核心素養(yǎng)視域下高中生物學(xué)科學(xué)史教學(xué)科學(xué)教育界通常把科學(xué)史(History)、科學(xué)哲學(xué)(Philosophy)和科學(xué)教學(xué)(Scienceteaching)合并簡稱為HPS，并廣泛認(rèn)為HPS具有幫助學(xué)生提升批判性思維技能、準(zhǔn)確理解學(xué)科內(nèi)容和科學(xué)本質(zhì)等多方面的突出教育價值。在新課標(biāo)、新教材的背景下，教師如能對教材中科學(xué)史的教學(xué)價值、教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略等有新認(rèn)識與新應(yīng)用，將有助于更好地實現(xiàn)落實立德樹人根本任務(wù)、發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。一、教材中科學(xué)史內(nèi)容的編排特點在2017年版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)的指引下，各版本高中生物學(xué)教材都非常重視安排相關(guān)科學(xué)史教學(xué)的內(nèi)容。本文以2019年人民教育出版社出版的普通高中生物學(xué)教材（以下簡稱“教材”）為例，對教材中相關(guān)科學(xué)史內(nèi)容的安排做了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)教材中科學(xué)史教學(xué)內(nèi)容的編排具有以下三個鮮明特點。一是數(shù)量眾多、形式多樣。教材中共有涉及科學(xué)史的內(nèi)容58處，包括教材正文，文后的“問題探討”“思考與討論”等課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，以及“科學(xué)家的故事”“科學(xué)·技術(shù)·社會”“生物科技進(jìn)展”“生物科學(xué)史話”“資料卡”等補(bǔ)充閱讀材料?？茖W(xué)史內(nèi)容約占全套教材篇幅的1/3，充分體現(xiàn)了教材編寫者凸顯科學(xué)發(fā)展史主線、開拓學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的編寫意圖。二是學(xué)科育人、價值豐富。教材中涉及科學(xué)史教學(xué)的每一個素材都不同程度地體現(xiàn)了發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)和全面育人的功能。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)不同類型的科學(xué)史素材，了解科學(xué)家做研究的思路和方法，感悟科學(xué)精神，理解科學(xué)的本質(zhì)，關(guān)注科學(xué)技術(shù)與社會的關(guān)系，形成正確的科學(xué)態(tài)度。三是展現(xiàn)成果、堅定自信。與過去的教材相比，新的教材中反映我國現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)家和前沿科技成就的內(nèi)容明顯增多，這些內(nèi)容有利于學(xué)生了解我國科技快速發(fā)展的情況及成就，厚植家國情懷，堅定“四個自信”。二、核心素養(yǎng)視域下科學(xué)史教學(xué)的新視角要更好地用好教材，充分發(fā)揮教材中科學(xué)史內(nèi)容的教育價值，教師在備課和教學(xué)過程中需要具備以下三個新視角。（一）價值視角：聚焦核心素養(yǎng)理解科學(xué)的歷史和本質(zhì)，有助于科學(xué)精神的培育、科學(xué)思維習(xí)慣的養(yǎng)成，提高科學(xué)素養(yǎng)?；诖耍滩倪M(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化科學(xué)史的內(nèi)容，補(bǔ)充、更新了反映當(dāng)前生命科學(xué)和生物學(xué)前沿領(lǐng)域重大進(jìn)展的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)中明確了核心素養(yǎng)是學(xué)生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)，教師在開展科學(xué)史教學(xué)前，應(yīng)聚焦課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