摘要：高中生物学教学的目标是形成学生的生物学核心素养，以实现立德树人的教育目标。科学史教育有利于学生建构科学知识、掌握科学技能和方法、感悟科学发展过程中所蕴含科学精神，是实现三维教学目标良好素材。本文酶本质探索历程为例进行利用科学史达成生物学科核心素养目标研究。
关键词：科学史 核心素养 酶的本质
2018 年 1 月，教育部正式颁布了《普通高中生物学课程标准（ 2017 年版）》，在教学实践指导上进一步强调立德树人的教育任务，对生物学科教学过程提出生物学核心素养的培养要求，体现了生物学科的在中学阶段的育人价值，对高中生物学的学科建设和教学均提出了新的要求和挑战。生物学学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任四个方面《普通高中生物课程标准（实验）解读》指出生物科学史就是生物科学发生发展的相关历史，够展现生物科学产生和发展的过程，过程中的重大转折作用的事件，体现科学家们科学探索的思维过程和方法，以及生物学发展的逻辑和社会历史背景等。科学史是提高学生核心素养的良好素材。在高中生物教材中无论是必修还是选修都编排了大量的生物科学史，若在平时的教学中教师可以妥善将科学史应用于对学生的生物学科核心素养的培养。接下来笔者以《关于酶本质的探索》为例，试论基于生物科学史培养学生的生物学科核心素养。
斯帕兰札尼实验:将肉块放入小巧的金属笼内，然后让鹰把小笼子吞下去。过一段时间后，他把小笼子取出来，发现笼内的肉块不见了。
本节问题探讨展示斯帕兰札尼实验，并提问这个实验要解决什么问题？是什么物质使肉块消失？怎样才能证明你的推测？通过这三个问题的解决让学生知道在斯帕兰札尼之前，人类通过观察鸟类吞咽砂石的行为以及在体内发现的砂囊(gizzard)，普遍认为出鸟类的消化是经过砂石磨碎，物理消化的结果。斯帕兰札尼设实验目的是探究肉到底是被物理性消化的还是被化学性消化的。实验结果证明是被化学物质消化了。这个结果如何可以通过体外实验进一步证明。帮助学生形成科学需要有实验证据来支持，科学研究过程中需要批判性思维恰当选材是实验成功的关键因素之一等科学思维。
酿酒业的困扰：19世纪占欧洲经济重要地位的酿酒业出现了困扰科学界的问题，那就是酒经常变酸，许多化学家相信这是一个纯化学过程，与生命活动无关。
启示学生科学发展与生产生活息息相关，人人都有关注科学、技术和社会发展的社会责任。巴斯德、李比希实验:1857年，著名的法国微生物学家、化学家巴斯德通过显微镜观察发现酿酒中的发酵现象是由于酵母细胞的存在，认为在酵母细胞中存在一种活力物质用于催化发酵反应，但他认为活力物质只有在活细胞的参与下，才能发挥作用。德国化学家李比希却认为引起发酵的物质要在酵母细胞死亡裂解后才能发挥作用。两种观点争执不休。
两位科学家研究领域不同，生物学家巴斯德从生物的角度来分析问题的，化学家巴斯德从化学的角度来认识问题的。各执己见使他们争执不下，但他们争论焦点为后人的研究指明了方向。启示学生科学探究需要很多人共同研究探讨，形成科学探究精神。科学发展过程中出现争论是正常的也是有意义的，在科学探究过程中，不能只从自己的知识领域出发去认识问题，过于局限。看问题应以批判性思维看待问题，而是找到问题的焦点，并解决问题，这样才能有效的推动科学前进的步伐。
毕希纳实验：德国化学家毕希纳依据巴斯德、巴斯德的争论焦点，是糖变酒的物质到底是在活细胞内起作用还是细胞外进行实验。把酵母细胞放在石英砂中，加水搅拌，加压过滤，得到不含酵母细胞的提取液。在这些提取液中加入葡萄糖，一段时间出现气泡，糖液变成了酒。
实验结果与糖液中含有活酵母是一样的，说明不管是活酵母细胞还是死亡裂解后的酵母细胞中的物质都有发酵作用。毕希纳称这种物质为“酿酶”。
