以生物科学史培养学生学科核心素养的应用研究
摘要：当前生物科学史在教学中的应用正处于困境中，多数教师和学生认为其和教学关系不够密切，对教学辅助作用有限。本文基于新课标背景，探讨生物科学史对于培养高中生物学学科核心素养的重要作用。以“细胞膜的结构与功能”为例，总结生物科学史在突出教学重点、辅助教学、进行主线教学、设计课堂习题等方面的有效策略，引导学生树立生命观念、锻炼科学思维能力、体验科学探究过程、承担社会责任，从而塑造正确的价值观、必备品格和关键能力。
关键词：生物科学史；生物学学科核心素养；有效策略
文章编号：1003-7586（2024）04-0046-04中图分类号：G633.91文献标识码：B
在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）中阐述了学科核心素养是学生通过学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四部分。学生通过生物学课程学习，能运用生命观念认识生命现象，在探索生命规律中逐步形成科学思维，掌握科学方法，体会科学价值，培养科学态度和科学精神，学会用生物学相关知识解决生产生活中的问题，形成社会责任。同时在《课程标准》的教学建议中也提到，学习生物科学史能够使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质以及科学研究的方法，学习科学家们的科学精神，同时强调在教学中注重生物科学史的学习，利用好生物科学史资源。基于此，教师在生物学教学中，通过灵活运用生物科学史，可以有效培养并提升学生的学科核心素养。
1生物科学史对于培养学生核心素养的作用
生物学科学史在培养学生核心素养方面具有重要作用。首先，它可以通过展示科学家的创新精神和能力，激发学生的探究精神。通过对生物科学史的学习，学生可以了解到科学家是如何发现问题、提出假设并设计实验验证的，这有助于培养学生的探究意识和能力。其次，生物科学史可以帮助学生提高对生物学领域前沿技术和发展趋势的认识。通过对现代生物学的起源和发展过程的学习，学生可以了解到新技术和新理论在生物学中的应用和意义，这将增强他们对生物学领域发展的敏感性和认识深度。通过对科学实验和理论背后逻辑关系的分析，有助于学生更好地理解科学研究的严谨性和逻辑性，从而提高他们的逻辑思维能力。
2利用生物科学史培养学生学科核心素养的有效策略
2.1利用生物科学史突出教学重点，塑造学生的生命观念
《课程标准》要求学生在对生物学概念有较好理解的基础上，构建出生命观念，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。其中，结构与功能观是生命观念之一，同时也是其他生命观念的基础。生命体的结构与其功能相对应，这一理念贯穿于学习生物学知识的过程始终。通过运用生物科学史教学，跟随科学家的研究历程的足迹去学习，从而使枯燥的生物学知识变得有趣，帮助学生深入理解知识的本质，体会结构与功能观。
在讲“细胞膜的结构与功能”一节时，教师可把“细胞膜的发现史”作为课堂内容的重要资料引入教学，使之与教学内容相结合，突出课堂教学重点，帮助学生理解抽象的生物学知识。教师需要有意识地把细胞膜的功能与结构结合起来讲解，将结构与功能观贯穿整节课。细胞膜的主要成分是脂质、蛋白质和少量糖类。细胞膜的基本支架是由磷脂分子构成的双层磷脂膜。磷脂具有疏水性的脂肪酸尾部和亲水性的磷酸头部，这种特性赋予了细胞膜选择透过性的功能特点。磷脂双层形成了细胞膜的屏障作用，可以控制物质的进出。磷脂分子还可以通过翻转和扩散来调节细胞膜的流动性和稳定性，从而维持细胞内外环境之间的平衡。蛋白质则通过嵌入或与磷脂双分子层相互作用，实现了控制物质进出细胞、细胞信息交流等功能。教师可列举一些实例，如载体蛋白能够在细胞膜上运输离子和小分子物质，受体蛋白可以感知外部信号并转导到细胞内部，酶类蛋白在细胞膜上催化各种化学反应。有助于学生明白蛋白质的多样性和特定的空间结构使得细胞膜具有多种功能；糖蛋白是细胞膜上含有糖链的蛋白质，细胞膜外表面糖类分子形成的糖蛋白和细胞表面糖脂形成糖被，进而影响细胞的识别、黏附和免疫等功能。糖蛋白的糖链结构和分布对于细胞进行细胞间的信息交流起着重要的决定作用。这些不同的结构成分共同协作，实现了细胞膜的多样功能。通过将细胞膜的结构与功能相结合来讲解，使结构与功能观得到充分体现，帮助学生理解和认识细胞膜的结构和功能之间的密切关系，使学生的生命观念得到了提升。细胞膜的结构与功能相互关系如图1所示。
2.2利用生物科学史辅助教学，培养学生的科学思维
在探究细胞膜的成分环节，通过欧文顿细胞膜物质通透性实验推断出细胞膜是由脂溶性物质组成的。教师据此可提出问题：在甘油酯和磷脂当中，哪一个才是细胞膜的成分？首先让学生了解磷脂分子的基本结构，包括头部和尾部，以及这些部分的