心素養(yǎng)要求，基于學(xué)生思維發(fā)展的特點，關(guān)聯(lián)單元中相關(guān)知識與技能的學(xué)習(xí)，將科學(xué)史教育目標(biāo)有機(jī)融入單元教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生通過生物學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，形成正確的生命觀念，提升科學(xué)思維與科學(xué)探究能力，強(qiáng)化社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)精神，真正具備解決生產(chǎn)生活問題的本領(lǐng)。在開展科學(xué)史教學(xué)時，教師應(yīng)完成三個轉(zhuǎn)變：一是由過去注重用科學(xué)史實作為事實去支撐概念理解向進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生螺旋建構(gòu)“次位概念→重要概念→大概念”知識體系的轉(zhuǎn)變，注重發(fā)展學(xué)生的生命觀念素養(yǎng)；二是改變陳舊的“教學(xué)即傳遞”的觀念，由側(cè)重對科學(xué)實驗的器材、方法、結(jié)果和結(jié)論的機(jī)械記憶向創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、分析結(jié)果、得出結(jié)論轉(zhuǎn)變，以此幫助學(xué)生體驗科學(xué)過程、感悟科學(xué)方法、理解科學(xué)本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神；三是由忽視科學(xué)史背后人文精神的挖掘向重視組織開展對科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神的討論交流轉(zhuǎn)變，以此幫助學(xué)生形成正確的價值觀和社會責(zé)任感，影響學(xué)生的精神世界。（二）理念視角：促進(jìn)深度學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程?？茖W(xué)史教學(xué)不僅兼具學(xué)科性、科學(xué)性，還具有鮮明的故事性和思想性。深度學(xué)習(xí)理念可作為優(yōu)化教學(xué)的新視角運(yùn)用于科學(xué)史教學(xué)中，從而更好地體現(xiàn)科學(xué)史獨特的育人價值。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主參與、過程體驗和教學(xué)生成，教師在教學(xué)中應(yīng)注重對教材中的科學(xué)史內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化、活化和深化，使抽象的教學(xué)內(nèi)容變得生動、具體，在適切的氛圍中完善學(xué)生對科學(xué)史實背后的實驗動機(jī)、實驗思路和實驗結(jié)果等問題的認(rèn)識與思考，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識與現(xiàn)實生活之間的聯(lián)系，并嘗試在自身經(jīng)驗和科學(xué)史實兩者之間建立鏈接，體驗人類科學(xué)知識的創(chuàng)生過程。在深度學(xué)習(xí)理念指導(dǎo)下，學(xué)生在完成科學(xué)史學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中可以建構(gòu)知識框架、發(fā)展高階思維，提升想象力和創(chuàng)新能力，塑造良好的精神品質(zhì)。（三）技術(shù)視角：營造畫面感課堂的畫面感是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中基于知識理解產(chǎn)生的豐富想象和生動表征的一種學(xué)習(xí)狀態(tài)，是學(xué)生理解新知識、加工新知識并獲得知識意義的學(xué)習(xí)過程。同一主題下的科學(xué)史內(nèi)容存在前后銜接、螺旋上升的邏輯關(guān)系，具有較好的系統(tǒng)性。但教材因篇幅所限，往往只能選取部分主要史實資料，導(dǎo)致教材中的科學(xué)史內(nèi)容較難實現(xiàn)橫向、縱向的貫通；科學(xué)史內(nèi)容多數(shù)是以陳述性語言介紹科學(xué)家的個人情況、實驗結(jié)果和實驗結(jié)論，對教師活化教材中的科學(xué)史內(nèi)容，做到“用教材教”提出了較大的挑戰(zhàn)。