【摘要】文章通过对人教版高中生物教材中科学史的梳理，结合相关案例，阐述了生物科学史教育对学生生物学学科核心素养“生命观念”“科学思维”“科学探究”“社会责任”四方面的培养作用。
【关键词】生物科学史;核心素养;生物思想;科学方法
生物学是自然科学中的一门基础科学，是研究生命现象和生命规律的科学。生物学的研究经历了从现象到本质、从定性到定量研究的发展过程。这是《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中对课程性质的规定。在课程目标方面，希望学生能够运用生物学知识与观念，探索生命现象及规律，形成科学思维的习惯，掌握科学探究的思路和方法，善于从实际层面对现实生活中的问题加以解决，关注社会议题并做出理性的解释。人教版高中生物教材中，很多内容通过生物科学史的方式呈现，展现了科学家的实验进程与其研究的思想方法，这种传授知识的方式，能够让学生在思维上进行探究，理解科学探究过程，掌握科学研究方法，形成积极的科学态度，最终转变为自身的能力和素养，为走向社會打下坚实的基础。这也契合了现阶段生物学学科核心素养的要求。开展生物科学史教育，能够在培养学生生物核心素养的四个方面起到重要作用。
一、展现生物思想，形成生命观念
“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。
生物学是一门与现实生活联系紧密的学科。我们经常会对自然界中的一些特殊的生命现象进行解释，在此过程中，教师可以用科学史的教学策略，向学生渗透一些生物学思想。例如，人教版高中生物必修一第四章第二节《生物膜的流动镶嵌模型》，人教版高中生物必修二第三章第二节《DNA分子的结构》，众多科学家通过对研究结论的不断修正，最终提出被大多数人所接受的流动镶嵌模型和DNA的双螺旋结构，为后面生物膜功能的体现、复制、转录、翻译的过程和基因工程的学习打下了基础，体现了结构与功能观。人教版高中生物必修三第五章第二节《生态系统的能量流动》，林德曼通过对一个结构相对简单的天然湖泊――赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减两个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。数据的显示有助于学生理解生态系统中各组分间的能量传递平衡关系，为实际生活中很多实践如生态系统能量的输入问题提供指导，帮助学生树立生态平衡的生命观念。人教版必修二第七章《现代生物进化理论》，生物进化论的诞生能让学生认同生物的遗传变异是与环境相适应的。这些结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化与适应观等生物学思想的展现与传递，都能够帮助学生理解生命本质，树立生命观念，并运用生命规律解决现实生活问题。
二、展现科学过程，培养科学思维
“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物，解决实际问题的思维习惯和能力。
教师在教学过程中通过还原科学家的研究进程，对课本内容进行补充，能够让学生掌握知识的来龙去脉，更好地理解所得结论的含义。例如，在人教版高中生物必修一第二章第三节《遗传信息的携带者——核酸》一节中，课本按照观察DNA和RNA在细胞中的分布实验介绍核酸在细胞中的分布、核酸的结构及组成的顺序展开教学。学生只能通过教师的讲解进行记忆。如果教师充分发挥教育教学研究者的作用，在备课过程中搜集核酸的发现史，作为材料呈献给学生，让学生进行小组合作，得出结论，不仅丰富了教学内容，也能让学生的科学思维得到提升。
展现材料1：核酸的由来
1868年，瑞士化学家从脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷很高的酸性化合物，称为核素。此后，又从鲑鱼精子头部分离得到相对质量较高的含磷酸性化合物。1889年，另一位生物学家去除了核素中的蛋白质，得到了一种酸性物质，因为是从细胞核中提取出来，因此命名为核酸。通过这则材料，学生可以尝试推断核酸中的成分应该有磷酸。
展现材料2：核酸的分类
19世纪末20世纪初，德国生理学家Kossel发现核素是蛋白质和核酸的复合物，同时发现了核酸的种类——脱氧核糖核酸和核糖核酸，通过水解作用，发现二者的产物均含鸟嘌呤、腺嘌呤和胞嘧啶这三种碱基，在脱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，还有些具有糖类性质的物质和磷酸。H.Steudel通过化学分析，确定了这些物质的比例为1∶1∶1。通过这则材料，学生可以自己总结出核酸的基本组成成分及比例关系。
展现材料3：糖类的种类
1924年，德国细胞学家福尔根发现糖有核糖与脱氧核糖两种，并且根据含糖量不同，核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸。
