在高中生物科學(xué)史教學(xué)中 培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的實(shí)踐

【摘要】本文論述在高中生物教學(xué)中運(yùn)用科學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的途徑，分享指向生命觀念的生物學(xué)概念發(fā)展史、基于論證式的概念建構(gòu)、角色替入的實(shí)驗(yàn)探究以及聚焦社會(huì)責(zé)任培養(yǎng)的故事匯等四種教學(xué)模型，認(rèn)為四大核心素養(yǎng)不能截然分開、要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)、盡可能如實(shí)呈現(xiàn)相關(guān)事實(shí)、抱有“理解之同情”心態(tài)、要多講中國科學(xué)家故事等五個(gè)開展高中生物科學(xué)史教學(xué)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】高中生物 核心素養(yǎng) 科學(xué)史 教學(xué)模型

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2022）11-0128-06

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，它是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出應(yīng)聚焦培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

科學(xué)史學(xué)科創(chuàng)始人喬治·薩頓（George Sarton）曾把科學(xué)史定義為“科學(xué)史是客觀真理發(fā)現(xiàn)的歷史，人類智能逐步征服自然的歷史，它描述漫長(zhǎng)而無止境的思想自由，為思想免于暴力、錯(cuò)誤和斗爭(zhēng)的歷史”。生物學(xué)史實(shí)中，既有做出關(guān)鍵或突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家及其研究事跡，又有概念、定律、原理等基本學(xué)科知識(shí)產(chǎn)生及發(fā)展的歷程。徜徉在生物科學(xué)史中的學(xué)生，循著前輩科學(xué)家的腳步、咀嚼著科學(xué)研究思維、玩味著獨(dú)特的技巧方法、感受著科學(xué)家的不懈奮斗精神，直至深刻領(lǐng)悟科學(xué)的本質(zhì)?？梢哉f，生物科學(xué)史蘊(yùn)含著非常豐富的教育價(jià)值，是一種非常重要的教學(xué)資源。在形式各異的教學(xué)手段中，生物科學(xué)史教學(xué)能有效實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、生物科學(xué)史教學(xué)能實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)全要素培養(yǎng)

（一）科學(xué)史能加深對(duì)生物學(xué)概念的理解，進(jìn)而促進(jìn)生命觀念形成

生命觀念并非本身就存在，而是在生物學(xué)概念基礎(chǔ)上形成的，是一種人們理解生命以及生命現(xiàn)象的意識(shí)、觀念和思想方法。這種意識(shí)、觀念和思想方法有助于人們?cè)谏顚?shí)踐中或在科研探索中形成較為科學(xué)的、正確的解決問題的思路。學(xué)習(xí)科學(xué)史，既能明晰每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的產(chǎn)生過程，又能深刻理解生物學(xué)概念的內(nèi)涵和外延，生命觀念在點(diǎn)滴積累中潛移默化，獲得發(fā)展。

例如學(xué)習(xí)“光合作用原理與過程”這一小節(jié)，根據(jù)科學(xué)研究的事實(shí)，層層厘清光合作用過程的物質(zhì)變化和能量變化，最終形成和完善光合作用概念。在此過程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下思考由光合作用過程的研究和發(fā)現(xiàn)到光合作用場(chǎng)所的研究和發(fā)現(xiàn)，逐漸構(gòu)建出結(jié)構(gòu)與功能觀以及物質(zhì)與能量觀。

在水通道蛋白的發(fā)現(xiàn)過程中，結(jié)構(gòu)與功能觀對(duì)科學(xué)研究起到重要的作用。水分子較小，可以以較低的擴(kuò)散速率通過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層而進(jìn)出細(xì)胞。但是，在100多年前人們就發(fā)現(xiàn)腎近端小管、髓袢降支細(xì)段具有非常強(qiáng)的吸水能力，可達(dá)150 L/天。還有，白天植物每小時(shí)每平方米葉面積的蒸騰速率是15—250 g/（m2·h），根毛細(xì)胞吸收水分的速率得遠(yuǎn)大于該數(shù)值才能維持植物的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，科學(xué)家們推測(cè)細(xì)胞中還存在特殊的輸送水分子的通道。直到1987年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷（Peter Agre）研究紅細(xì)胞時(shí)，才分離純化出了第一種水通道蛋白CHIP28，并由此獲得了2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

