探求生理学教学中科学史教育的融入范文

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水通过水通道时需要的Ea较低，一般Ea<5kcal/mol．20世纪60到70年代，通过生物物理的方法证实了水通道存在于对水具有高渗透性的一些细胞中，如肾小管、唾液腺和红细胞等．Macey等证实了水穿越红细胞膜可以被有机汞制剂所抑制，撤除药物后红细胞对水的通透性可以恢复，提示膜上存在一种对汞制剂敏感的水通道蛋白．1988年PeterAgre在分离Rh血型抗原时，同时得到了一个分子量稍小的28kD蛋白，并证实近曲小管的顶端刷状缘有28kD蛋白的明显表达．1992年，PeterAgre及BillGuggino测试了28kD蛋白可能的水转运功能．他们把28kD蛋白的cDNA转基因入非洲爪螗卵母细胞，发现卵母细胞对水具有高度的渗透性，像爆米花一样膨胀开．这个蛋白AQP1是第一个被定义为水通道的蛋白．1994年，Maunshach等通过电镜观察到当脂质膜中含有AQP1蛋白时，膜的内部就可以见到许多直径0.01mm的小洞．2003年，PeterAgre和通过X射线晶体学技术确认钾离子通道结构的RoderickMacKinnon共同荣获了诺贝尔化学奖．这样，经历了大半个世纪，从发现被动扩散到发现水通道蛋白，水分子的转运方式理论获得了巨大突破．

1培养学生科学探究精神

解剖生理学是一门实验科学，培养学生观察能力和从现象分析本质的思考能力是必不可少的．在教学中穿插讲授了一些科学史上生理学家的科学发现故事，如学习生物电现象时，给学生讲述了LGalvani是如何发现生物电现象的．1771年，意大利解剖学家LGalvani用蛙的坐骨神经──腓肠肌标本来研究神经肌肉放电现象．他用解剖镊子碰一下蛙的坐骨神经，蛙的肢体产生了一次迅速的颤抖，即发生收缩．后来用两种金属导体在肌肉和神经之间建立起回路，肌肉就会收缩．于是他认为肌肉和神经上带有相反的电荷，这种收缩是由于从肌肉内部流出来并沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的，Galvani宣称动物的组织可以产生动物电．意大利物理学家AVolta对Galvani的实验结果提出异议，他认为由于Galvani实验中所用两种不同的金属接触产生电位差，使蛙肌肉收缩实际上是一种“双金属电流”，纯属物理现象．Volta由此发明了世界上第一个直流电池，即伏特电池．后来，Galvani改做“无金属接触收缩”实验，将一个肌肉标本横断，又将另一个神经肌肉标本的神经干搭在横断肌肉上，并使之跨越肌肉的完好面和损伤面，结果该神经支配的肌肉产生了收缩，证明了肌肉中电现象的存在．对于同样的标本，观察同样的现象，Galvani和Volta见仁见智，前者发现了生物电现象，而后者发明了电池，他们都得到了杰出的成果．由此，可以启发学生从不同的角度观察思考同一现象，探究这些现象的科学本质，可能会有不同的收获．

