比較分析新人教版高中生物學必修教材中科學史內容

張文娟

摘? ?要：通過Laurinda Leite科學史分析量表比較分析兩版高中生物學必修教材中科學史內容，結合分析探討新人教版必修教材中科學史素材的使用策略，從而實現教學目標。

關鍵詞：生物科學史；Laurinda Leite科學史分析量表；必修教材

科學史是高中生物學教材中的重要組成部分，科學史內容的設計和呈現會影響學生學科核心素養的培養。教師大多依靠教科書中的科學史資料呈現方式進行講授，并未對科學史內容進行梳理和挖掘。因此，通過科學的分析方法Laurinda Leite科學史分析量表對科學史內容進行梳理，有助于學生了解科學史內涵，有助教師對學生科學觀念、科學思維的培養。

1? 教材中科學史內容的分布

2019版的高中生物學新教材必修模塊包括《分子與細胞·必修1》和《遺傳與進化·必修2》。新教材中科學史內容的分布如表1所示。

2? 參照Leite量表對教材中科學史內容的分析

Leite量表作為目前普遍使用的一種分析工具[ 5 ]，對生物學教材中科學史內容分析具有獨特優勢，其內容如表2所示。

結合Leite量表和2019版教材的編寫實際，表3對兩版教材中相關子維度進行了比較分析。

2.1? 科學史內容的數量和呈現方式的變化

表3比較分析發現，與2004版教材相比，2019版教材中科學演變的類型、科學史內容選材等出現頻次都有所增加。特別如表1所呈現，新教材更新和新增了大量的科學史內容，既有新技術的展示，又有新方法的運用，緊跟科技發展的脈搏，體現了教材的時代性，增強了學生的體驗感。在科學史內容欄目設置上，2004版教材中科學史內容主要出現在正文、小字、資料分析等欄目中，而在新版教材中，除此之外，還在思考與討論、科學·技術·社會、練習與應用等欄目以立體的方式呈現，表現出多樣化。

2.2? 科學史內容從單一呈現到立體呈現

教材作為呈現科學史的載體，需與教學內容相統一，Leite量表在維度5關注科學史與教材內容的一致性。以“光合作用原理”為例，2019版教材中關于“光合作用原理”的內容通過“正文→思考與討論→練習與應用”多欄目配合的遞進形式立體呈現[ 7 ]。教材開篇首先呈現光合作用的反應式（概念），隨即通過“思考與討論”當中的科學史實驗，基于證據得出“光合作用產生的O2來自水，同時O2的產生和糖類的合成不是同一個化學反應，而是分階段進行的”，此過程通過證據鏈環環相扣，對學生科學思維和科學探究能力的提升具有積極作用。之后緊接著通過正文科學史內容呈現講授了暗反應中CO2是如何轉變為糖類的，隨后在P106“練習與應用”第1題、第2題反饋涉及的科學史內容。因此，新教材在呈現史料內容的同時，對學習活動、學生認知反饋都進行了整體的設計，這是2004版教材所不具有的。除此以外，DNA的復制也有類似的安排：在節首頁“問題探討”通過“核酸的分子結構”論文節選提出DNA復制的一種可能性機制，隨后“思考討論”進行了“證明DNA半保留復制的實驗”，正文講授DNA復制的過程，最后在P56“練習與應用”第3題和P62“復習與提高”第2題對科學史內容進行反饋。

2.3? 科學家范圍的拓寬——從個體到群體

重大的科學成果都是科學家共同的智慧結晶，Leite量表關注科學演變涉及的個人或群體，表3顯示，涉及科學家群體的研究，從2004版教材的17處增加至2019版教材的23處。例如對生物膜結構的探索歷程經歷了從成分到結構的演變，其中有歐文頓（膜是由脂質組成的）、羅伯特森（生物膜靜態結構）個人的貢獻，更多的是多人合作的結果，如戈特和格倫德爾（細胞膜中的磷脂排列為連續的兩層）、丹尼利和戴維森（細胞膜還附著有蛋白質）、桑格和尼克森（流動鑲嵌模型）等，而整個探究歷程也是科學團隊的智慧結晶。我國不少貢獻也是科學家團隊合作的結果，如重新設計合成的釀酒酵母染色體，世界上第一個人工合成蛋白質結晶牛胰島素等。類似內容非常多，在此不一一例舉。這些內容的變化，無形中讓學生感受到了團隊合作的重要性，有助于培養學生的團隊意識和團隊合作精神。