還有些教師把科學(xué)史內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)主要落在要求學(xué)生記憶相關(guān)的時間、人物、事件及影響上，學(xué)生的學(xué)習(xí)僅停留在表層。要想讓科學(xué)史教學(xué)的課堂生動起來，教師可通過補(bǔ)充科學(xué)家相關(guān)的圖片和視頻等素材，用講故事的手法介紹史實資料，營造經(jīng)驗與知識互通、情感與理智交融的課堂畫面，引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)家的研究方法，挖掘其中所蘊(yùn)含的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，激發(fā)師生心靈碰撞，共同感悟如何正確看待人生得失、挫折與名利。一幅幅學(xué)習(xí)過程與成長意義相關(guān)聯(lián)的生動圖景，讓學(xué)生透過科學(xué)史的生動性和故事性，自主發(fā)現(xiàn)其中的科學(xué)性和思想性，因讀科學(xué)史而明智。三、核心素養(yǎng)視域下科學(xué)史教學(xué)的新策略（一）基于專家型學(xué)習(xí)的知識框架建構(gòu)專家型學(xué)習(xí)就是像專家一樣應(yīng)對新問題、處理新任務(wù)的學(xué)習(xí)過程，“就新知識本身的組織來形成新結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)過程”是其主要特征，“預(yù)先確立思維發(fā)展目標(biāo)，然后采用某種方法，促使新手像專家一樣思考的特征塑造”是進(jìn)行專家型學(xué)習(xí)的有效方法。高中學(xué)生已具備一定的知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗，具有活躍的思維意識，這為在科學(xué)史教學(xué)中開展專家型學(xué)習(xí)提供了充分的條件。以“光合作用暗反應(yīng)”這一教學(xué)內(nèi)容為例。教材陳述了卡爾文發(fā)現(xiàn)暗反應(yīng)時實驗的方法及結(jié)果，教學(xué)時，部分教師將反應(yīng)的場所、過程、條件、物質(zhì)變化和能量變化、與光反應(yīng)的聯(lián)系等作為教學(xué)重點，只強(qiáng)調(diào)知識內(nèi)容的記憶，這與核心素養(yǎng)的培育要求有較大的距離。為真正實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育，可引入專家型學(xué)習(xí)策略，利用科學(xué)史教學(xué)建構(gòu)暗反應(yīng)的知識框架。【課例1】卡爾文發(fā)現(xiàn)暗反應(yīng)的過程教師逐步呈現(xiàn)以下資料：卡爾文和同事利用帶有標(biāo)記的和小球藻等材料，通過控制光照和反應(yīng)時間，采用紙層析法分離光合產(chǎn)物等方法，推測暗反應(yīng)的生化過程。項目自1945年起用了近十年時間，參與人數(shù)達(dá)300多人，消耗了5噸濾紙。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①光照處理時長不同，結(jié)果不一樣。光照處理30秒，檢測到帶標(biāo)記的化合物有很多種；光照處理5秒，檢測到帶標(biāo)記的化合物主要是和；把光照處理時間縮短至幾分之一秒，檢測到90％的放射性出現(xiàn)在一種中。②卡爾文開始時猜測起始受體是，但一直找不到，后來發(fā)現(xiàn)參與循環(huán)。③卡爾文不斷改變條件繼續(xù)實驗：當(dāng)光照強(qiáng)度和供應(yīng)皆適宜，發(fā)現(xiàn)和濃度很快飽和并保持穩(wěn)定；光照正常但停止供應(yīng)，的濃度急速降低，而的濃度急速升高；供應(yīng)正常但停止光照，的濃度急速升高，而的濃度急速降低。請學(xué)生閱讀資料后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：（1）卡爾文應(yīng)用同位素標(biāo)記法研究暗反應(yīng)過程，怎么檢測產(chǎn)物？這種方法有何優(yōu)點？（2）資料②中，為什么卡爾文最開始猜想的起始受體是？（3）先嘗試寫出固定的反應(yīng)式，再嘗試建構(gòu)暗反應(yīng)的概念模型。