应用生物科学史构建核心素养课堂的研究

1. 引言

生物科学史是科学史领域的重要组成部分，包括生物学领域的发展历程中的关键历史时间和科学成就，具有科学性和人文性。胡继飞认为生物科学史是对生物学的产生和发展过程的科学总结，展示了各时期科学家智慧的结晶 [1]。教师可以依托生物科学史开展多样化的深度探究活动，理解生物学概念的内涵与外延，梳理生物学概念背后的逻辑脉络，帮助学生树立正确的观念，培育优秀的科学精神，打造聚焦核心素养的课堂。

《普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》[2]（以下简称“课标”）教学建议中明确指出，将生物科学史融入生物学课堂教学中对提高学生学科核心素养具有重要意义。生物教师应深入分析课标，构建渗透核心素养的课堂，创新教学方法，以此让学生获得全面、专业的指导，深入生物学的世界，了解生物学概念的本质，提升核心素养。

2. 应用生物科学史构建高中生物学核心素养课堂

2.1 聚焦情境教学，渗透生命观念

生命观念是最具有生物学特色的素养，位于学科核心素养的首位。为了更有效地将生命观念渗透在课堂中，可以利用科学史进行情境化教学，置身于科学家当时的研究情境，从科学家的角度思考问题，体验蛋白质的功能，激发对蛋白质结构的探究兴趣。

例如创设蛋白质相关科研工作获取诺贝尔奖的科学史，强调蛋白质的重要性，引发学生思考蛋白质有怎样的功能和结构才使得蛋白质如此重要。科学结论需要实证，继而引出 1897 年德国化学家毕希纳将酵母细胞研碎后提取出的液体依然能够完成发酵任务的巧妙实验，引导学生逐步分析思考蛋白质的功能，同时也意识到科技进步与技术支撑的密切关联，领悟到投身科学探究必备的严谨性以及坚持不懈科学精神 [3]。

2.2 组织模型构建，激发科学思维

科学思维包含了尊重事实与证据、追求精确与实证、注重逻辑推理方式、进行辩证的事物分析以及独立思考和评判的能力与品质 [4]。通过采用模型建构的教学方法还原科学家的探究过程，通过模型来理解微观的生物分子，在科学史的背景下，运用模型构建法进行教学既实用又易于学生学习，培养学生科学思维和科学探究素养。

例如，在“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节中，减少国外科学研究成果的比重，增加我国科学技术突破的内容以及相关图像，以我国科学家首次人工合成结晶牛胰岛素的研究历史为背景，激发学生爱国情怀的同时设计一条从构建模型、应用模型到进一步拓展模型的探究路径。利用磁力贴，在科学史情境中建构模型、在科学探究过程的问题中应用模型、根据科学家研究成果拓展模型，模拟合成牛胰岛素，总结出合成蛋白质的一般途径，使蛋白质的研究变得具体而生动 [5]。

2.3. 跨界思想交流，促进科学探究

生物学作为一门强调实证的学科，每一个总结性的知识点都建立在生物学实验的实证基础之上 [6]。对此，教师可从科学家的角度了解各种概念形成的原因，学生在教师提供的概念框架中选择适合的内容，设计出多元化的实验探究计划，重现科学史上的生物学实验，或对史料中提及的实验进行改进和创新。

例如，在“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节中，展示研究蛋白质的历史进程，如马凯尔将鸡蛋清称为“蛋白性”、贝采利乌斯将蛋白质简单地定义为“加热易聚集”的物质、费歇尔提出多肽结构理论、中国科学家为人类研究蛋白质结构核功能做出了贡献、安芬森原则等等，让学生认识到科学的探索是一个持续发展的过程 [7]。

2.4 感悟人文内涵，勇担社会责任

生物教学过程中渗透生物科学发展过程以及科学家精神，可以加强学生的道德素养、情感态度的培养，帮助形成生物学学科核心素养[8]。在探讨生物学家的成就和科研经历的过程中，渗透他们身上的精神和优秀品质，这些品质对培养学生的科学精神和正确的科研学习意识具有重要价值。

