【摘要】文章通過對人教版高中生物教材中科學(xué)史的梳理，結(jié)合相關(guān)案例，闡述了生物科學(xué)史教育對學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)“生命觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“社會(huì)責(zé)任”四方面的培養(yǎng)作用。

【關(guān)鍵詞】生物科學(xué)史;核心素養(yǎng);生物思想;科學(xué)方法

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)科學(xué)，是研究生命現(xiàn)象和生命規(guī)律的科學(xué)。生物學(xué)的研究經(jīng)歷了從現(xiàn)象到本質(zhì)、從定性到定量研究的發(fā)展過程。這是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中對課程性質(zhì)的規(guī)定。在課程目標(biāo)方面，希望學(xué)生能夠運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)與觀念，探索生命現(xiàn)象及規(guī)律，形成科學(xué)思維的習(xí)慣，掌握科學(xué)探究的思路和方法，善于從實(shí)際層面對現(xiàn)實(shí)生活中的問題加以解決，關(guān)注社會(huì)議題并做出理性的解釋。人教版高中生物教材中，很多內(nèi)容通過生物科學(xué)史的方式呈現(xiàn)，展現(xiàn)了科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程與其研究的思想方法，這種傳授知識(shí)的方式，能夠讓學(xué)生在思維上進(jìn)行探究，理解科學(xué)探究過程，掌握科學(xué)研究方法，形成積極的科學(xué)態(tài)度，最終轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼哪芰退仞B(yǎng)，為走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這也契合了現(xiàn)階段生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。開展生物科學(xué)史教育，能夠在培養(yǎng)學(xué)生生物核心素養(yǎng)的四個(gè)方面起到重要作用。

一、展現(xiàn)生物思想，形成生命觀念

“生命觀念”是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實(shí)證后的觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識(shí)、觀念和思想方法。

生物學(xué)是一門與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系緊密的學(xué)科。我們經(jīng)常會(huì)對自然界中的一些特殊的生命現(xiàn)象進(jìn)行解釋，在此過程中，教師可以用科學(xué)史的教學(xué)策略，向?qū)W生滲透一些生物學(xué)思想。例如，人教版高中生物必修一第四章第二節(jié)《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》，人教版高中生物必修二第三章第二節(jié)《DNA分子的結(jié)構(gòu)》，眾多科學(xué)家通過對研究結(jié)論的不斷修正，最終提出被大多數(shù)人所接受的流動(dòng)鑲嵌模型和DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為后面生物膜功能的體現(xiàn)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程和基因工程的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能觀。人教版高中生物必修三第五章第二節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)》，林德曼通過對一個(gè)結(jié)構(gòu)相對簡單的天然湖泊――賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行的定量分析，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減兩個(gè)特點(diǎn)，能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是10%～20%。數(shù)據(jù)的顯示有助于學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)中各組分間的能量傳遞平衡關(guān)系，為實(shí)際生活中很多實(shí)踐如生態(tài)系統(tǒng)能量的輸入問題提供指導(dǎo)，幫助學(xué)生樹立生態(tài)平衡的生命觀念。人教版必修二第七章《現(xiàn)代生物進(jìn)化理論》，生物進(jìn)化論的誕生能讓學(xué)生認(rèn)同生物的遺傳變異是與環(huán)境相適應(yīng)的。這些結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀等生物學(xué)思想的展現(xiàn)與傳遞，都能夠幫助學(xué)生理解生命本質(zhì)，樹立生命觀念，并運(yùn)用生命規(guī)律解決現(xiàn)實(shí)生活問題。

二、展現(xiàn)科學(xué)過程，培養(yǎng)科學(xué)思維

“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物，解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。