（二）科學(xué)史蘊(yùn)含著科學(xué)思維本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

科學(xué)思維本質(zhì)是人對(duì)自然界中客觀事物的一種認(rèn)識(shí)行為、認(rèn)知方式和認(rèn)知品質(zhì)的反映，其表現(xiàn)形式實(shí)際上就是認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力。其中，邏輯思維是基本的、重要的表現(xiàn)形式，包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等，這些在生物學(xué)概念、原理、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展中發(fā)揮了重要作用;批判性思維是關(guān)鍵表現(xiàn)形式，因?yàn)樗诳茖W(xué)或研究新發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用;創(chuàng)造性思維往往是批判性思維的延伸，能幫助人們?cè)陂_拓新領(lǐng)域或新認(rèn)知過程中創(chuàng)想出異于常規(guī)的思路、方法，進(jìn)而建立異于舊認(rèn)知世界的全新領(lǐng)域。

在生物學(xué)史實(shí)中，有大量的內(nèi)容能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)思維的本質(zhì)。經(jīng)典如孟德爾（G.J. Mendel）的豌豆雜交試驗(yàn)過程，運(yùn)用了假說—演繹的科學(xué)思維方法，然后通過巧妙的測(cè)交實(shí)驗(yàn)證明，最終提出基因的分離和自由組合定律。在酶的發(fā)現(xiàn)史實(shí)中，針對(duì)胃對(duì)食物到底是物理性消化還是化學(xué)性消化問題，斯帕蘭扎尼（L. Spallanzali）創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了將肉放入金屬籠中讓鷹吞下的實(shí)驗(yàn)，正是這個(gè)精妙設(shè)計(jì)才揭開了消化酶的存在，以及掀起了酶的研究熱潮。而在促胰液素的發(fā)現(xiàn)歷史中可以看出，批判性思維對(duì)科學(xué)發(fā)展與進(jìn)步有著多么重要的作用。19世紀(jì)學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為胰液分泌是受神經(jīng)控制的。法國學(xué)者沃泰默（Wertheime）通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即使切斷通向小腸的神經(jīng)，仍有胰液分泌，可惜的是他仍認(rèn)為胰液分泌的原因是存在一個(gè)十分頑固的神經(jīng)反射。而正是英國科學(xué)家斯他林（E.H. Starling）和貝利斯（W.M. Bayliss）不認(rèn)同沃泰默的研究結(jié)論，才最終通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了促胰液素。