展现材料4：核酸的组成
1929年，美国生物化学家P.A.T.Levine证明核酸是由简单的核苷酸组成，核苷酸则是由碱基、核糖或脱氧核糖、磷酸按照一定顺序连接而成。
教师利用时间轴的方式呈现四则科学史材料，在小组合作探讨的过程中，由学生自己总结出本节课的重难点，也让学生感受科学探究的魅力与科学思维的严谨，领悟科学探究是一个不断发展、修正和完善的过程。教师在教学目标定位时应尊重事实和证据，崇尚严谨务实的求知态度，让学生在体验生物科学发生、发展的过程中逐步发展科学思维，基于科学史提供的事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法审视或论证生物学问题。
三、展现科学方法，体验科学探究
“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定生物学现象进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论能力。
生物科学史不仅传授给我们知识，还向我们渗透着科学的研究方法。孟德尔在发现两大遗传定律的过程中，运用假说-演绎的方法，即“豌豆杂交实验-观察现象，提出问题-解释现象（提出假说）-验证假说（演绎）-得出结论”。同样，这种方法摩尔根在探究基因在染色体上时同样采用。鲁宾和卡门用同位素标记法，证明叶绿体是植物进行光合作用的场所;卡尔文利用放射性同位素标记法研究光合作用，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环;赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。
在教学过程中，教师也应该向学生渗透这种科学方法，尝试将验证性课程改变为探究课程，让学生在合作探究的过程中按照科学家的方法，学会对实验过程进行设计，把科学家的方法运用在自己的研究中，学会自主选择，培养科学思维的敏捷性与严谨性。例如：人教版高中生物必修二第三章第三节《DNA的复制》一节，第一部分为对DNA分子复制方式的推测，其中也蕴含着假说-演绎的思想，DNA有全保留复制、半保留复制或零散碎片化复制的过程其实是假说过程，科学家以大肠杆菌为例，用密度梯度离心的方法，最终确定了DNA的半保留复制方式。此过程则为演绎过程，虽然课本中没有明确指明，但学生有了前面科学家的研究基础，也应该能够在自主设计的过程中选择正确的方法。学生通过科学史的学习，可以领悟科学探究的一般过程，掌握一定的科学探究方法，培养良好的科学探究精神与端正的科学探究态度，并在探究过程中提高实践能力，培养团队合作精神。
四、展现科学精神，树立社会责任
“社会责任”是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，做出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。
要培养学生的社会责任感，一方面需要在知识上帮助学生加强正确认识，另一方面也需要在情感态度价值观方面对学生进行引导。科学家是天然的优秀榜样，值得广大教师思考如何在教学中加以渗透。如：孟德尔经过长达近10年的豌豆杂交实验，得出了两大遗传学定律，成为“遗传学之父”;达尔文在环球旅行的过程中，历经千辛万险，最终提出了进化论的观点;沃森和克里克建立DNA双螺旋结构时，不断推翻错误的结论，面对失败，他们选择了与其他科学家团结协作，最终成功获得诺贝尔奖;袁隆平，中国研究杂交水稻的创始人，世界上成功利用水稻杂种优势的第一人，被誉为“杂交水稻之父”，解决了世界上的粮食问题。在这些科学家身上，除了具备严谨的科学态度，更重要的是具备强烈的社会责任感。这就要求教师在传授知识的过程中将科学家的社会责任感作为正能量传递给学生，待他们走入社会后，能够辨别迷信与伪科学，理性看待问题，也能够带着这份责任关注社会，主动向他人宣传关爱生命的观念，崇尚文明的生活方式。
总之，生物科学史教育能够促进学生在科学探究过程中，掌握科学研究方法，培养科学思维，树立正确的生命观念和社会责任，使学生具有能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。本次核心素养的提出，也是对新课程改革“为了每位学生的发展”理念的深化和具体化，这也就要求教师在今后还要不斷进行探索不断落实培养学生的生物核心素养，通过密切课程内容与实际生活的联系，改善学生的学习方式，建立多样化的与素质教育理念相一致的评价体系等理念方式，让课堂充满活力，使学生的主体性得到进一步提升，使学生作为“整体的人”的发展受到关注，潜能得到最大化发展。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.