（4）科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度是寶貴的精神財富，通過學(xué)習(xí)以上科學(xué)史實，你有何感悟？本課例中，學(xué)生以整合的、情境化的、有邏輯的科學(xué)史資料為學(xué)習(xí)載體，基于生物學(xué)史實和證據(jù)進(jìn)行分析和推理，最終獲得新知識，把科學(xué)史中分散的知識點關(guān)聯(lián)整合成縱橫交錯的立體知識網(wǎng)——暗反應(yīng)概念模型，為知識的融會貫通打下扎實基礎(chǔ)。（二）基于高階思維的關(guān)鍵能力培養(yǎng)高階思維能力是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力，它在教學(xué)目標(biāo)分類中表現(xiàn)為分析、綜合、評價和創(chuàng)造，它是一種認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力。以“孟德爾一對相對性狀的雜交實驗”這一教學(xué)內(nèi)容為例。有的教師習(xí)慣于將教學(xué)重點放在解題應(yīng)用上，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)停留在遺傳規(guī)律的表層理解和機(jī)械記憶上，未能領(lǐng)悟孟德爾的實驗過程，難以深入理解體會“假說—演繹法”這一經(jīng)典科學(xué)思維方法的奧妙。為真正實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生高階思維的目標(biāo)，教師可設(shè)計四種類型的高質(zhì)量問題：一是預(yù)測性問題，如“你估計會得到什么樣的實驗結(jié)果？”；二是原理性問題，如“你預(yù)測的理論證據(jù)是什么？”；三是結(jié)果性問題，如“對于這一實驗結(jié)果，你認(rèn)為可能原因是什么？”；四是方向性問題，如“如果研究要繼續(xù)開展，你的思路在哪里？”

【課例2】孟德爾一對相對性狀的雜交實驗教師逐一呈現(xiàn)問題串，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析與表達(dá)：①孟德爾為什么想做雜交實驗？②雜交實驗在選材上要注意什么？③雜交實驗要怎么操作？④高莖豌豆與矮莖豌豆雜交，你預(yù)期結(jié)果如何？你是基于什么理論作以上預(yù)期的？⑤子一代全為高莖豌豆，與原來的預(yù)測是否相符？要將實驗進(jìn)行下去，有哪些思路？⑥高莖豌豆與矮莖豌豆反交，子一代仍全為高莖豌豆，實驗如何推進(jìn)？⑦子一代自交，出現(xiàn)787∶277的結(jié)果，與預(yù)期有什么不同？⑧出現(xiàn)以上結(jié)果后，你如何繼續(xù)研究？⑨如何從7對性狀實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)規(guī)律？⑩怎么解釋子二代的表現(xiàn)型比例為3∶1？怎么驗證以上解釋是否正確？如何總結(jié)現(xiàn)象，形成定律？本課例中，學(xué)生沿著孟德爾實驗設(shè)計思路，借助任務(wù)驅(qū)動和問題導(dǎo)向，在鮮活而有溫度的活動和理智與情感共在的情境中體驗、感知和思考，嘗試提出結(jié)論，分享自己的觀點，評價他人觀點，從而提升演繹推理能力、批判性思維能力、辯證思維能力和表達(dá)能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)從被動走向主動，養(yǎng)成“懷疑是審視的出發(fā)點，實證是判斷的尺度，邏輯是思維的武器”的思維品質(zhì)，實現(xiàn)科學(xué)思維素養(yǎng)的發(fā)展。（三）基于身份代入，“像科學(xué)家一樣思考”

在知識本位和應(yīng)試教育的觀念下，知識僅作為“展品”展現(xiàn)在學(xué)生面前，教學(xué)也只能是“頸部以上”冷冰冰的理智活動，與新課標(biāo)倡導(dǎo)的“全身心積極參與”教學(xué)理念出現(xiàn)了背離。因此，教師需充分利用科學(xué)史本身具有豐富文化敏感性和文化包容性的特點，引導(dǎo)學(xué)生用身份代入的方法去學(xué)習(xí)科學(xué)史，以全身心投入的狀態(tài)，用科學(xué)家視角去感悟科學(xué)家的思路和方法，生動理解科學(xué)實驗的原則要求與其中蘊(yùn)含的科學(xué)本質(zhì)，沉浸體驗科學(xué)家的痛苦或欣喜，汲取科學(xué)史促進(jìn)人的能力、精神和思想發(fā)展的力量。以“胰島素發(fā)現(xiàn)歷史”教學(xué)為例?！菊n例3】重走“胰島素發(fā)現(xiàn)歷史”