（三）科學(xué)史如實(shí)呈現(xiàn)了科學(xué)家實(shí)驗(yàn)探究的思想、方法、技術(shù)手段

科學(xué)史就是一部科學(xué)探究歷史巨著，每一次的科學(xué)成果或研究發(fā)現(xiàn)無不包含實(shí)驗(yàn)探究的所有要素，如現(xiàn)象或數(shù)據(jù)的觀察、合理的猜想、科學(xué)的假設(shè)（假說）、合乎邏輯的推理、巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)或結(jié)果分析、證明或否定。如孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)是一個(gè)完美的科學(xué)家實(shí)驗(yàn)探究案例，充滿了生物學(xué)的理性、嚴(yán)謹(jǐn)性，科學(xué)方法的創(chuàng)造性以及科學(xué)家本人非凡的想象力。從孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)中，學(xué)生可以領(lǐng)略到科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究工作的獨(dú)特魅力。孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)中，至少有以下五個(gè)實(shí)驗(yàn)探究方面的啟發(fā)：一是保持對(duì)周遭事物的敏銳觀察力和好奇心，能對(duì)日常所見事物產(chǎn)生疑問，并持有繼續(xù)探索的欲望。二是生物學(xué)試驗(yàn)需要采用大量的實(shí)驗(yàn)材料，因此實(shí)驗(yàn)材料的正確選擇是保障試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。孟德爾選擇豌豆進(jìn)行雜交試驗(yàn)，是其成功的重要原因之一。三是合理安排探究的路徑。孟德爾先從一對(duì)相對(duì)性狀開始研究，再研究?jī)蓪?duì)相對(duì)性狀。由簡(jiǎn)單到繁雜，這是很多試驗(yàn)成功的重要經(jīng)驗(yàn)。四是正確運(yùn)用假說—演繹法。孟德爾對(duì)分離和自由組合現(xiàn)象的解釋在邏輯上環(huán)環(huán)相扣、十分嚴(yán)謹(jǐn)，在此基礎(chǔ)上還巧妙地設(shè)計(jì)了測(cè)交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。五是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的完美應(yīng)用。孟德爾發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了試驗(yàn)中的比例——3∶1和9∶3∶3∶1。當(dāng)然，除了孟德爾的豌豆雜交試驗(yàn)，在現(xiàn)代生物科學(xué)的發(fā)展道路上，這樣的實(shí)驗(yàn)探究案例俯拾皆是。

（四）科學(xué)史就是科學(xué)家為人類進(jìn)步而不懈努力的勵(lì)志故事集

人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。在現(xiàn)代生物科學(xué)發(fā)展史上，每一次重大科學(xué)與技術(shù)的發(fā)現(xiàn)都是波瀾壯闊的歷程，尤其是遺傳物質(zhì)的探究歷史，無論什么時(shí)候讀來都令人感慨科學(xué)家拼搏鉆研的精神，感慨成果取得的不易。重溫科學(xué)史的經(jīng)歷，將使學(xué)生更加地明確身上所擔(dān)的重任，更加清晰地認(rèn)識(shí)科學(xué)與社會(huì)、科學(xué)與家國的關(guān)系，能更有效地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)承擔(dān)科學(xué)探索責(zé)任的意識(shí)與家國情懷。在新冠疫苗的研發(fā)進(jìn)程中，以我國陳薇院士為首的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出腺病毒5型（Ad5）載體疫苗，該款疫苗率先進(jìn)入臨床試驗(yàn)并很好地驗(yàn)證了免疫原性和安全性。除了腺病毒5型載體疫苗，我國還同步推進(jìn)研發(fā)3款滅活疫苗和1款重組蛋白疫苗，這些疫苗的研發(fā)和上市為全人類抵抗新冠肺炎疫情做出了偉大貢獻(xiàn)。在生物學(xué)課堂教學(xué)中滲透我國科學(xué)家為國家、為人類社會(huì)發(fā)展而奮斗的故事，將激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的投身科學(xué)探索的熱情。

二、四種教學(xué)模型

通過科學(xué)史教學(xué)實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，關(guān)鍵在課堂。為了在高中生物學(xué)教學(xué)中更有效地利用科學(xué)史達(dá)成核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)，筆者初步構(gòu)建了以下四種教學(xué)模型，每一種教學(xué)模型側(cè)重培養(yǎng)其中一種核心素養(yǎng)。

（一）“指向生命觀念的生物概念發(fā)展史”教學(xué)模型

生命觀念具有生物學(xué)科獨(dú)特性，其他核心素養(yǎng)如科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任都具有自然科學(xué)共性，故生命觀念被列為生物學(xué)學(xué)科四大核心素養(yǎng)首位。然而，生命觀念的形成不是一蹴而就的，而是奠基于零碎的生物學(xué)知識(shí)，成型于深刻理解的生物學(xué)概念。當(dāng)然，無論是零碎的學(xué)科知識(shí)，還是生物學(xué)概念，都無法脫離生物科學(xué)史。因此，學(xué)生生命觀念的建立要以科學(xué)史教學(xué)為基礎(chǔ)，將零碎的、具體的事實(shí)性知識(shí)積聚出生物學(xué)重要概念和大概念。基于此，筆者構(gòu)建了“指向生命觀念的生物學(xué)概念發(fā)展史”教學(xué)模型（如圖1所示）。

