郭佳靜

摘要以人教版普通高中生物學教材必修1中容易被忽略的科學史話“世界首個人工合成蛋白質的誕生”為例，探討在教學實踐中巧妙利用好科學史提升核心素養(yǎng)的策略：聚焦科學知識中的核心概念，滲透生命觀念；借助科學過程開展科學探究，提升科學思維；解讀科學文化精神，落實社會責任

關鍵詞 科學史話 核心素養(yǎng) 蛋白質

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

生物科學史是有關生物學科學發(fā)生和發(fā)展的歷史，包含了生物科學知識，生物科學研究方法與過程、科學精神與態(tài)度等?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》強調了要重視生物科學史的學習，明確指出“學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的思路和方法，學習科學家獻身科學的精神，這對提高學生的生物學學科核心素養(yǎng)是很有意義的”。生物科學史與學科核心素養(yǎng)關系如圖1所示。

科學史較完整、真實地展現了科學探究的一般過程，滲透了歸納與概括、演繹與推理等科學思維。學習科學史有利于深化學生對學科科學概念、科學原理的認知，有利于學生更好地發(fā)展自身的生命觀念，理解生物學知識的本質?？茖W史中的科學文化，如科學家在探索過程中的科學精神和態(tài)度、科學家之間的合作交流與思維碰撞等，有利于喚起學生的社會責任感，使其能積極地參與個人及社會事務的討論，最終落實了生物學課程立德樹人的教育任務。

由此可見，生物學科學史具有非常重要的教育價值，但在實際的教學實踐中部分教師關于生物科學史的教學只注重科學知識，忽略科學思維、科學方法與態(tài)度；教師的教學方法單一，迫于教學進度在課堂上花費的時間少，或者只是將其當作學生課外自行閱讀的素材，從而浪費了很好的教學素材。下面以日常教學中容易被忽略的“科學史話”——世界上第一個人工合成蛋白質的誕生（人教版新教材必修1）為例，探討如何巧妙利用該科學史話組織教學，提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

1聚焦核心概念，滲透生命觀念

蛋白質是屬于分子水平的重要概念，歷來是高考的高頻考點。牛胰島素是蛋白類激素，由51個氨基酸，2條多肽鏈組成。教師可以此為命題素材，圍繞蛋白質考查其結構、性質、功能等相關問題。例如，從蛋白質結構的角度，一個牛胰島素分子共有幾個肽鍵，至少含有幾個游離的氨基和羧基，教師也可提供結晶牛胰島素的平面結構示意圖（圖2），考查牛胰島素合成過程相對分子質量的變化等。

再如，教師可以設置如下問題：胰島素能降低血糖，體現了蛋白質的功能；將結晶牛胰島素溶液煮沸會破壞其，使其失去生物活性；治療糖尿病的胰島素不能口服必須注射的原因是。這些問題的提出有利于學生鞏固所學知識，也在學生解題的過程中滲透了生命的物質觀、結構和功能觀等生命觀念。

2開展科學探究，提升科學思維

科學史是科學家進行科學探究的縮影，以生物科學史為載體，組織探究性學習有利于提升學生的科學思維，培養(yǎng)學生的科學探究能力。在“世界上第一個人工合成蛋白質的誕生”科學史教學中，教師可以針對科學家的探究過程設置相應的問題，使學生在問題指引下，沿著科學家的探索思路，領悟科學家的思維過程，領會科學研究的一般方法。也可給學生觀看《我是科學家》節(jié)目“人工合成胰島素中，一個少為人知的科學故事”，通過中國科學院王志珍院士通俗易懂的講解，使學生了解人工合成牛胰島素的故事。在這個視頻中，王院士提到：當時中國科學家選擇合成牛胰島素是基于1955年英國科學家桑格率先測定了牛胰島素的全部氨基酸序列，牛胰島素成為當時世界唯一已經知道一級結構的蛋白質。而合成牛胰島素的瓶頸問題胰島素A鏈、B鏈的重組問題。學生聽取講解，能很好地加深對所學蛋白質結構等相關知識的理解，領會到科學探究的曲折艱辛，意識到學習科學文化知識的實用性。