例如，在“蛋白质是生命活动的主要承担者”一节中，应用 STS教学策略培养学生科学探究意识，从科学、技术、社会等多个角度全面的描述科学世界的面貌，教师可以带领学生回顾蛋白质的探索过程，可以看出每一个时期，都有科学家所信奉的理论，这与特定时期的科学技术发展现状和社会意识有关，使学生认识到生物学概念离不开社会文化、政治和意识形态，正确认识和处理三者之间关系的价值取向，培养学生明辨是非的能力以及正确的社会价值观念[9]。

3. 教学建议

3.1 增加生物科学史中“失败过程”的比重

真理往往是在无数次失败的基础上建立起来的，科学结论的得出实属不易，利用科学家的“失败过程”引导学生正确看待学习和生活中遇到的困难。在蛋白质的科学发展史上，有许多科学家在探索蛋白质结构和功能的过程中经历了错误和修正。例如，在20世纪初，恩斯特（Ernst）错误地提出了蛋白质的“锁钥模型”，认为酶和底物之间就像锁和钥匙一样，形状完全匹配才能发生作用，后来，杰拉尔德（Gerald）对于蛋白质的免疫学研究表明，抗体与抗原之间的相互作用并不像“锁钥模型”所描述的那样严格，提出了更为灵活的“诱导契合模型”。

3.2 丰富生物科学史内容

增加我国科学家的所占比重，增加我国女科学家的科学史，例如，屠呦呦不仅发现治疗疟疾的青蒿素，而且她的工作也涉及到了蛋白质的化学研究，屠呦呦因此获得了 2015 年的诺贝尔生理学或医学奖；颜宁教授因其在跨细胞膜运输蛋白结构研究领域的杰出贡献而闻名。她的研究揭示了离子和糖跨细胞膜的运输机制，对于理解相关疾病如癫痫和心律失常提供了重要基础，荣获 2024 年世界杰出女科学家奖等等。借助我国科学家的研究成果，组织教师编写与高中生物科学史相关的科学史补充读本，丰富生物科学史的内容，将其作为学生学习的参考书目，以拓宽学生的学习领域。

结语

英国科学促进会主席惠威尔曾指出，对于年轻一代的教育，相较于科学结论，更应重视科学方法和科学史的教学。生物科学史蕴含着宝贵的教育资源，教师需灵活运用多种策略，将其融入核心素养课堂教学。不仅应着眼于生物科学史所传达的科学知识，还应当注重科学史对核心素养的培养。更重要的是，要关注科学家们在科学探索过程中所展现的科学精神，以及这种精神对学生成长的作用。

参考文献

[1] 方志伟 . 在高中生物科学史教学中培养学生核心素养的实践 [J].天津教育 ，2024，（07）：123- 125.

[2] 中华人民共和国教育部，普通高中生物课程标准 . 北京，人民教育出版社 ，2017.

[3] 尹红梅 ， 邓鹏 .“ 蛋白质是生命活动的主要承担者” 情境化教学思考 [J]. 中学生物教学 ，2021（01）：74- 76.

[4] 詹琪芳 . 融入科学史培养科学思维的教学设计——以“ 蛋白质是重要的生物大分子” 一课为例 [J]. 中学生物学 ，2022，38（09）：44- 46.

[5] 张泰 . 基于生物学科学史构建模型——以“ 蛋白质是生命活动的主要承担者” 为例 [J]. 生物学通报 ，2023，58（09）：34- 38.

[6] 王上锐 . 在高中生物科学史教学中培养学生核心素养的实践 [J].广西教育 ，2022（11）：128- 133.

[7] 古再丽努尔·艾则孜 . 高中生物必修一教学中运用 HPS 教学模式培养学生科学思维实践研究[D]. 新疆师范大学，2023.

[8] 郭佳静 . 学科核心素养背景下生物科学史话之妙用——以“ 世界首个人工合成蛋白质的诞生” 为例 [J]. 中学生物学 ，2021，37（10）：76- 77.

[9] 焦静雯 . 高中生物课堂教学渗透 ST S 教育的教学案例研究 [D].黄冈师范学院 ，2022.