例如，在人教版必修1《分子與細(xì)胞》第5章第4節(jié)《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》的教學(xué)中，筆者運(yùn)用“指向生命觀念的生物學(xué)概念發(fā)展史”教學(xué)模型，并充分融入生物科學(xué)史實(shí)，最后形成了教學(xué)思路如圖2所示。

這種教學(xué)模式下形成的光合作用概念以及建構(gòu)出的光合作用概念圖，并不是靠記憶和背誦達(dá)成的，而是學(xué)生親歷科學(xué)家的探索歷史后，再質(zhì)疑、做出猜想、用研究結(jié)果及實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行推理、論證的結(jié)果，是一種有意義的建構(gòu)。這種建構(gòu)過程，也使學(xué)生深刻理解了物質(zhì)與能量關(guān)系、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，對(duì)生命觀念的形成與固化起到關(guān)鍵作用。

（二）“基于論證式的概念建構(gòu)”教學(xué)模型

科學(xué)研究領(lǐng)域的論證活動(dòng)是科學(xué)發(fā)展的源泉。將論證活動(dòng)引入課堂，使學(xué)生親歷搜集材料、提出主張、尋找證據(jù)、辯駁或評(píng)價(jià)自己和他人觀點(diǎn)等過程，最終促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展?；诖耍P者提出“基于論證式的概念建構(gòu)”教學(xué)模型（如圖3所示）。學(xué)生通過閱讀相關(guān)資料（科學(xué)史實(shí)）、思考分析、論證質(zhì)疑，將新舊知識(shí)內(nèi)容重新組織、整合，建構(gòu)新知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的意義學(xué)習(xí)。

<P：＼廣西教育＼2022-4B＼圖片＼61.tif>

圖3 “基于論證式的概念建構(gòu)”教學(xué)模型

在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，課前教師的準(zhǔn)備工作尤為重要，筆者一般分三步進(jìn)行：一是內(nèi)容梳理，羅列可能的主張;二是確定需要論證的主張，并明確其呈現(xiàn)的邏輯順序;三是搜集有關(guān)科學(xué)史料或資料，并印發(fā)給學(xué)生。課中主要是教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)資料（生活實(shí)際、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等）進(jìn)行推理，論證主張。因此，筆者將概念教學(xué)中的論證式教學(xué)劃分為四個(gè)階段：提出問題、觀點(diǎn)猜想、支持或反駁（根據(jù)）、得出結(jié)論（認(rèn)可主張），構(gòu)成一個(gè)論證教學(xué)環(huán)。教師運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略組織學(xué)生利用相關(guān)的事實(shí)材料或科學(xué)史實(shí)對(duì)問題進(jìn)行質(zhì)疑和辯論。每經(jīng)過一次教學(xué)環(huán)的學(xué)習(xí)，學(xué)生便在教師創(chuàng)設(shè)的情境中提出問題，做出假設(shè)，在分析解釋中構(gòu)建結(jié)論和完善概念。

以人教版必修2《遺傳與進(jìn)化》第4章第1節(jié)《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》第1課時(shí)“基因的轉(zhuǎn)錄”教學(xué)為例，筆者運(yùn)用“基于論證式的概念建構(gòu)”教學(xué)模型，并充分融入生物科學(xué)史實(shí)，最后形成了以下教學(xué)思路（如下頁圖4所示）。

