摘要：生物科學史是生物科學形成、發展和演變的歷程，包含豐富的育人價值，以新版《生物學·必修1·分子與細胞》為例，在梳理生物科學史內容的基礎上，舉例說明運用生物科學史的方法，促進生命觀念的形成，培養學生的科學探究和科學思維，增強學生的社會責任，進而提高學生的生物學學科核心素養。
關鍵詞：生物科學史；提升；學科核心素養
生物科學史是生物科學形成、發展和演變的歷程，是探索生命現象及其本質的史實，講述了研究生命現象及其本質的過程、所運用的邏輯思維及方法，同時也對生物學發展的邏輯和當時的社會背景進行了述評。
蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學世界觀、科學精神和科學態度，具有很高的教育價值。能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的思路和方法，感受科學家獻身科學的精神，促進生物學學科核心素養的提升。
新版教材中編人了豐富的科學史，筆者以新版《必修1 分子與細胞》為例，探討利用科學史教學的方法，以提高學生的生物學學科核心素養。
1 生物科學史內容梳理
新版《必修1 分子與細胞》在修訂過程中，對原教材中的生物科學史進行了適當的刪、增和更新，根據生物科學史的內容特點，編排在教材正文和「思考·討論」「生物科技進展」「生物科學史話」等欄目中，為了更好地運用科學史，提升學生的生物學學科核心素養，現將新版《 必修1 分子與細胞》中的生物科學史內容進行梳理（表1）。
2 科學運用生物科學史，提升學生的學科核心素養
2.1 促進生命觀念的形成
「生命觀念」是指對觀察到的生命現象及相互關係或特性進行解釋後的抽象，是人們經過實證後的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。既是在較好理解生物學概念的基礎上形成的「世界觀」，又是探究生命活動規律、解決實際問題的「方法論」。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱「新課標」）列出的重要生命觀念包含結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等。
生命觀念的建立需以概念性知識的學習為基礎，概念是生物學科的主幹內容，概念教學是生物學教學的核心，運用生物科學史引導學生構建概念是概念教學的重要策略之一。
例如，新舊版《生物學·必修1·分子與細胞》對水分子跨膜運輸方式的描述是不同的，舊版教材在正文中講到水分子的跨膜運輸方式為自由擴散，而在「科學前沿」欄目中又提到水分子可以通過水通道蛋白進行跨膜運輸；新版教材在正文中講到水分子可以通過自由擴散進出細胞，更多的是藉助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散的方式進出細胞，體現了對水分子跨膜運輸方式研究的新成果，顯示出了教材修訂的科學性和時代性。在引導學生學習「水分子可以通過自由擴散進出細胞，更多的是藉助細胞膜上的水通道蛋白以協助擴散的方式進出細胞」這一概念時，可結合生物科學史話欄目「人類對通道蛋白的探索歷程」中的科學探究過程引導學生分析水通道蛋白的結構與其功能的適應性，水通道蛋白的結構多樣性與統一性，幫助學生進一步形成結構與功能觀，進而形成辯證唯物主義自然觀。同時還可加強科學本質教育，通過生物科學史話中的「在水和離子的跨膜運輸中，通道蛋白發揮著重要作用。不過，認識到細胞膜中有通道蛋白卻非易事」，讓學生認識到對科學的探索需要科學家們的通力合作；通過「此後，類似的實驗結果不時公布於眾」，讓學生認識到科學發現和成果需要公布於眾；通過「20世紀60年代，科學家提出在植物細胞中存在鉀離子的通道。由於缺乏有效的研究工具，人們仍然無法確證這一觀點。1976年，德國科學家內爾和薩克曼創造了研究單個離子通道電生理學特徵的膜片鉗法，為離子通道的研究提供了有效的工具」，讓學生認識到科學的發展離不開技術的支撐。
2.2 提升學生的科學探究與實踐能力
提高學生的實踐能力、創新能力是新課標對科學探究提出的新要求，為達成這一重要目的，新版教材中安排了很多探究活動，主要以兩種方式呈現。一是以「探究·實踐」的形式呈現。新版《生物學·必修1·分子與細胞》中有13個「探究·實踐」活動，讓學生在動手操作中掌握並運用科學方法，獲得相應的生物學概念，培養學生的實踐能力、創新能力。二是以「思考·討論」的方式呈現。
