比較分析新人教版高中生物學(xué)必修教材中科學(xué)史內(nèi)容

張文娟

摘? ?要：通過Laurinda Leite科學(xué)史分析量表比較分析兩版高中生物學(xué)必修教材中科學(xué)史內(nèi)容，結(jié)合分析探討新人教版必修教材中科學(xué)史素材的使用策略，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：生物科學(xué)史；Laurinda Leite科學(xué)史分析量表；必修教材

科學(xué)史是高中生物學(xué)教材中的重要組成部分，科學(xué)史內(nèi)容的設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)會(huì)影響學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師大多依靠教科書中的科學(xué)史資料呈現(xiàn)方式進(jìn)行講授，并未對(duì)科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行梳理和挖掘。因此，通過科學(xué)的分析方法Laurinda Leite科學(xué)史分析量表對(duì)科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行梳理，有助于學(xué)生了解科學(xué)史內(nèi)涵，有助教師對(duì)學(xué)生科學(xué)觀念、科學(xué)思維的培養(yǎng)。

1? 教材中科學(xué)史內(nèi)容的分布

2019版的高中生物學(xué)新教材必修模塊包括《分子與細(xì)胞·必修1》和《遺傳與進(jìn)化·必修2》。新教材中科學(xué)史內(nèi)容的分布如表1所示。

2? 參照Leite量表對(duì)教材中科學(xué)史內(nèi)容的分析

Leite量表作為目前普遍使用的一種分析工具[ 5 ]，對(duì)生物學(xué)教材中科學(xué)史內(nèi)容分析具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其內(nèi)容如表2所示。

結(jié)合Leite量表和2019版教材的編寫實(shí)際，表3對(duì)兩版教材中相關(guān)子維度進(jìn)行了比較分析。

2.1? 科學(xué)史內(nèi)容的數(shù)量和呈現(xiàn)方式的變化

表3比較分析發(fā)現(xiàn)，與2004版教材相比，2019版教材中科學(xué)演變的類型、科學(xué)史內(nèi)容選材等出現(xiàn)頻次都有所增加。特別如表1所呈現(xiàn)，新教材更新和新增了大量的科學(xué)史內(nèi)容，既有新技術(shù)的展示，又有新方法的運(yùn)用，緊跟科技發(fā)展的脈搏，體現(xiàn)了教材的時(shí)代性，增強(qiáng)了學(xué)生的體驗(yàn)感。在科學(xué)史內(nèi)容欄目設(shè)置上，2004版教材中科學(xué)史內(nèi)容主要出現(xiàn)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(xué)·技術(shù)·社會(huì)、練習(xí)與應(yīng)用等欄目以立體的方式呈現(xiàn)，表現(xiàn)出多樣化。

2.2? 科學(xué)史內(nèi)容從單一呈現(xiàn)到立體呈現(xiàn)

教材作為呈現(xiàn)科學(xué)史的載體，需與教學(xué)內(nèi)容相統(tǒng)一，Leite量表在維度5關(guān)注科學(xué)史與教材內(nèi)容的一致性。以“光合作用原理”為例，2019版教材中關(guān)于“光合作用原理”的內(nèi)容通過“正文→思考與討論→練習(xí)與應(yīng)用”多欄目配合的遞進(jìn)形式立體呈現(xiàn)[ 7 ]。教材開篇首先呈現(xiàn)光合作用的反應(yīng)式（概念），隨即通過“思考與討論”當(dāng)中的科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，基于證據(jù)得出“光合作用產(chǎn)生的O2來自水，同時(shí)O2的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的”，此過程通過證據(jù)鏈環(huán)環(huán)相扣，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的提升具有積極作用。之后緊接著通過正文科學(xué)史內(nèi)容呈現(xiàn)講授了暗反應(yīng)中CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?，隨后在P106“練習(xí)與應(yīng)用”第1題、第2題反饋涉及的科學(xué)史內(nèi)容。因此，新教材在呈現(xiàn)史料內(nèi)容的同時(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)生認(rèn)知反饋都進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)，這是2004版教材所不具有的。除此以外，DNA的復(fù)制也有類似的安排：在節(jié)首頁(yè)“問題探討”通過“核酸的分子結(jié)構(gòu)”論文節(jié)選提出DNA復(fù)制的一種可能性機(jī)制，隨后“思考討論”進(jìn)行了“證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)”，正文講授DNA復(fù)制的過程，最后在P56“練習(xí)與應(yīng)用”第3題和P62“復(fù)習(xí)與提高”第2題對(duì)科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行反饋。

2.3? 科學(xué)家范圍的拓寬——從個(gè)體到群體

重大的科學(xué)成果都是科學(xué)家共同的智慧結(jié)晶，Leite量表關(guān)注科學(xué)演變涉及的個(gè)人或群體，表3顯示，涉及科學(xué)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(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程經(jīng)歷了從成分到結(jié)構(gòu)的演變，其中有歐文頓（膜是由脂質(zhì)組成的）、羅伯特森（生物膜靜態(tài)結(jié)構(gòu)）個(gè)人的貢獻(xiàn)，更多的是多人合作的結(jié)果，如戈特和格倫德爾（細(xì)胞膜中的磷脂排列為連續(xù)的兩層）、丹尼利和戴維森（細(xì)胞膜還附著有蛋白質(zhì)）、桑格和尼克森（流動(dòng)鑲嵌模型）等，而整個(gè)探究歷程也是科學(xué)團(tuán)隊(duì)的智慧結(jié)晶。我國(guó)不少貢獻(xiàn)也是科學(xué)家團(tuán)隊(duì)合作的結(jié)果，如重新設(shè)計(jì)合成的釀酒酵母染色體，世界上第一個(gè)人工合成蛋白質(zhì)結(jié)晶牛胰島素等。類似內(nèi)容非常多，在此不一一例舉。這些內(nèi)容的變化，無形中讓學(xué)生感受到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3? 新人教版必修教材中科學(xué)史素材的使用策略