在“基因的轉(zhuǎn)錄”教學(xué)中，“DNA和蛋白質(zhì)的信使是誰”是學(xué)生理解轉(zhuǎn)錄概念的關(guān)鍵。然而，人教版高中生物教材直接給出了答案——RNA是DNA和蛋白質(zhì)之間的信使，然后陳述RNA的組成和結(jié)構(gòu)以說明RNA適合作為信使。如果按這樣的邏輯組織教學(xué)，很難激發(fā)學(xué)生的求知欲，學(xué)生只能死記硬背，被動(dòng)認(rèn)同教材知識(shí)，如此不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。而該教學(xué)模型能更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，如反駁能較好地培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，論證的過程實(shí)際就是學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)造性思維設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以支持自己觀點(diǎn)的過程。長(zhǎng)此以往，學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維解決實(shí)際問題的能力將大幅提升。

（三）“角色替入的實(shí)驗(yàn)探究”教學(xué)模型

在生命科學(xué)發(fā)展歷史中，幾乎所有重大生物學(xué)概念的發(fā)現(xiàn)都依賴于一代代科學(xué)家的不懈努力。因此，在科學(xué)史教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生角色替入，使他們像科學(xué)家那樣思考、親歷完整的科學(xué)探究過程：發(fā)現(xiàn)或提出問題、提出假設(shè)（猜想）、尋找可研究的變量、形成實(shí)驗(yàn)方案、探究過程、證實(shí)假設(shè)或推翻假設(shè)。基于此，筆者提出“角色替入的實(shí)驗(yàn)探究”教學(xué)模型（如圖5所示）。

如教學(xué)人教版必修2《遺傳與進(jìn)化》第3章第1節(jié)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》，筆者運(yùn)用上述模型設(shè)計(jì)了如下頁圖6所示的教學(xué)過程。

在生命科學(xué)的發(fā)展過程中，此類探索經(jīng)歷不勝枚舉，如植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)，從達(dá)爾文父子的研究，到鮑森·詹森、拜爾、溫特等人的研究，到1931年人尿分離出生長(zhǎng)素，再到1946年從高等植物中分離出生長(zhǎng)素。目前的高中生物學(xué)課堂教學(xué)，受困于分?jǐn)?shù)壓力以及教師的教學(xué)能力有限，科學(xué)探究多是“假”的科學(xué)探究。這類科學(xué)探究的“假”體現(xiàn)在：往往是教師直接向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)流程，并且學(xué)生已經(jīng)知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。因此，學(xué)生的科學(xué)探究能力只能是停留在背記實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。而本教學(xué)模型力求“真”的科學(xué)探究。

角色替入讓學(xué)生站在那個(gè)時(shí)代科學(xué)家所具有的技術(shù)水平上思考問題，如學(xué)生角色替入科學(xué)家艾弗里，完整地經(jīng)歷艾弗里當(dāng)時(shí)的科學(xué)探究過程：實(shí)驗(yàn)假設(shè)、形成實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時(shí)，在形成實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，學(xué)生必須像艾弗里那樣思考如何選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料、恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段等。并且整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究過程，需要學(xué)生運(yùn)用到現(xiàn)代自然科學(xué)研究的兩大方法：“歸納—演繹”和“假說—演繹”。因此，該教學(xué)模型在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)上是有效的。

（四）“聚焦社會(huì)責(zé)任培養(yǎng)的故事匯”教學(xué)模型

社會(huì)責(zé)任是學(xué)生在生物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，更是他們終身學(xué)習(xí)和終生發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力。雖然每一次科學(xué)史教學(xué)實(shí)踐都能滲透社會(huì)責(zé)任的培養(yǎng)，但筆者認(rèn)為利用某些高中生物學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任的成效更顯著，尤其是一些重大生命科學(xué)研究及成果，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、RNA疫苗的發(fā)現(xiàn)、胰島素的發(fā)現(xiàn)等。此外，在課堂上講述中國學(xué)者的研究工作，教育的意義尤為顯著。