例如，新版《生物學·必修1·分子與細胞》中有19個「思考·討論」活動，其中有9個在呈現了生物科學史後，有針對性地設計了「討論」作為任務驅動，讓學生進行思維探究，在探究中鍛鍊科學思維，進而獲得生物學重要概念，同時，引導學生學習科學家們的探究思想、科學方法、創新精神、科學態度，並深刻理解科學的過程和本質。以恩格爾曼所做的兩個實驗為例，引導學生分析「葉綠體的功能」中資料１呈現的內容，讓學生欣賞恩格爾曼選用水綿和需氧細菌作為實驗材料的巧妙之處。第一個實驗中選用沒有空氣的黑暗環境，排除了無關變量——O2和光的幹擾，用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位進行對比，將裝置暴露放在光下可再一次驗證實驗結果。第二個實驗通過三稜鏡巧妙地用色散光照射水綿臨時裝片，發現大量需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，說明葉綠體主要吸收紅光和藍紫光進行光合作用。恩格爾曼的兩個實驗選材巧妙，方法新穎，體現科學探究的一般程序，嚴格遵循實驗設計的對照性原則、單一變量原則、實驗條件一致性原則，可引導學生基於這兩個實驗的實證，得出「葉綠體放出氧氣，是綠色植物進行光合作用的場所，主要吸收紅光和藍紫光用於光合作用」的概念。同時學生還能夠體會到恩格爾曼的探究思想和創新精神。
2.3 提升學生的科學思維
科學思維是在科學探究中形成的，既是形成概念的必要工具，也是學習概念應達到的目的之一。新版《生物學·必修1·分子與細胞》在正文及「探究·實踐」、「科學方法」、「思考·討論」、「思維訓練」、「練習與應用」、「複習與提高」等多個欄目中都注重對學生科學思維進行系統訓練，包括通過觀察實驗獲取證據；歸納、演繹、判斷相關因果、運用證據做判斷、評價觀點、溯因推理等。新版《生物學·必修1·分子與細胞》中不同的生物科學史訓練科學思維的側重點不一樣。通過引導學生分析科學家所進行的科學探究與實驗，能讓學生學會批判和質疑的精神，培養學生的實證意識和獲取證據的能力、評價證據的能力，使學生的邏輯思維具有嚴謹性、深刻性，進而提升學生的科學思維。
2.4 增強學生的社會責任
「社會責任」是指基於生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力社會責任教育首先是愛國主義教育。其次，包括造福人類的態度和價值觀，積極運用生物學知識和方法，關注社會議題，參與討論並作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活問題；樹立和踐行「綠水青山就是金山銀山」的理念，形成生態意識，參與環境保護實踐；主動向他人宣傳關愛生命的觀念和知識，崇尚健康文明的生活方式，成為健康中國的促進者和實踐者。
新版《生物學·必修1·分子與細胞》以相關知識為載體，有目的、有計劃地滲透了國家認同、崇尚科學、勇於探索、樂於實踐、愛護環境、珍愛生命的責任意識與擔當。教學中應充分利用生物科學史增強學生的社會責任。
例如，「世界上首例體細胞克隆猴的誕生」介紹了我國科學家首次成功地克隆出非人靈長類動物「中中」「華華」，體現了生物科技的新進展和新成果，具有時代性。教學中還應充分利用我國科學家的研究成果，增強學生的民族自豪感，引導學生應具有團隊精神和合作意識，鼓勵學生勤奮學習，頑強拼搏，為國爭光。同時，還應讓學生了解到運用克隆猴的原理和技術，從理論上是可以複製人的，但複製人會帶來一系列嚴重的倫理和社會問題，認同我國政府明確禁止複製人的態度，具有科學的生物技術安全觀和倫理觀，增強造福人類的責任感。《生物學·必修１·分子與細胞》中的生物科學史幾乎都滲透著科學精神、科學態度和科學價值觀等方面的教育，教師要充分利用生物科學史引導學生愛科學、學科學、用科學、傳播科學，以造福人類的態度和價值觀，學以致用，積極參與科學實踐，解決生產生活中的實際問題。
新版《生物學·必修１·分子與細胞》科學史素材中蘊含著豐富的育人價值，在某一具體的生物科學史中，育人的側重點不同。教師應認真研究生物科學史，全面挖掘其中的育人價值，因材施教。在進行章複習和模塊複習時，可以整合生物科學史，這樣更能凸顯生物科學史在提升學生核心素養方面的重要作用，實現生物科學史的育人價值。
丁兆春 山東省莒南第一中學
田洪民 山東省日照市教育科學研究中心