教師在教學(xué)過程中通過還原科學(xué)家的研究進(jìn)程，對課本內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，能夠讓學(xué)生掌握知識(shí)的來龍去脈，更好地理解所得結(jié)論的含義。例如，在人教版高中生物必修一第二章第三節(jié)《遺傳信息的攜帶者——核酸》一節(jié)中，課本按照觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布實(shí)驗(yàn)介紹核酸在細(xì)胞中的分布、核酸的結(jié)構(gòu)及組成的順序展開教學(xué)。學(xué)生只能通過教師的講解進(jìn)行記憶。如果教師充分發(fā)揮教育教學(xué)研究者的作用，在備課過程中搜集核酸的發(fā)現(xiàn)史，作為材料呈獻(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行小組合作，得出結(jié)論，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，也能讓學(xué)生的科學(xué)思維得到提升。

展現(xiàn)材料1：核酸的由來

1868年，瑞士化學(xué)家從膿細(xì)胞分離得到細(xì)胞核，并從中提取出一種含磷很高的酸性化合物，稱為核素。此后，又從鮭魚精子頭部分離得到相對質(zhì)量較高的含磷酸性化合物。1889年，另一位生物學(xué)家去除了核素中的蛋白質(zhì)，得到了一種酸性物質(zhì)，因?yàn)槭菑募?xì)胞核中提取出來，因此命名為核酸。通過這則材料，學(xué)生可以嘗試推斷核酸中的成分應(yīng)該有磷酸。

展現(xiàn)材料2：核酸的分類

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，德國生理學(xué)家Kossel發(fā)現(xiàn)核素是蛋白質(zhì)和核酸的復(fù)合物，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了核酸的種類——脫氧核糖核酸和核糖核酸，通過水解作用，發(fā)現(xiàn)二者的產(chǎn)物均含鳥嘌呤、腺嘌呤和胞嘧啶這三種堿基，在脫氧核糖核酸中含有胸腺嘧啶，在核糖核酸中含有尿嘧啶;除此之外，還有些具有糖類性質(zhì)的物質(zhì)和磷酸。H.Steudel通過化學(xué)分析，確定了這些物質(zhì)的比例為1∶1∶1。通過這則材料，學(xué)生可以自己總結(jié)出核酸的基本組成成分及比例關(guān)系。

展現(xiàn)材料3：糖類的種類

1924年，德國細(xì)胞學(xué)家福爾根發(fā)現(xiàn)糖有核糖與脫氧核糖兩種，并且根據(jù)含糖量不同，核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸。

展現(xiàn)材料4：核酸的組成

1929年，美國生物化學(xué)家P.A.T.Levine證明核酸是由簡單的核苷酸組成，核苷酸則是由堿基、核糖或脫氧核糖、磷酸按照一定順序連接而成。

教師利用時(shí)間軸的方式呈現(xiàn)四則科學(xué)史材料，在小組合作探討的過程中，由學(xué)生自己總結(jié)出本節(jié)課的重難點(diǎn)，也讓學(xué)生感受科學(xué)探究的魅力與科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)，領(lǐng)悟科學(xué)探究是一個(gè)不斷發(fā)展、修正和完善的過程。教師在教學(xué)目標(biāo)定位時(shí)應(yīng)尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，讓學(xué)生在體驗(yàn)生物科學(xué)發(fā)生、發(fā)展的過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，基于科學(xué)史提供的事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法審視或論證生物學(xué)問題。

三、展現(xiàn)科學(xué)方法，體驗(yàn)科學(xué)探究

“科學(xué)探究”是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問題，針對特定生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對結(jié)果的交流與討論能力。

生物科學(xué)史不僅傳授給我們知識(shí)，還向我們滲透著科學(xué)的研究方法。孟德爾在發(fā)現(xiàn)兩大遺傳定律的過程中，運(yùn)用假說-演繹的方法，即“豌豆雜交實(shí)驗(yàn)-觀察現(xiàn)象，提出問題-解釋現(xiàn)象（提出假說）-驗(yàn)證假說（演繹）-得出結(jié)論”。同樣，這種方法摩爾根在探究基因在染色體上時(shí)同樣采用。魯賓和卡門用同位素標(biāo)記法，證明葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場所;卡爾文利用放射性同位素標(biāo)記法研究光合作用，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán);赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)證明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。

