比较分析新人教版高中生物学必修教材中科学史内容

张文娟

摘   要：通过Laurinda Leite科学史分析量表比较分析两版高中生物学必修教材中科学史内容，结合分析探讨新人教版必修教材中科学史素材的使用策略，从而实现教学目标。

关键词：生物科学史；Laurinda Leite科学史分析量表；必修教材

科学史是高中生物学教材中的重要组成部分，科学史内容的设计和呈现会影响学生学科核心素养的培养。教师大多依靠教科书中的科学史资料呈现方式进行讲授，并未对科学史内容进行梳理和挖掘。因此，通过科学的分析方法Laurinda Leite科学史分析量表对科学史内容进行梳理，有助于学生了解科学史内涵，有助教师对学生科学观念、科学思维的培养。

1  教材中科学史内容的分布

2019版的高中生物学新教材必修模块包括《分子与细胞·必修1》和《遗传与进化·必修2》。新教材中科学史内容的分布如表1所示。

2  参照Leite量表对教材中科学史内容的分析

Leite量表作为目前普遍使用的一种分析工具[ 5 ]，对生物学教材中科学史内容分析具有独特优势，其内容如表2所示。

结合Leite量表和2019版教材的编写实际，表3对两版教材中相关子维度进行了比较分析。

2.1  科学史内容的数量和呈现方式的变化

表3比较分析发现，与2004版教材相比，2019版教材中科学演变的类型、科学史内容选材等出现频次都有所增加。特别如表1所呈现，新教材更新和新增了大量的科学史内容，既有新技术的展示，又有新方法的运用，紧跟科技发展的脉搏，体现了教材的时代性，增强了学生的体验感。在科学史内容栏目设置上，2004版教材中科学史内容主要出现在正文、小字、资料分析等栏目中，而在新版教材中，除此之外，还在思考与讨论、科学·技术·社会、练习与应用等栏目以立体的方式呈现，表现出多样化。

2.2  科学史内容从单一呈现到立体呈现

教材作为呈现科学史的载体，需与教学内容相统一，Leite量表在维度5关注科学史与教材内容的一致性。以“光合作用原理”为例，2019版教材中关于“光合作用原理”的内容通过“正文→思考与讨论→练习与应用”多栏目配合的递进形式立体呈现[ 7 ]。教材开篇首先呈现光合作用的反应式（概念），随即通过“思考与讨论”当中的科学史实验，基于证据得出“光合作用产生的O2来自水，同时O2的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的”，此过程通过证据链环环相扣，对学生科学思维和科学探究能力的提升具有积极作用。之后紧接着通过正文科学史内容呈现讲授了暗反应中CO2是如何转变为糖类的，随后在P106“练习与应用”第1题、第2题反馈涉及的科学史内容。因此，新教材在呈现史料内容的同时，对学习活动、学生认知反馈都进行了整体的设计，这是2004版教材所不具有的。除此以外，DNA的复制也有类似的安排：在节首页“问题探讨”通过“核酸的分子结构”论文节选提出DNA复制的一种可能性机制，随后“思考讨论”进行了“证明DNA半保留复制的实验”，正文讲授DNA复制的过程，最后在P56“练习与应用”第3题和P62“复习与提高”第2题对科学史内容进行反馈。

2.3  科学家范围的拓宽——从个体到群体

重大的科学成果都是科学家共同的智慧结晶，Leite量表关注科学演变涉及的个人或群体，表3显示，涉及科学家群体的研究，从2004版教材的17处增加至2019版教材的23处。例如对生物膜结构的探索历程经历了从成分到结构的演变，其中有欧文顿（膜是由脂质组成的）、罗伯特森（生物膜静态结构）个人的贡献，更多的是多人合作的结果，如戈特和格倫德尔（细胞膜中的磷脂排列为连续的两层）、丹尼利和戴维森（细胞膜还附着有蛋白质）、桑格和尼克森（流动镶嵌模型）等，而整个探究历程也是科学团队的智慧结晶。我国不少贡献也是科学家团队合作的结果，如重新设计合成的酿酒酵母染色体，世界上第一个人工合成蛋白质结晶牛胰岛素等。类似内容非常多，在此不一一例举。这些内容的变化，无形中让学生感受到了团队合作的重要性，有助于培养学生的团队意识和团队合作精神。