3.1? 著眼教科書的編寫意圖，系統(tǒng)理解和把握科學(xué)史內(nèi)容

作為高中生物學(xué)課程的重要組成部分，科學(xué)史不僅記錄了科學(xué)家探索相關(guān)原理、機(jī)制和技術(shù)發(fā)展的過程，也展示了他們進(jìn)行科學(xué)研究的縝密思考和創(chuàng)新方法。

比如，2019版教材在“酶的本質(zhì)”和“光合作用的原理”中都出現(xiàn)了大量的科學(xué)家及其探究實(shí)驗(yàn)，若將這些實(shí)驗(yàn)探究過程貫穿于教學(xué)過程中，無疑能夠充分體現(xiàn)科學(xué)史素材的教學(xué)價(jià)值。表4以“酶的本質(zhì)”為例，介紹本教學(xué)環(huán)節(jié)如何綜合運(yùn)用教材各欄目科學(xué)史的內(nèi)容，從而系統(tǒng)理解和把握酶的本質(zhì)。

3.2? 合理利用教材中的科學(xué)史內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升

生物科學(xué)史包含了生物科學(xué)的發(fā)展、科學(xué)研究的方法，是提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的生動(dòng)素材。如物質(zhì)跨膜運(yùn)輸一節(jié)內(nèi)容中，就水分子的跨膜運(yùn)輸方式，2004版教材中直接歸類為自由擴(kuò)散，而新教材中表述為“過去人們普遍認(rèn)為，水分子是通過自由擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的，但后來研究表明，水分子更多是借助細(xì)胞膜上的水通道蛋白進(jìn)出細(xì)胞”。此種情況下，科學(xué)史便成為最有利的證據(jù)，通過對(duì)“人類對(duì)通道蛋白的探索歷程”這一史實(shí)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。孟德爾對(duì)分離現(xiàn)象和自由組合現(xiàn)象的解釋和驗(yàn)證，是科學(xué)思維的高度體現(xiàn)，通過“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”章節(jié)的教學(xué)，不僅僅是讓學(xué)生會(huì)做遺傳題目，更重要的是通過分析孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解得出這些重要結(jié)論的邏輯過程，體會(huì)和感悟科學(xué)家的思維過程，從而形成運(yùn)用科學(xué)思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決問題的能力。科學(xué)探究是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的必要途徑，必修2新教材中存在豐富的科學(xué)探究史實(shí)，如摩爾根曾對(duì)薩頓提出的基因位于染色體上的學(xué)說持懷疑態(tài)度，但通過潛心研究和科學(xué)的探究最終改變了自己的看法；摩爾根從質(zhì)疑出發(fā)，通過設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)驗(yàn)，最終證明了基因位于染色體上，體現(xiàn)了科學(xué)探究的一般程序，同時(shí)也讓學(xué)生體會(huì)到了摩爾根的質(zhì)疑精神、探究思想和創(chuàng)新精神[ 8 ]。新人教版教材的科學(xué)史內(nèi)容還注重社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，如必修1新教材中新增內(nèi)容“骨髓移植與中華骨髓庫(kù)”，體現(xiàn)科技成果造福人類的同時(shí)，滲透了關(guān)愛生命、健康生活的社會(huì)責(zé)任。

3.3? 理解教材科學(xué)史內(nèi)容的設(shè)計(jì)，拓展自己的教學(xué)思路

由于教材篇幅有限，教材中科學(xué)史的部分內(nèi)容沒有呈現(xiàn)。因此，教師在實(shí)際教學(xué)中可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，豐富相關(guān)科學(xué)史資料，拓展自己的教學(xué)思路。比如，細(xì)胞學(xué)說的建立，其中主要涉及到維薩里敢于挑戰(zhàn)當(dāng)時(shí)解剖界的權(quán)威人物蓋倫和沖破封建神學(xué)的相關(guān)史料，由于課本中未提及維薩里的相關(guān)背景材料，教師可以適當(dāng)補(bǔ)充或者讓學(xué)生課前進(jìn)行資料搜集，使學(xué)生在對(duì)維薩里有更深層次的了解之上，感受科學(xué)家的批判性思維。

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)，新版教材中明顯增加了我國(guó)科學(xué)家參與或獨(dú)立完成的科學(xué)研究，這些科學(xué)史內(nèi)容的增加，不僅讓學(xué)生感受到我國(guó)科技的飛速發(fā)展，而且便于弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀，如必修2新教材“科學(xué)家訪談”介紹了袁隆平院士?jī)A注畢生心血的雜交水稻，最終“讓所有人遠(yuǎn)離饑餓”。課外閱讀欄目也介紹了我國(guó)多項(xiàng)科技成就，如單細(xì)胞基因組測(cè)序等。這些內(nèi)容既激發(fā)了學(xué)生的興趣，又增進(jìn)了學(xué)生的愛國(guó)情懷，體現(xiàn)了“道路自信”和“制度自信”。

教師是教材的使用者，需要加強(qiáng)對(duì)教科書的解讀，領(lǐng)會(huì)教材編制的編寫意圖，這樣，才能讓課堂獨(dú)具特色，讓學(xué)生獲益的同時(shí)，也促進(jìn)了教師自身的專業(yè)發(fā)展。

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