在教學(xué)過程中，教師也應(yīng)該向?qū)W生滲透這種科學(xué)方法，嘗試將驗(yàn)證性課程改變?yōu)樘骄空n程，讓學(xué)生在合作探究的過程中按照科學(xué)家的方法，學(xué)會(huì)對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，把科學(xué)家的方法運(yùn)用在自己的研究中，學(xué)會(huì)自主選擇，培養(yǎng)科學(xué)思維的敏捷性與嚴(yán)謹(jǐn)性。例如：人教版高中生物必修二第三章第三節(jié)《DNA的復(fù)制》一節(jié)，第一部分為對DNA分子復(fù)制方式的推測，其中也蘊(yùn)含著假說-演繹的思想，DNA有全保留復(fù)制、半保留復(fù)制或零散碎片化復(fù)制的過程其實(shí)是假說過程，科學(xué)家以大腸桿菌為例，用密度梯度離心的方法，最終確定了DNA的半保留復(fù)制方式。此過程則為演繹過程，雖然課本中沒有明確指明，但學(xué)生有了前面科學(xué)家的研究基礎(chǔ)，也應(yīng)該能夠在自主設(shè)計(jì)的過程中選擇正確的方法。學(xué)生通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以領(lǐng)悟科學(xué)探究的一般過程，掌握一定的科學(xué)探究方法，培養(yǎng)良好的科學(xué)探究精神與端正的科學(xué)探究態(tài)度，并在探究過程中提高實(shí)踐能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

四、展現(xiàn)科學(xué)精神，樹立社會(huì)責(zé)任

“社會(huì)責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認(rèn)識(shí)，參與個(gè)人與社會(huì)事務(wù)的討論，做出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。

要培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，一方面需要在知識(shí)上幫助學(xué)生加強(qiáng)正確認(rèn)識(shí)，另一方面也需要在情感態(tài)度價(jià)值觀方面對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)?？茖W(xué)家是天然的優(yōu)秀榜樣，值得廣大教師思考如何在教學(xué)中加以滲透。如：孟德爾經(jīng)過長達(dá)近10年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，得出了兩大遺傳學(xué)定律，成為“遺傳學(xué)之父”;達(dá)爾文在環(huán)球旅行的過程中，歷經(jīng)千辛萬險(xiǎn)，最終提出了進(jìn)化論的觀點(diǎn);沃森和克里克建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，不斷推翻錯(cuò)誤的結(jié)論，面對失敗，他們選擇了與其他科學(xué)家團(tuán)結(jié)協(xié)作，最終成功獲得諾貝爾獎(jiǎng);袁隆平，中國研究雜交水稻的創(chuàng)始人，世界上成功利用水稻雜種優(yōu)勢的第一人，被譽(yù)為“雜交水稻之父”，解決了世界上的糧食問題。在這些科學(xué)家身上，除了具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，更重要的是具備強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感。這就要求教師在傳授知識(shí)的過程中將科學(xué)家的社會(huì)責(zé)任感作為正能量傳遞給學(xué)生，待他們走入社會(huì)后，能夠辨別迷信與偽科學(xué)，理性看待問題，也能夠帶著這份責(zé)任關(guān)注社會(huì)，主動(dòng)向他人宣傳關(guān)愛生命的觀念，崇尚文明的生活方式。

總之，生物科學(xué)史教育能夠促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)探究過程中，掌握科學(xué)研究方法，培養(yǎng)科學(xué)思維，樹立正確的生命觀念和社會(huì)責(zé)任，使學(xué)生具有能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。本次核心素養(yǎng)的提出，也是對新課程改革“為了每位學(xué)生的發(fā)展”理念的深化和具體化，這也就要求教師在今后還要不斷進(jìn)行探索不斷落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)，通過密切課程內(nèi)容與實(shí)際生活的聯(lián)系，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，建立多樣化的與素質(zhì)教育理念相一致的評(píng)價(jià)體系等理念方式，讓課堂充滿活力，使學(xué)生的主體性得到進(jìn)一步提升，使學(xué)生作為“整體的人”的發(fā)展受到關(guān)注，潛能得到最大化發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.