教師也可以嘗試把科學家的經典實驗設計成探究性的課題。例如，教師可將該素材轉化為探究問題：胰島素是治療糖尿病的特效藥，但其在牛等動物體內含量很少，很難通過提取大量制備，現欲通過人工方法合成牛胰島素，請結合所學知識簡要說出實驗思路？學生依據已學知識，從蛋白質的結構出發(fā)，提出“獲得合成牛胰島素的氨基酸→將氨基酸按照一定序列結合合成胰島素的A鏈和B鏈→將胰島素的A鏈和B鏈組合形成蛋白質→檢測合成的牛胰島素是否具有天然牛胰島素的活性”的實驗思路。當然，學生的思路可能多種多樣，教師要充分傾聽學生的想法，然后展示青年科學家合成牛胰島素的全過程，引導學生比較分析。這個學習過程無疑是對學生的科學思維和科學探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

另外，為紀念人工全合成結晶牛胰島素50周年，國家核心期刊《生命科學》2015第27卷第6期刊登了參與結晶牛胰島素合成工作者的專題文章，從不同角度還原了當時牛胰島素合成的過程。教師可推薦學生課后閱讀，了解更多有關牛胰島素合成的細節(jié)。

3解讀科學精神，落實社會責任

在牛胰島素合成的背后是中國科學家的默默付出，無私奉獻。為使學生能更進一步地了解這些故事，教師可選擇視頻大揭秘《完美結晶：人工合成牛胰島素》給學生看，視頻以照片、錄像等再次重現這段科學史的全過程，無形之中落實了教育立德樹人的根本任務：人工合成牛胰島素是在急需向世界證明中國實力的特殊年代背景下立項的，而學術界當時認為這是尚不可能做到的事情。青年科學家懷揣滿腔熱血投入研究，敢為人先，期盼通過成功合成牛胰島素引起全世界的關注，證明中國人“有志氣，有能力”，由此激發(fā)學生為國家爭取榮譽的社會責任感。由于當時中蘇關系走向冰點，歐美國家全力想把新中國扼殺在搖籃中，中國無法進口到合成胰島素的17種氨基酸，于是青年科學家從零開始，親手建立合成氨基酸的產房，自己帶著防毒面具去生產，不怕苦，不怕死。整個研究條件很艱苦，但沒有人抱怨，整個研究過程有困難，有失敗，有停滯，但科學家們不畏挫折，歷經6年零9個月，取得成功。這些啟示學生成功需要堅持不懈，不懼困難，在國家榮譽面前更要不計個人得失，凡是以大局為重，無私奉獻；團結協作，淡薄名利，默契配合，也是把不可能的任務變?yōu)榭赡艿年P鍵因素。這些都組成了鮮活的“胰島素精神”，即使在當代，依然值得好好學習。如果教師能夠把這些教育資源很好地利用起來，利用班會或課堂時間組織學生看完視頻并發(fā)表感想，在教學時間有限的情況下直接向學生拓展這段科學史背后的小故事等，可以激發(fā)學生的學習興趣，提高學生對科學發(fā)展的關注度，對于培養(yǎng)學生的社會責任，落實立德樹人的教育任務都具有非常重要的意義。

英國科學促進會（BAAS）主席惠威爾曾說過：“我們要教給年輕人的，與其說是科學結論，不如說是科學方法，更不如說是科學史?！鄙锟茖W史蘊含著豐富的教育資源，教師要善于通過多種方式巧妙地將生物科學史融入教學實踐中，不僅要關注生物科學史中蘊含的科學知識，同時也要幫助學生領悟科學史中的科學思維和科學探究方法，更要注重科學史中科學家在進行科學探究過程中所表現出來的科學精神對學生的影響，從而巧妙地利用生物科學史教學，真正將生物課程核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標落到實處。