在筆者看來，專注于培育社會(huì)責(zé)任的教學(xué)應(yīng)這樣進(jìn)行：首先，確定一個(gè)亟待解決的問題，該問題的解決應(yīng)極大地推動(dòng)科學(xué)發(fā)展或有助于人類社會(huì)的進(jìn)步，可以是科學(xué)史中的疑難問題，也可以是社會(huì)熱點(diǎn)問題;其次，圍繞問題安排學(xué)生課前搜集資料、挖掘其中涉及的主要科學(xué)家并撰寫故事;接著，課中通過觀看視頻、聚焦科學(xué)家的研究重難點(diǎn)，高效完成課堂教學(xué)任務(wù);最后，課后撰寫小論文，加深學(xué)生對(duì)科學(xué)家及科學(xué)家工作的認(rèn)識(shí)。基于此，筆者構(gòu)建了“聚焦社會(huì)責(zé)任培養(yǎng)的故事匯”教學(xué)模型（如圖7所示）。

以教學(xué)人教版必修2《遺傳與進(jìn)化》第3章第2節(jié)《DNA分子的結(jié)構(gòu)》為例，筆者運(yùn)用“聚焦社會(huì)責(zé)任培養(yǎng)的故事匯”教學(xué)模型，設(shè)計(jì)了如圖8所示的教學(xué)過程。

常見的科學(xué)家及其研究故事，一般是由教師在授課過程中進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，這樣會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的感受并不深刻。該教學(xué)模型，圍繞一個(gè)亟待解決的生物學(xué)問題，讓學(xué)生自主搜集相關(guān)科學(xué)家及其研究經(jīng)歷的資料，甚至閱讀科學(xué)家自傳等，使得學(xué)生對(duì)這些科學(xué)家及其研究的認(rèn)識(shí)更為全面，從而使學(xué)生更認(rèn)同科學(xué)家不懈努力的品質(zhì)，激起學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。

三、高中生物科學(xué)史教學(xué)需要注意以下五個(gè)方面

（一）四大核心素養(yǎng)不能截然分開

雖然上述四種教學(xué)模型分別側(cè)重培養(yǎng)不同的核心素養(yǎng)，但需要注意的是，科學(xué)史教學(xué)過程不能將這四大核心素養(yǎng)截然分開，應(yīng)盡可能在每一次科學(xué)史教學(xué)中都涉及四大核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，因?yàn)樗拇蠛诵乃仞B(yǎng)之間是緊密聯(lián)系、相互交融的。

（二）側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)

科學(xué)史教學(xué)應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生具備科學(xué)家的研究精神，培養(yǎng)學(xué)生“為今人奮力，為來者前驅(qū)”的精神以及堅(jiān)忍不拔的意志品質(zhì)。在科學(xué)史教學(xué)中，科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)論固然是重要內(nèi)容，但筆者認(rèn)為科學(xué)家的求真務(wù)實(shí)、不畏艱辛、大膽質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新等品質(zhì)更為重要。

（三）盡可能如實(shí)呈現(xiàn)相關(guān)事實(shí)

現(xiàn)行高中生物學(xué)教材中的科學(xué)史料是經(jīng)過適當(dāng)編輯的、不完整的。教師在進(jìn)行科學(xué)史教學(xué)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充課本呈現(xiàn)的內(nèi)容，使學(xué)生更加全面地了解實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。例如，達(dá)爾文在研究植物向光性時(shí)，為什么拿金絲雀虉草進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？這是因?yàn)檫_(dá)爾文養(yǎng)了許多鳥進(jìn)行相關(guān)研究，而金絲雀虉草的果實(shí)常作為鳥類食物。在遺傳物質(zhì)發(fā)現(xiàn)過程中，格里菲斯有著重要的貢獻(xiàn)，但是他為什么會(huì)將加熱殺死的S型菌與R型菌混合，然后注射入小鼠體內(nèi)？這與格里菲斯是軍醫(yī)有關(guān)，他想研究這兩種菌混合液能否安全地引發(fā)人體對(duì)肺炎雙球菌的免疫。在研究細(xì)胞核的實(shí)驗(yàn)中，傘藻嫁接實(shí)驗(yàn)，除了教材中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還存在一種中間類型，即同時(shí)具有兩種傘藻傘帽特征的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。基于此，我們期望如實(shí)呈現(xiàn)科學(xué)家研究過程中的真實(shí)數(shù)據(jù)和事實(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)求真、做事務(wù)真、做人本真的品行。當(dāng)然，如實(shí)呈現(xiàn)科學(xué)家的研究事實(shí)，最好能有這些科學(xué)家的研究論文作為依據(jù)，因此搜索并下載這些論文是關(guān)鍵。但這對(duì)教師而言具有一定的難度，需要教師有一定的積累與鑒別能力。