毕希纳关注科学发展重要问题，通过实验探究解决问题。启示学生每个人都有关注社会问题的责任。毕希纳虽然发现了酶的存在，但是酶的本质仍然是不解之谜。
萨姆纳实验：美国科学家萨姆纳从资料中得知刀豆种子中脲酶含量很高，于是决定从刀豆种子中提取纯酶。他尝试了各种方法，经历一次又一次的失败，终于在用丙酮作为溶剂的提取液中发现结晶，也就是脲酶，并用很多种方法证明了脲酶就是蛋白质。
在众人都只能推测酶的化学本质是蛋白质的时候，萨姆纳却选择用实验来证明。萨姆纳17岁时因为一场意外失去了左臂，花了9年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔奖。他的成功与选择“刀豆”作为实验材料有关，更重要的是他的实践精神，敢于与生命中遇到的苦难作斗争的精神。启示学生发现问题，并科学解决问题。
切赫和奥特曼实验：1980年代，美国科学家切赫和奥特曼分别从四膜虫的rRNA前体的加工和细菌的核糖核酸酶P复合物的研究中发现部分RNA也具有催化作用，从此酶的化学本质扩大到RNA，两人也因此获得1989年的诺贝尔化学奖。
奥特曼出身贫苦家庭，父亲是小杂货店店主，母亲是纺织厂工人，通过他刻苦学习，改变了自己的命运。两位科学家仍然健在，奥特曼多次到访中国做报告，受聘为复旦大学名誉教授。启示学生科学探究是无止境的，每个人都应保持不断探究的精神，科学和科学家都在我们身边，命运往往是掌握在自己手中。
酶本质探索科学史让学生看到酶被发现过程的本来面貌，学习了相关科学家的精神。最终通过对酶本质的认识，得出酶这个核心概念。也通过对这个科学史的学习，形成了科学探究、科学思维、社会责任等核心素养。在教学过程中可以尝试采用让学生进行角色扮演，导学案导学，问题串形式等方法进行教学。
教材中的科学史材料展示了科学发展的过程是曲折的，往往蕴含着科学家的理性思维方式和灵活多样的科学研究方法，体现了科学家的科学精神。科学过程中需要有很多人的智慧和付出，有争论、有失败、有错误，但这往往有其社会世代背景因素，现在我们看似简单的技术或者认知在一定的科学发展史时代背景下也许困难重重。新观点的提出，往往需要抛开迷信不畏权威的勇气，实验的成功需要科学思维、科学探究、不畏艰险持之以恒等精神来支撑。科学史中许科学家故事就是培养学生生物学科核心素养的良好范例。如欧文顿用了500多种化学物质进行了上万次实验，提出了膜是由脂质组成的科学探究精神。孟德尔杂交试验的成功有多方面的原因，例如合理选材、运用统计学方法、长时间进行研究，体现其严谨和执着、不学睿智。当然还有很多例子，每一个科学家的成功都绝非偶然。教师可以利用教材中的材料科学史引导学生学习生物，使他们从中获得启发，从而培养学生的生物学科核心素养。
在对科学史的学习过程中教师应妥善处理科学史材料，适当扩充。因为课本科学史材料往往精简，学生经常很难从材料直接了解科学发展过程，教师可以适当补充材料或者引导同学查阅资料，对于抽象过程应具体化，更要注重引导学生从时代背景去客观看待科学史。例如，艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验虽然发现DNA可以是R型活菌转化为S型细菌，但是当时的技术限制根本没有办法提纯到百分百，所以仍难很难完全推翻蛋白质是遗传物质的观点。
【1】何金萍. 基于生物科学史培养学生的生物学科核心素养r——以《降低化学反应活化能的酶》的教学为例[J]. 中学教学参考, 2018, 000(023):75-76.
【2】张锋. 新课标理念下高中生物学学科核心素养的教学渗透--以科学史资料的运用为例[J]. 福建教育, 2018(46):15-16.