3  新人教版必修教材中科学史素材的使用策略

3.1  着眼教科书的编写意图，系统理解和把握科学史内容

作为高中生物学课程的重要组成部分，科学史不仅记录了科学家探索相关原理、机制和技术发展的过程，也展示了他们进行科学研究的缜密思考和创新方法。

比如，2019版教材在“酶的本质”和“光合作用的原理”中都出现了大量的科学家及其探究实验，若将这些实验探究过程贯穿于教学过程中，无疑能够充分体现科学史素材的教学价值。表4以“酶的本质”为例，介绍本教学环节如何综合运用教材各栏目科学史的内容，从而系统理解和把握酶的本质。

3.2  合理利用教材中的科学史内容，促进学生学科核心素养的提升

生物科学史包含了生物科学的发展、科学研究的方法，是提高学生学科素养的生动素材。如物质跨膜运输一节内容中，就水分子的跨膜运输方式，2004版教材中直接归类为自由扩散，而新教材中表述为“过去人们普遍认为，水分子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进出细胞”。此种情况下，科学史便成为最有利的证据，通过对“人类对通道蛋白的探索历程”这一史实学习，帮助学生形成结构与功能相适应的生命观念。孟德尔对分离现象和自由组合现象的解释和验证，是科学思维的高度体现，通过“遗传因子的发现”章节的教学，不仅仅是让学生会做遗传题目，更重要的是通过分析孟德尔的杂交实验，让学生理解得出这些重要结论的逻辑过程，体会和感悟科学家的思维过程，从而形成运用科学思维方法认识事物、解决问题的能力。科学探究是提高学生科学素养的必要途径，必修2新教材中存在丰富的科学探究史实，如摩尔根曾对萨顿提出的基因位于染色体上的学说持怀疑态度，但通过潜心研究和科学的探究最终改变了自己的看法；摩尔根从质疑出发，通过设计巧妙的实验，最终证明了基因位于染色体上，体现了科学探究的一般程序，同时也让学生体会到了摩尔根的质疑精神、探究思想和创新精神[ 8 ]。新人教版教材的科学史内容还注重社会责任核心素养的培养，如必修1新教材中新增内容“骨髓移植与中华骨髓库”，体现科技成果造福人类的同时，渗透了关爱生命、健康生活的社会责任。

3.3  理解教材科学史内容的设计，拓展自己的教学思路

由于教材篇幅有限，教材中科学史的部分内容没有呈现。因此，教师在实际教学中可以根据教学内容的需要，丰富相关科学史资料，拓展自己的教学思路。比如，细胞学说的建立，其中主要涉及到维萨里敢于挑战当时解剖界的权威人物盖伦和冲破封建神学的相关史料，由于课本中未提及维萨里的相关背景材料，教师可以适当补充或者让学生课前进行资料搜集，使学生在对维萨里有更深层次的了解之上，感受科学家的批判性思维。

根据表1统计，新版教材中明显增加了我国科学家参与或独立完成的科学研究，这些科学史内容的增加，不仅让学生感受到我国科技的飞速发展，而且便于弘扬社会主义核心价值观，如必修2新教材“科学家访谈”介绍了袁隆平院士倾注毕生心血的杂交水稻，最终“让所有人远离饥饿”。课外阅读栏目也介绍了我国多项科技成就，如单细胞基因组测序等。这些内容既激发了学生的兴趣，又增进了学生的爱国情怀，体现了“道路自信”和“制度自信”。

教师是教材的使用者，需要加强对教科书的解读，领会教材编制的编写意图，这样，才能让课堂独具特色，让学生获益的同时，也促进了教师自身的专业发展。

参考文献：

［1］ 人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中实验教科书：生物：必修1分子与细胞[ M].北京：人民教育出版社，2007.

［2］ 人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中實验教科书：生物学：必修1分子与细胞[ M].北京：人民教育出版社，2019.

［3］ 人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中实验教科书：生物：必修2遗传与进化[ M].北京：人民教育出版社，2007.

［4］ 人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中实验教科书：生物学：必修2遗传与进化[ M].北京：人民教育出版社，2019.

［5］ 马勇军.国外对科学教材中融入科学史的研究评介[J].外国中小学教育.2006（1）：37-40.

［6］ 罗聪.理性思维视角下高中生物（人教版）中科学史内容分析[D].郑州：河南大学，2019.

［7］ 丁兆春，田洪民.注重生物科学史教学 提升生物学学科核心素养：以新版《生物学·必修1·分子与细胞》为例[J].中学生物教学，2019（12）：33-35.

［8］ 赵占良.高中生物学必修2《遗传与进化》模块的教学建议.[J].生物学教学，2020（8）：4-6.