高中生物必修1中科学史的内容变动及教学策略

金小英 罗媛媛

【摘要】生物学作为自然学科中一门重要的基础学科，对于提高学生科学文化素养具有非常积极的作用。新一轮的课程改革给予了学生在选科上很大的自由度，选择生物学很大程度上取决于学科兴趣，若一线教师能在课堂教学中根据设定的教学目标、教学内容恰当地选取生命科学史史料作为教学素材，根据所需进行合理地加工处理后应用于教学之中，可以拓宽教学路径，创设更加有效的教学情境，引导学生感受生物学的学科逻辑和科学本质，体会生物学探究的乐趣，同时收获知识，提高学生的科学文化素养。基于此，笔者选择了人教版高中生物必修1新教材（2019年6月第一版），对生命科学史内容的出现数目、呈现方式、研究时间、主要贡献和新教材中科学史内容的变动等情况进行了汇总，并对变动的内容如何应用于教学实践阐述了几点建议，使生命科学史的教育价值得到更大程度的发挥。

【关键词】高中生物；新教材；科学史；内容；变动；教学策略

【中图分类号】G633.91【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2022）05—0075—05

随着一次次的课程改革与教材革新，生命科学史在其中所占的比重悄然增加，科学史与教学的融合也逐渐成为教学研究应用的热点对象，因为生命科学史不光是单纯的历史，更蕴含着生命科学的发生、发展、完善的历程，其中传达了科学知识的本质、科学方法的内涵，也有科学精神淋漓尽致的体现，还有科学、技术与社会的完美融合，如此丰富的教学素材若加以合理应用，一定可以帮助生物教师实现知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观的三维立体教学目标。

对于学生而言，生物课堂也将不再是死板、空洞的知识传授，而是一个个鲜活的人物、事件的呈现以及在这个过程中或有形或无形地接收到知识的传承、方法的理解、情感的熏陶、价值观的创建。

在新版必修1教材中，共有6个章节插入了17例科学史。教材中以科学家访谈《探究微观生命世界的奥秘——与施一公院士的一席谈》为开端开始生物课程必修1的学习。该访谈与必修模块名称“分子与细胞”紧密联系，其中施一公院士的研究内容与本模块的教学内容紧密联系，结构与功能观也是贯穿整个必修1的重要生命观点，他的工作就是探究微观生命世界的奥秘，主要研究生老病死等生命过程在微观世界的分子基础。一旦该项研究能成功，不仅能满足人类的好奇心，而且具有巨大的应用价值，此项研究对理解生命具有十分重要的意义。施一公院士也谈到了科学精神在科学研究中的重要作用，即便是不从事科研的人，这也是能让自己在岗位上表现的难能可贵的品质，也是学生在现实生活中尤其是学习中值得深思的，对他们树立正确的价值观和世界观具有重要意义。

在整个必修1教材中，科学史主要集中在“思考讨论”“生物科技进展”“生物科学史话”“科学技术社会”“思维训练”和相关发现历程的正文等栏目中，涉及科学家们坚持不懈、鲜为人知的科学研究中或艰辛或有趣的过程，一些与课本相关知识点紧密联系的前沿领域的发展和与之相关的职业，让学生在学习之余思考今后学习研究的方向。

在这些科学史内容中，既有观点产生的大致过程，也有体现科学家们坚持创新等对学生进行情感教育素材的人文精神。这不仅使学生对高中生物的学习产生浓厚的兴趣，而且在听故事的过程中学到相应的生物学知识，也为接下来的生物学科的学习奠定了良好的基础。现将新版必修1教材中生命科学史内容的变动总结如下：

1.生命科學史内容更加翔实。如，在“细胞膜成分”的探索中，明确指出了科学家姓名、实验时间，还增加了细胞膜张力的描述；在“光合作用与能量转化”一节的探究历程中，增加了甲醛对植物毒害作用、希尔反应、阿尔农实验等科学史内容，更完整、真实地还原了当时的研究情形，使知识点的呈现不突兀，更连贯，更丰满。具体见表1。