2促进学生了解本学科最新研究进展

人们对机能状态产生机制的了解不断发展进化，生理学的知识日新月异，在教学中不能固守课本知识，而应关注当前与学科相关的科研成果，包括新成果的临床应用．在讲解神经生理学时，追踪到基底神经节功能障碍研究不断有新的进展．如对帕金森病的治疗，目前采用的标准疗法通常只在初期有效，这一问题使科学家们倍感困惑．2012年，哈佛大学医学院神经生物学教授BernardoSabatini领导的小组对此提出了可能的解释，他们利用模式动物来研究纹状体中的多巴胺能神经元．这些神经元能够释放多巴胺．当这些细胞死亡时，就像帕金森病患者体内发生的那样，他们逐渐丧失了运动能力．当前治疗帕金森病的药物是多巴胺前体，这种前体随后被大脑细胞转化为多巴胺．调节大脑可塑性的多巴胺能神经元在帕金森病及其它的精神疾病中发挥着非常重要的作用，对学习和奖赏是至关重要的．在当前的研究中，Sabatini报道，中脑多巴胺能神经元不仅释放多巴胺，而且也释放另一种被称作GABA（gamma-aminobutyricacid，γ-氨基丁酸）的神经递质．这可能解释为什么只恢复多巴胺能够导致帕金森病患者初步改善，但最终失去效果．另外一种基底神经节障碍疾病——亨廷顿疾病（HD）是由于编码亨廷丁蛋白DNA序列（核苷酸CAG）的多重重复所引发的一种遗传性的遗传障碍疾病．亨廷丁蛋白在机体的多种组织中存在，其对于个体的神经元发育和存活非常重要．尽管关于HD的研究很多，但是目前针对此疾病的疗法却没有．2012年巴塞罗那基因组研究中心基于特定蛋白质的修饰作用开发出一款新型工具，这些蛋白质称为锌指蛋白质，其可以识别并结合编码亨廷丁蛋白DNA序列（核苷酸CAG），进而调节DNA的表达，使用新型工具降低了突变基因的错误表达，降低突变的亨廷丁蛋白质产生，有效抑制疾病的进程，有效治疗亨廷顿疾病的方法有望面世．通过国际最新研究成果的介绍，学生扩大了视野，更加认识到学习本课程的重要性．

3培养学生的科学价值观

课堂适当穿插生物学家的生平和事迹，对学生的科学精神和价值观的培养有着潜移默化的作用．科学家的人格魅力、科学态度和工作精神对于年轻的学子有极强的感召力量．古代希腊名医Galen对人体结构的理论一般是依据动物机体构造推断的，有些是错误甚至荒谬的，但统治了世界一千多年，这是由于在欧洲的黑暗时期和中世纪，禁止解剖人体，直到15世纪后半期文艺复兴时期人体解剖学才得到发展．16世纪比利时学者Vesalius是神学院的学生，为躲避宗教迫害，常常在深夜密室里观察从坟场和绞刑架偷来的尸体及骨骼，最终没有逃脱宗教迫害，以生命为代价，给人类留下了著名的《人体构造》，纠正了Galen许多关于人体结构的错误．我国现代生理学奠基人林可胜在消化生理学与痛觉生理学方面都成就卓越．为了研究阿斯匹林的镇痛作用，他先把缓激肽注入自己的血管中，使身体产生剧烈的疼痛，然后再用阿斯匹林来镇痛．从实验记录影片中，人们看到他痛苦扭动的情景．实际上，林可胜在自己身上做实验绝非仅此一项，著名的组织胺刺激胃分泌的实验，就是在他自己身上做的．他又是一位爱国主义者，在抗日战争中，他舍弃优越的工作生活条件，毅然决然地与同胞一起共赴国难，组织中国红十字总会战地救护队，为抗战做出卓越贡献．澳大利亚科学家BarryJMarshall和JRobinWarrenu于2005年获得诺贝尔生理学或医学奖，Marshall为了证实胃溃疡是由幽门螺旋菌所引起的，竟然以身试菌，喝下试管内含有十亿只幽门螺旋杆菌的液体，随即发生急性胃炎．科学家们的事迹深深打动了学生，其意义是长久和深远的．

从课堂实践来看，科学史知识的渗透产生了良好的教学效果，这样，解剖生理学课程避免成为一门理论知识堆砌的课程，而是有血有肉，纵向有历史沿革，有理论形成的来龙去脉，横向有其它学科的交叉，有新理论新技术的融入．但是，科学史毕竟不是本课程的重点内容，只是理论教学的辅助，不能喧宾夺主，何况课时紧、理论内容多，所以考虑还可以通过其它方式增强学生科学史方面的知识，如提供相关的优秀网络资源和课外读物，以利于提高学生学习专业课的兴趣，扩大视野．

作者：任文华单位：南京师范大学生命科学学院