（四）抱有“理解之同情”心態(tài)

中國歷史學(xué)家陳寅恪先生提出考古需抱有“理解之同情”心態(tài)，這同樣適用于高中生物科學(xué)史教學(xué)。每個(gè)科學(xué)探究的過程都是科學(xué)家通過嚴(yán)密的研究體系得出來的，但是囿于當(dāng)時(shí)的器具、方法、技術(shù)、思維，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)論。例如，對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索中，羅伯特·森通過電鏡下“暗—亮—暗”的現(xiàn)象提出了生物膜“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”結(jié)構(gòu)模型。雖然這個(gè)模型有較大的紕漏，但也是科學(xué)家精心探究的結(jié)果，體現(xiàn)了結(jié)果與結(jié)論的一致性和嚴(yán)密性。因此，在生物科學(xué)史教學(xué)中，教師不能隨意否認(rèn)或否定，而要與學(xué)生一起深入當(dāng)時(shí)科學(xué)家所處的研究背景，領(lǐng)悟科學(xué)家研究的重要意義。

（五）要多講中國科學(xué)家故事

我們中國科學(xué)家的研究故事對(duì)學(xué)生來說更為真實(shí)、親切。比如鄒承魯發(fā)起并參加世界首次人工合成蛋白質(zhì)（胰島素）、周光宇獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法、以侯云德為首的研究人員成功研制出我國第一個(gè)基因工程藥物——干擾素，還有袁隆平培育雜交水稻，等等。教師還可以在課堂上講述當(dāng)代科學(xué)家的研究成果。這些故事，無疑更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛國熱情、更能堅(jiān)定其為祖國奮斗的志向。

總之，生物科學(xué)史含有豐富而翔實(shí)的史料，對(duì)實(shí)現(xiàn)普通高中生物學(xué)課程目標(biāo)具有獨(dú)特的積極意義，高中生物教師應(yīng)深入挖掘其中的教育教學(xué)價(jià)值，并適時(shí)適當(dāng)融入課堂，以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王笑笑.挖掘普通高中生物科學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)思維方法[D].山東：聊城大學(xué)，2019.

[2]王永勝，等.生物學(xué)核心概念的發(fā)展[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]許桂芬.在論證式教學(xué)中如何引導(dǎo)質(zhì)疑和辯駁——以“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”為例[J].生物學(xué)通報(bào)，2014（7）.

[4]吳成軍.試論科學(xué)思維及其在生物學(xué)學(xué)科中的獨(dú)特性[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（11）.

[5]李娜娜.基于HPS教學(xué)模式下學(xué)生生物核心素養(yǎng)之科學(xué)思維的培養(yǎng)[D].山東：山東師范大學(xué)，2019.

注：本文系廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度廣西教育研究專項(xiàng)課題“廣西普通高中生物學(xué)科教學(xué)關(guān)鍵問題實(shí)踐研究-4”（2018ZJY239）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：王上銳（1983— ），海南澄邁人，高級(jí)教師，研究方向?yàn)楦咧猩锝虒W(xué)及教育管理。

（責(zé)編 劉小瑗）