2.增加了更多我国科学家和科技成就的研究史实。新教材更注重反映我国的科技成就和我国科学家的研究成果，以此弘扬爱国精神，激发学生的爱国志向，培养学生的爱国情怀，增强学生的民族自信心和自豪感，增进学生的国家认同，树立文化自信。具体见表2。

3.教材中的生命科学史内容数量和分布均有所增加。旧版必修1教材（2009年6月第一版）中共出现生命科学史内容11处，新版中增加至18处，除一处删减外，其余均为不同程度的增加和充实。在教材中的分布也遍及“思考讨论”“生物科技进展”“生物科学史话”“科学技术社会”“思维训练”和相关发现历程的正文等栏目中，由此也提示生物教师在教学中要更加重视挖掘生命科学史的教学价值。

4.生命科学史中体现的科学方法更直观。新教材中进一步设计了“科学方法”栏目内容，完善了科学方法，充实了“思维训练”的内容。如在第1章第1节增加科学方法“归纳法”，第5章增加“运用证据和逻辑评论观点”的思维训练[1]。再如，在利用豚鼠胰腺腺泡细胞进行分泌蛋白的合成与运输实验的科学史中，明确指出使用的科学方法——同位素标记法。这是生物学实验研究中常用的方法之一，明确此法后，学生在之后学习中解决类似的问题也可以第一时间想到。

5.出现以生命科学史为背景的课后习题。如在第1章练习题中增加了2002年纽约州立大学病毒学家人工合成脊髓灰质炎病毒的科学史；在“细胞呼吸的原理和应用”思维训练栏目中增加了真核细胞线粒体起源的解释。在第2章练习题中增加了1969年陨石中发现氨基酸的史料。这样的设问使学生能体会到生物与生活实际的联系，增强学习成就感。

6.生命科学史在教材中的呈现顺序有所调整。如将旧教材中第4章“生物膜的流动镶嵌模型”移到了“细胞膜的结构与功能”一节，将细胞膜的功能与结构整合在一起。这样既符合教师的教学习惯，也能更好地体现生物学科核心素养中生命观念里的结构与功能观。

1.利用生命科学史培养学生的科学思维能力。科学思维涵盖了认知动机、认知行为、认知方式、认知品质等人认识自然界的基本特征，主要有：归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等[2]，而在生命科学史内容中这些科学思维方式都有着淋漓尽致的体现，学生通过学习科学家们利用这些科学思维进行科学研究的过程，逐渐体会科学思维的内涵，并逐渐应用到自己的生物学习、解决问题之中，从而无形中提升了学生的生物学科核心素养。

在新教材中进一步设计了“科学方法”栏目内容，完善了科学方法，充实了“思维训练”的内容。如在第1章第1节增加了科学方法“归纳法”，此法在进行分泌蛋白的合成与运输、细胞核的功能、关于酶本质的探索、对生物膜结构的探索历程、细胞学说的建立等诸多内容中都有很明确的体现。

在第1章练习题中增加了2002年纽约州立大学病毒学家人工合成脊髓灰质炎病毒的科学史，这其中也蕴含了批判性思维的重要性，让学生学会认同研究意义的两个方面：绝对肯定或者否定的态度都是不全面的。批判性思维涉及光合作用探究历程、对生物膜结构的探索历程、细胞学说的建立过程、授予诺贝尔化学奖的通道蛋白、干细胞的研究进展与人类健康等，让学生学会对这些实验设计进行评价，认同科学的发展性，在了解科学前沿知识的同时，学会评价科学工作是否会给人类生活带来风险等。

在第2章练习题中增加了1969年陨石中发现氨基酸的史料，这对学生演绎推理的思维能力是很好的锻炼，通过对材料推断：除地球外，其他星球上可能存在生物。演绎推理的科学思维还蕴含在新版必修1教材的斯帕兰扎尼研究鹰的消化作用（推断胃液中含有消化肉块的物质）、叶绿体的功能（叶绿体是光合作用的场所）等。当然演绎推理的思维能力在必修2教材孟德尔的豌豆杂交实验中体现得更加淋漓尽致，可以给学生埋下伏笔，让学生学习生物学知识也是有章可循。

