不同版本新教材中生物学科学史呈现的比较与启示

余轶

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在教材编写建议中，提出要适当引入生物学科学史的内容。生物学科学史是生命科学概念和原理的研究历史，不仅蕴含着科学知识的形成过程，还蕴含着科学家的创造性思维方式和科学方法，体现了科学态度和科学精神，是培养学生生物学核心素养的重要载体。基于此，笔者对比了人民教育出版社（简称“人教版”）、北京师范大学出版社（简称“北师大版”）、上海科学技术出版社（简称“沪科版”）、上海科技教育出版社（简称“沪科教版”）、浙江科学技术出版社（简称“浙科版”）、江苏凤凰教育出版社（简称“苏教版”）6个版本教材必修部分的科学史，提出了科学史的教学启示，希望能为新教材的实施提供参考。

1不同版本新教材生物学科学史的对比

1.1不同版本新教材中生物学科学史主题的比较

新教材必修1和必修2的主题分别为“分子与细胞”和“遗传与进化”。各版本的教材中生物学科学史内容比较相似，尤其是必修2中科学史更是高度相似。统计发现，“细胞学说”“生物膜研究史”“酶的本质和作用发现史”“光合作用发现史”“孟德尔遗传规律研究史”“遗传物质的发现史”“DNA的结构与复制研究史”和“达尔文进化论研究史”等均存在于各个版本的教材中。不同版本也有特色的科学史，例如，人教版的“科学家访谈——与施一公院士一席谈”、北师大版的“青蒿素的抗疟作用机制”、沪科版“杂交水稻技术的发展”等，体现了中国生物学发展的成果，也展示了我国生物学发展为世界的农业发展作出的巨大贡献;苏教版的“基因沉默与表观遗传”、人教版的“基因组编辑”等，体现了国际上最新的生物学研究成果。这些内容不仅拓展了学科的知识面，其中很多成果都涉及到中国的科学家，可以增强学生对我国生物学发展的认识，对提升学生学习生物学的热情和爱国情怀有着重要价值。

1.2不同版本新教材中生物学科学史位置与呈现方式的比较

从科学史所处位置来看，不同版本教材的科学史多是分布在正文及各种阅读性专栏中，见表1。其中，阅读性专栏占了大多数。另外，各个版本的阅读性专栏的名称也是各具特色，其生物学科学史也都不局限于某一特定专栏，呈现位置都较为多元化。但相对来说，人教版的“思考讨论”、苏教版的“积极思维”、浙教版的“课外读”、沪科教版的“经典再现”、沪科版的“科学史话”和北师大版的“开阔眼界”是生物学科学史出现较多的栏目。由此可见，在各版本的必修教材中，生物学科学史主要还是起到辅助正文的作用，引导学生通过阅读性专栏的阅读加深对正文重要知识内容的理解。对于呈现方式，沪科教版在每章的章首页下方都配了一个与本章内容相关的生物学科学史时间轴，如图1所示，清晰呈现科学研究过程，教师可以在教学设计中借鉴使用。

1.3不同版本教材生物学科学史内容的对比

不同版本新教材生物学科学史的内容主要包括“描述生物学的重大发现”“阐述生物学重要理论的发展过程”等，见表2。新教材描述生物学的重大发现，如沪科版教材中呈现了2018年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现T淋巴细胞表面的两种膜蛋白（PD-1和CT⁃LA-4）会阻止T淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，并描述了CAR-T疗法的治疗案例。新教材描述生物学重要理论的发展，如人教版教材中“DNA是主要的遗传物质”一节中，从对遗传物质的早期推测到肺炎双球菌的转化实验，再到噬菌体侵染细菌的实验，对于实验的原理和基本过程都进行了详细的介绍，完整地向学生展示了DNA是肺炎双球菌和噬菌体的遗传物质这一理论的研究过程。这种科学史材料不仅利于学生建构科学知识，还能引导学生像科学家一样去思考，进行逻辑推理，经历科学探究之路，感悟科学家探索精神，提升自身的生物学核心素养。除此之外，部分版本教材设置了专栏介绍某一位或某几位科学家，如人教版介绍了袁隆平、施一公等科学家，沪科教版“榜样人物：发现双螺旋结构背后的故事”栏目主要介绍了女科学家富兰克林，“榜样人物：麦田的守望者”栏目中介绍了我国著名的中国小麦远缘杂交之父——李振声等。另外，在对各版本进行统计发现，沪科版教材中国科学家出现的比例最高，超过了20%，其他版本中中国科学家所占的比例虽然不高，但已经体现出了近现代我国生命科学发展的成果和趋势。

