節DNA的表達，使用新型工具降低了突變基因的錯誤表達，降低突變的亨廷丁蛋白質產生，有效抑制疾病的進程，有效治療亨廷頓疾病的方法有望面世．通過國際最新研究成果的介紹，學生擴大了視野，更加認識到學習本課程的重要性．

3培養學生的科學價值觀

課堂適當穿插生物學家的生平和事跡，對學生的科學精神和價值觀的培養有著潛移默化的作用．科學家的人格魅力、科學態度和工作精神對于年輕的學子有極強的感召力量．古代希臘名醫Galen對人體結構的理論一般是依據動物機體構造推斷的，有些是錯誤甚至荒謬的，但統治了世界一千多年，這是由于在歐洲的黑暗時期和中世紀，禁止解剖人體，直到15世紀后半期文藝復興時期人體解剖學才得到發展．16世紀比利時學者Vesalius是神學院的學生，為躲避宗教迫害，常常在深夜密室里觀察從墳場和絞刑架偷來的尸體及骨骼，最終沒有逃脫宗教迫害，以生命為代價，給人類留下了著名的《人體構造》，糾正了Galen許多關于人體結構的錯誤．我國現代生理學奠基人林可勝在消化生理學與痛覺生理學方面都成就卓越．為了研究阿斯匹林的鎮痛作用，他先把緩激肽注入自己的血管中，使身體產生劇烈的疼痛，然后再用阿斯匹林來鎮痛．從實驗記錄影片中，人們看到他痛苦扭動的情景．實際上，林可勝在自己身上做實驗絕非僅此一項，著名的組織胺刺激胃分泌的實驗，就是在他自己身上做的．他又是一位愛國主義者，在抗日戰爭中，他舍棄優越的工作生活條件，毅然決然地與同胞一起共赴國難，組織中國紅十字總會戰地救護隊，為抗戰做出卓越貢獻．澳大利亞科學家BarryJMarshall和JRobinWarrenu于2005年獲得諾貝爾生理學或醫學獎，Marshall為了證實胃潰瘍是由幽門螺旋菌所引起的，竟然以身試菌，喝下試管內含有十億只幽門螺旋桿菌的液體，隨即發生急性胃炎．科學家們的事跡深深打動了學生，其意義是長久和深遠的．

從課堂實踐來看，科學史知識的滲透產生了良好的教學效果，這樣，解剖生理學課程避免成為一門理論知識堆砌的課程，而是有血有肉，縱向有歷史沿革，有理論形成的來龍去脈，橫向有其它學科的交叉，有新理論新技術的融入．但是，科學史畢竟不是本課程的重點內容，只是理論教學的輔助，不能喧賓奪主，何況課時緊、理論內容多，所以考慮還可以通過其它方式增強學生科學史方面的知識，如提供相關的優秀網絡資源和課外讀物，以利于提高學生學習專業課的興趣，擴大視野．

作者：任文華單位：南京師范大學生命科學學院