教師逐一呈現(xiàn)以下資料，引導(dǎo)學(xué)生思考與交流：①糖尿病是一種古老的疾病，在19世紀(jì)之前一直找不到有效的治療方法；②第一次世界大戰(zhàn)前后，已有實驗室初步證明胰腺的粗提取物能夠降低血糖，但未能分離提純出相關(guān)物質(zhì)；③1920年10月，班廷從一篇剛發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中獲知：外科手術(shù)結(jié)扎胰腺導(dǎo)管，分泌消化酶的腺泡細(xì)胞會慢慢萎縮死亡，而調(diào)節(jié)血糖的胰島細(xì)胞卻安然無恙。你將如何設(shè)計實驗證明胰腺提取液有降低血糖的作用？④班廷向麥克萊德教授尋找合作和借用實驗室，但開始被拒絕。如果是你，你會怎么辦？⑤麥克萊德經(jīng)不起班廷長時間的軟磨硬泡，答應(yīng)借出實驗室并指派學(xué)生貝斯特當(dāng)助手。實驗過程中，結(jié)果與預(yù)期嚴(yán)重脫節(jié)，班廷變賣家產(chǎn)繼續(xù)投入實驗，直到實驗到第92號模型狗，實驗才見效。從中你得到了哪些啟發(fā)？⑥麥克萊德自己也不擅長蛋白質(zhì)的提純，你有什么辦法嗎？⑦實驗過程如何優(yōu)化（獲取實驗所需的胰腺、使胰蛋白酶失活、更簡捷地驗證提取液降血糖作用）？⑧班廷和貝斯特甚至嘗試給自己注射粗提液以觀察人體的反應(yīng)，從中，你有何感悟？⑨1922年5月，麥克萊德代表研究團(tuán)隊發(fā)布實驗報告。第二年，瑞典皇家科學(xué)院授予班廷和麥克萊德諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎，參與者貝斯特、克里普卻榜上無名。如果是你，你會怎樣處理諾貝爾獎獎金？⑩班廷四人以每人1元的象征性價格，將胰島素專利轉(zhuǎn)讓給多倫多大學(xué)。對此，你得到了什么樣的啟發(fā)？在這一課例中，學(xué)生通過身份代入，設(shè)身處地地體驗科學(xué)家的探究與思考過程，與科學(xué)家進(jìn)行跨時空的對話，嘗試像科學(xué)家一樣思考問題，產(chǎn)生思維碰撞、情感共鳴和觀念交融，既感受到了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂趣，又體會到了科學(xué)研究的艱辛。這種學(xué)習(xí)方式既有利于學(xué)生養(yǎng)成正確的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和金錢觀，又有利于促進(jìn)學(xué)生知識、能力、情感、思想與價值的深度整合，幫助學(xué)生形成正確的價值觀和必備品格。總之，身份代入教學(xué)手法能使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中從離身走向具身、從被動走向主動、從知識的儲存走向知識的創(chuàng)生。（四）基于客觀溫情的理性把握要充分發(fā)揮好科學(xué)史教育對學(xué)生情感態(tài)度價值觀，特別是社會責(zé)任素養(yǎng)培育的作用，教師在教學(xué)過程中需要把握好三個平衡。第一，評價有溫度?！皯岩膳c批判”本是科學(xué)文化中重要的品質(zhì)之一，但在教學(xué)中，教師需要具備準(zhǔn)確的時空觀念和正確的價值導(dǎo)向，否則就有可能脫離特定的歷史條件和時代局限性，對科學(xué)家及其研究做出失之偏頗的評價，如“沃泰默是個偏執(zhí)不敢質(zhì)疑而錯失成功機(jī)會的人”“拉馬克提出的進(jìn)化論是錯誤的”等。這些狹隘的觀點往往會對認(rèn)識科學(xué)家開創(chuàng)性實驗的真正價值造成偏差，有悖于培育學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的初衷。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的開放性，深刻認(rèn)同“科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是一個不斷探索、不斷失敗、不斷突破、不斷前進(jìn)的過程”理念。總之，評述科學(xué)史時我們既要培育學(xué)生客觀理性的科學(xué)態(tài)度，又要強(qiáng)調(diào)“溫情與敬意”的科學(xué)情感。第二，愛國需理性。雖然新版教材反映我國科學(xué)家和科技成就的史實資料較舊版教材明顯增