郭佳靜

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

關(guān)鍵詞 科學(xué)史話 核心素養(yǎng) 蛋白質(zhì)

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

生物科學(xué)史是有關(guān)生物學(xué)科學(xué)發(fā)生和發(fā)展的歷史，包含了生物科學(xué)知識，生物科學(xué)研究方法與過程、科學(xué)精神與態(tài)度等?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標準（2017年版）》強調(diào)了要重視生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)，明確指出“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)研究的思路和方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻身科學(xué)的精神，這對提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是很有意義的”。生物科學(xué)史與學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)系如圖1所示。

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

由此可見，生物學(xué)科學(xué)史具有非常重要的教育價值，但在實際的教學(xué)實踐中部分教師關(guān)于生物科學(xué)史的教學(xué)只注重科學(xué)知識，忽略科學(xué)思維、科學(xué)方法與態(tài)度；教師的教學(xué)方法單一，迫于教學(xué)進度在課堂上花費的時間少，或者只是將其當(dāng)作學(xué)生課外自行閱讀的素材，從而浪費了很好的教學(xué)素材。下面以日常教學(xué)中容易被忽略的“科學(xué)史話”——世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)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(xué)史話組織教學(xué)，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1聚焦核心概念，滲透生命觀念

蛋白質(zhì)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(zhì)考查其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能等相關(guān)問題。例如，從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖（圖2），考查牛胰島素合成過程相對分子質(zhì)量的變化等。

再如，教師可以設(shè)置如下問題：胰島素能降低血糖，體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的功能；將結(jié)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(xué)生鞏固所學(xué)知識，也在學(xué)生解題的過程中滲透了生命的物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)和功能觀等生命觀念。

2開展科學(xué)探究，提升科學(xué)思維

科學(xué)史是科學(xué)家進行科學(xué)探究的縮影，以生物科學(xué)史為載體，組織探究性學(xué)習(xí)有利于提升學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。在“世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)的誕生”科學(xué)史教學(xué)中，教師可以針對科學(xué)家的探究過程設(shè)置相應(yīng)的問題，使學(xué)生在問題指引下，沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過程，領(lǐng)會科學(xué)研究的一般方法。也可給學(xué)生觀看《我是科學(xué)家》節(jié)目“人工合成胰島素中，一個少為人知的科學(xué)故事”，通過中國科學(xué)院王志珍院士通俗易懂的講解，使學(xué)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(dāng)時中國科學(xué)家選擇合成牛胰島素是基于1955年英國科學(xué)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(dāng)時世界唯一已經(jīng)知道一級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。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(xué)生聽取講解，能很好地加深對所學(xué)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等相關(guān)知識的理解，領(lǐng)會到科學(xué)探究的曲折艱辛，意識到學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識的實用性。

教師也可以嘗試把科學(xué)家的經(jīng)典實驗設(shè)計成探究性的課題。例如，教師可將該素材轉(zhuǎn)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(nèi)含量很少，很難通過提取大量制備，現(xiàn)欲通過人工方法合成牛胰島素，請結(jié)合所學(xué)知識簡要說出實驗思路？學(xué)生依據(jù)已學(xué)知識，從蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(jié)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(zhì)→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(dāng)然，學(xué)生的思路可能多種多樣，教師要充分傾聽學(xué)生的想法，然后展示青年科學(xué)家合成牛胰島素的全過程，引導(dǎo)學(xué)生比較分析。這個學(xué)習(xí)過程無疑是對學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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

3解讀科學(xué)精神，落實社會責(zé)任

在牛胰島素合成的背后是中國科學(xué)家的默默付出，無私奉獻。為使學(xué)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(jié)晶：人工合成牛胰島素》給學(xué)生看，視頻以照片、錄像等再次重現(xiàn)這段科學(xué)史的全過程，無形之中落實了教育立德樹人的根本任務(wù)：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(xué)術(shù)界當(dāng)時認為這是尚不可能做到的事情。青年科學(xué)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(guān)注，證明中國人“有志氣，有能力”，由此激發(fā)學(xué)生為國家爭取榮譽的社會責(zé)任感。由于當(dāng)時中蘇關(guān)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(xué)家從零開始，親手建立合成氨基酸的產(chǎn)房，自己帶著防毒面具去生產(chǎn)，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(xué)家們不畏挫折，歷經(jīng)6年零9個月，取得成功。這些啟示學(xué)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(jié)協(xié)作，淡薄名利，默契配合，也是把不可能的任務(wù)變?yōu)榭赡艿年P(guān)鍵因素。這些都組成了鮮活的“胰島素精神”，即使在當(dāng)代，依然值得好好學(xué)習(xí)。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(xué)生看完視頻并發(fā)表感想，在教學(xué)時間有限的情況下直接向?qū)W生拓展這段科學(xué)史背后的小故事等，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對科學(xué)發(fā)展的關(guān)注度，對于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任，落實立德樹人的教育任務(wù)都具有非常重要的意義。

英國科學(xué)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(xué)結(jié)論，不如說是科學(xué)方法，更不如說是科學(xué)史?！鄙锟茖W(xué)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(xué)史融入教學(xué)實踐中，不僅要關(guān)注生物科學(xué)史中蘊含的科學(xué)知識，同時也要幫助學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)史中的科學(xué)思維和科學(xué)探究方法，更要注重科學(xué)史中科學(xué)家在進行科學(xué)探究過程中所表現(xiàn)出來的科學(xué)精神對學(xué)生的影響，從而巧妙地利用生物科學(xué)史教學(xué)，真正將生物課程核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標落到實處。