3? 新人教版必修教材中科學史素材的使用策略

3.1? 著眼教科書的編寫意圖，系統理解和把握科學史內容

作為高中生物學課程的重要組成部分，科學史不僅記錄了科學家探索相關原理、機制和技術發展的過程，也展示了他們進行科學研究的縝密思考和創新方法。

比如，2019版教材在“酶的本質”和“光合作用的原理”中都出現了大量的科學家及其探究實驗，若將這些實驗探究過程貫穿于教學過程中，無疑能夠充分體現科學史素材的教學價值。表4以“酶的本質”為例，介紹本教學環節如何綜合運用教材各欄目科學史的內容，從而系統理解和把握酶的本質。

3.2? 合理利用教材中的科學史內容，促進學生學科核心素養的提升

生物科學史包含了生物科學的發展、科學研究的方法，是提高學生學科素養的生動素材。如物質跨膜運輸一節內容中，就水分子的跨膜運輸方式，2004版教材中直接歸類為自由擴散，而新教材中表述為“過去人們普遍認為，水分子是通過自由擴散進出細胞的，但后來研究表明，水分子更多是借助細胞膜上的水通道蛋白進出細胞”。此種情況下，科學史便成為最有利的證據，通過對“人類對通道蛋白的探索歷程”這一史實學習，幫助學生形成結構與功能相適應的生命觀念。孟德爾對分離現象和自由組合現象的解釋和驗證，是科學思維的高度體現，通過“遺傳因子的發現”章節的教學，不僅僅是讓學生會做遺傳題目，更重要的是通過分析孟德爾的雜交實驗，讓學生理解得出這些重要結論的邏輯過程，體會和感悟科學家的思維過程，從而形成運用科學思維方法認識事物、解決問題的能力。科學探究是提高學生科學素養的必要途徑，必修2新教材中存在豐富的科學探究史實，如摩爾根曾對薩頓提出的基因位于染色體上的學說持懷疑態度，但通過潛心研究和科學的探究最終改變了自己的看法；摩爾根從質疑出發，通過設計巧妙的實驗，最終證明了基因位于染色體上，體現了科學探究的一般程序，同時也讓學生體會到了摩爾根的質疑精神、探究思想和創新精神[ 8 ]。新人教版教材的科學史內容還注重社會責任核心素養的培養，如必修1新教材中新增內容“骨髓移植與中華骨髓庫”，體現科技成果造福人類的同時，滲透了關愛生命、健康生活的社會責任。

3.3? 理解教材科學史內容的設計，拓展自己的教學思路

由于教材篇幅有限，教材中科學史的部分內容沒有呈現。因此，教師在實際教學中可以根據教學內容的需要，豐富相關科學史資料，拓展自己的教學思路。比如，細胞學說的建立，其中主要涉及到維薩里敢于挑戰當時解剖界的權威人物蓋倫和沖破封建神學的相關史料，由于課本中未提及維薩里的相關背景材料，教師可以適當補充或者讓學生課前進行資料搜集，使學生在對維薩里有更深層次的了解之上，感受科學家的批判性思維。

根據表1統計，新版教材中明顯增加了我國科學家參與或獨立完成的科學研究，這些科學史內容的增加，不僅讓學生感受到我國科技的飛速發展，而且便于弘揚社會主義核心價值觀，如必修2新教材“科學家訪談”介紹了袁隆平院士傾注畢生心血的雜交水稻，最終“讓所有人遠離饑餓”。課外閱讀欄目也介紹了我國多項科技成就，如單細胞基因組測序等。這些內容既激發了學生的興趣，又增進了學生的愛國情懷，體現了“道路自信”和“制度自信”。

教師是教材的使用者，需要加強對教科書的解讀，領會教材編制的編寫意圖，這樣，才能讓課堂獨具特色，讓學生獲益的同時，也促進了教師自身的專業發展。

參考文獻：

［1］ 人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.普通高中實驗教科書：生物：必修1分子與細胞[ M].北京：人民教育出版社，2007.

［2］ 人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.普通高中實驗教科書：生物學：必修1分子與細胞[ M].北京：人民教育出版社，2019.

［3］ 人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.普通高中實驗教科書：生物：必修2遺傳與進化[ M].北京：人民教育出版社，2007.

［4］ 人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心.普通高中實驗教科書：生物學：必修2遺傳與進化[ M].北京：人民教育出版社，2019.

［5］ 馬勇軍.國外對科學教材中融入科學史的研究評介[J].外國中小學教育.2006（1）：37-40.

［6］ 羅聰.理性思維視角下高中生物（人教版）中科學史內容分析[D].鄭州：河南大學，2019.

［7］ 丁兆春，田洪民.注重生物科學史教學 提升生物學學科核心素養：以新版《生物學·必修1·分子與細胞》為例[J].中學生物教學，2019（12）：33-35.

［8］ 趙占良.高中生物學必修2《遺傳與進化》模塊的教學建議.[J].生物學教學，2020（8）：4-6.