1.4不同版本教材生物学科学史与核心素养的对应比较

生物学科学史是培育学生生物学学科核心素养的重要载体。生物学科学史展示了科学家思考和解决生物学问题的思想历程，体现了研究问题和解决问题的方法和思维，呈现了科学家在探索过程中的科学精神及科学态度。生物学科学史的学习能够帮助学生更好地理解生物学概念的研究过程，在培养学生生命观念的同时，还为提升学生科学探究和科学思维能力提供了很好的素材，并能够唤起学生的社会责任，使其积极地参与个人及社会事务的讨论。不同版本教材在各个生物学科学史呈现方式中侧重培养学生核心素养类型略显不同，见表3。关于培养学生科学思维和科学探究方面的生物学科学史最多，如浙教版“人工合成胰岛素”、人教版“人工合成生命的探索”等，描述了科学家研究的探究过程、探究方法和思维方式，学生在经历中会受益匪浅。各版本教材侧重培养学生社会责任素养的科学史较少，需要教师在科学史教学中进行挖掘和补充。

2教材生物学科学史研究对教学的启示

通过对各版本新教材生物学科学史内容的比较分析，可见各版本教材在编写的过程中都贯彻了课程标准中的课程理念，做到了全面渗透学科核心素养，充分体现生物学科学史对发展学生核心素养的重要意义。教师要充分利用好生物学科学史的教育价值。

2.1经历科学探究过程，培养学生科学思维

生物学科学史中的经典实验呈现了科学家发现和解决问题，获得可信研究结果的范式，对于培养学生的科学思维有着重要而无可替代的价值。教师不能简单地向学生介绍科学家在科学探究过程中所采用的方法，更重要地是要引导学生经历科学家发现与解決问题的具体思路。具体方式是创设有一定信息量和复杂程度的学习情境，精心设计一系列问题，充分利用生物学科学史中真实的实验过程和实验数据，激发学生的认知冲突，推动学生深入探究，激励学生去解决问题、构建概念，使生物学科学史资源的教育价值实现最大化。例如，在实施“孟德尔发现遗传规律”科学史教学时，教师可设计以下问题来引导学生深入探究：1孟德尔选择了哪些实验材料？为什么用豌豆做实验获得了成功？2孟德尔采用了哪些科学研究的方法帮助他获得成功？3孟德尔实验设计的思路是什么？这一系列问题能够帮助学生的思维随科学家一起参与到探索过程中，能使学生的思维能力得到充分发展。

2.2感悟科学家研究历程，培养学生社会责任

在生物学发展的漫长历史进程中不断涌现出的生物学家，其艰苦探索、严谨踏实的科研精神以及为追求生命奥秘的真理不懈奋斗的伟大品质是提升学生社会责任感的重要素材，学习科学家的研究历程可以潜移默化地引导学生逐渐具有运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学，解决现实生活问题，参与环境保护，形成健康的生活方式等的意识。例如，浙科版“达尔文的生平及科学活动”科学史是一个能够培养学生运用生物学知识打破传统封建枷锁、创造新知识的科学史案例。在達尔文参加环球航行前，坚持的是“特创论”和“物种不变论”的观点。但是在航行考察中，他逐渐感到大自然所呈现的事实与他原来的观点发生了抵触。在科学事实的冲击和引导下，他开始怀疑“特创论”和“物种不变论”，逐渐转变为一位进化论者。这一方面与他参加过多方面的时间活动有关，另一方面也因他具有追求真理、勤奋自学、谦虚谨慎、治学严谨、勇于克服困难和坚韧不拔的精神。

2.3利用科学史资料实践基于核心素养的命题和评价

生物学科学史具有科学家研究过程及阶段结果，是评价核心素养试题开发的重要素材和情境。而在当前的教学评价中，基于生物学科学史进行评价试题的开发较少，教师在教学中可适当增加科学史相关内容试题的开发，对评价学生的生物学学科核心素养有着重要意义。例如，光合作用的研究史就是一个评价学生核心素养试题开发的素材。沪科版教材要求学生“查阅资料，选择光合作用探究史中1～2名科学家的实验，谈谈他们的思维过程”;沪科教版教材以“希尔”和“恩格尔曼”科学史实验，要求学生回答“光照条件下，离体叶绿体将Fe3+还原成Fe2+的物质是什么？”“与恩格尔曼水绵实验相比，希尔实验采用离体叶绿体研究光合作用的意义是什么？”......教师还可挖掘教材中其他科学史的素材，编制原创试题，从而更好地评价学生的科学思维和科学探究等学科核心素养。

3小结与反思

在新课程新教材推行的时期，广大一线教师也面临着关于新教材使用方面的诸多新的问题和挑战，其中科学史如何进行教学也是教师关注的热点问题。不同版本教材中生物学科学史的内容承载了培养学生学科核心素养的重要的使命，对全国6个版本的新教材中科学史进行了分析，并对科学史的教学提出了建议，希望能为广大一线教师提供参考。

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