2.利用生命科学史培养学生的生命观念。《普通高中生物学课程标准》指出，生命观念是对观察到的生命现象及相互关系及特性进行解释后的抽象，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[3]。主要包括结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观、进化与适应观等。

教师在教学中可以選择适当的生命科学史史料进行学生生命观念的培养。如在培养学生结构与功能观时，可以选择第四章第1节，生命科学史话中的“人类对通道蛋白的探索历程”的科学史（必修1第68页），在学习第1节“被动运输”时，关于水分子的扩膜运输方式的探究中，教师可结合初中学过的尿液形成过程中水分子被重吸收的过程，让学生明白仅靠自由扩散是实现不了的，再加上教材中描述“过去人们普遍认为，水分子都是通过自由扩散进出细胞的，但后来研究表明，水分子更多是借助细胞膜上的水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞的”，那水通道蛋白是如何被科学家发现来使人们更准确认识水分子扩膜运输方式的？同学们可以学习68页的科学史，科学家们通过同位素标记、物质分离等技术发现了细胞中存在特殊的输送水分子的通道，并且认识到是一种蛋白质，随后水通道蛋白就被发现了。反观水通道蛋白的发现过程，学生不难发现科学家们先是发现细胞的功能，然后去寻找与该功能相匹配的结构，借此明白结构与功能观的含义。在必修1中能培养学生结构与功能观的史料还有很多，如细胞核、细胞膜、线粒体、叶绿体的结构与功能、蛋白质结构和功能的多样性等。

在培养学生的物质与能量观时，可利用光合作用和呼吸作用的相关科学史，使学生认识到物质中包含能量，物质的变化必然引起能量的释放或者吸收，而能量要依赖物质作为载体。再如，通过学习研究萤火虫发光过程中能量转化的相关科学史，认识到能量储存于ATP这一高能磷酸化合物中，ATP的水解伴随式能量的释放，ATP的合成伴随着能量的吸收。在培养学生的“稳态与平衡观”时，可利用“秀丽隐杆线虫与细胞凋亡研究”的相关科学史，认识到在多细胞生物发育的过程中，有很多细胞选择性地消除以形成组织和器官，以此来维护机体正常的生长发育。

3.利用生命科学史培养学生的科学探究素养。《普通高中生物学课程标准》指出，科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论能力[3]。

教师在教学中可以选择适当的生命科学史史料进行学生科学探究素养的培养，创设真实的研究情境，使学生置身于探究历程中，切身体会科学探究的一般历程，训练学生的科学探究精神。如在进行“对生物膜成分和结构的探索”“光合作用的探究历程”等科学史的教学时，可以让学生通过阅读按照时间顺序整理出科学家们通过发现什么问题建立何种假说，设计什么实验，得出什么结论，让学生知晓科学探究的一般历程[4]。除此之外，还可以引导学生思考在设计实验时要注意的问题，遵循的原则，找出实验设计中是否存在不足之处，该如何补充完善等，以培养学生善于思考、敢于质疑的科学精神。

生物学作为自然科学中的重要组成部分，是一门博大精深、历史悠久、发展前景广阔的重要学科，与传统的理科课程相比较，生物学既有复杂多样的科学知识，也有形象生动的科学方法，同时又具有丰富的人文底蕴。通过对生命科学史的学习，可以使学生站在巨人的肩膀上，跟随着科学家探索、发现生物世界奥秘的道路，知晓科学知识的本质，体会、学习科学家们的科学精神，建立正确的科学观、人生观、价值观。

总之，作为生物教师不仅要关注学生对科学知识的习得，更要注重他们科学素养的培养，同时培养他们的观察能力、探索精神以及为实现梦想坚持不懈、锲而不舍的科学品质，真正使学生成长为满足新时代要求的有用之才。

[1]谭永平.人教版《普通高中教科书生物学》修订情况简介[J].生物学教学，2019（10）：10-13.

[2]刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2017：45.

[3]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，2018：65-66.

[4]谭永平.发展核心素养为宗旨的高中生物学新教材[J].课程·教材·教法，2019（11）：104-109.

（本文系2018年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题“高中生物教材中生命科学史在教学中的应用研究”的研究成果，课题立项号：GS[2018]GHB4118）

编辑：张昀