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例析人教版普通高中教科书《生物学》中的科学本质内容

中图分类号：G633.91文献标识码：B

科学本质是科学素养的核心要素。在科学教育领域，当前主流观点将科学本质界定为科学的认识论、科学的认知方式以及科学知识及其发展过程中蕴含的价值和信念。学生对科学本质的明确理解，能促使其掌握科学知识的类型和发展过程、明确科学的实践过程、理解科学家和研究机构等团体的工作方式。明确的科学本质观是学生学习科学知识、开展科学实践、拓展科学思维的基础。

1科学本质的表征概况

《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》倡导以科学史为情境，利用列举出的七条科学本质主题开展反思性讨论。本文以人教版普通高中教科书《生物学》必修模块“分子与细胞”“遗传与进化”为例，采用内容分析法对教材中科学本质相关表述进行归类与频次统计（见图1）。

结果显示，“科学知识可能随着研究的深入而改变\与“科学工作采用基于实证的范式”为高频要素。这两个要素通过教材正文及“思考·讨论\“科学家的故事\“生物科技进展\等栏目得以多维度呈现，有助于学生理解生物学观念、认识自然科学特征、培养科学命题的辨伪能力。

本文选取“科学知识可能随着研究深入而改变”和\科学工作采用基于实证的范式”两个要素进行详细解读，以期为课堂教学提供案例参考。

2.1科学知识可能随着研究的深入而改变

科学知识渗透在生产、生活中，促使人类有意识地追求“确定性\的结果。然而，知识不是绝对的、确定无疑的，随着科学理念和技术进步可能发生变化。2根据科学知识的变化程度，可以分为三种情况。

2.1.1科学知识的解释力度变大或解释范围变广

以中心法则为例，随着研究的不断深人，科学家不断对中心法则进行补充和完善：少数生物（如一些RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。《遗传与进化》第69页的中心法则图解将遗传信息的新流向以虚线形式补充进来，旨在呈现遗传信息流向的完整性。

教师利用科学史资料进行教学，可将抽象的图解具象化，更好地引导学生思考中心法则是否被推翻。例如，1965年，科学家在某种RNA病毒中发现了RNA复制酶，该酶能催化RNA的复制；1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现了逆转录酶，其能以RNA为模板合成DNA。学生进而体会到科学的发展并非新理论完全否定旧理论，而是对原有理论进行补充和修正。[3]

2.1.2科学处于持续更正的体制中，已有的科学解释仍然存在争议

《遗传与进化》第124页提到，尽管现代生物进化理论已被学术界广为接受，却不意味着生物进化的一切奥秘都真相大白，而是仍有争论和疑点。以表观遗传学研究为例，随着研究的深入，由环境等因素引发的遗传性变异证据愈发丰富，表观遗传学的调控机制和案例已被纳入《遗传与进化》第4章“基因的表达”中。

教师可组织学生提炼典型案例间的共性，如两种形态的柳穿鱼花卉（植株A和植株B）Lcyc基因序列相同，但基因表达模式却不同。植株A的基因表达正常，而植株B的基因由于高度甲基化，表达受到抑制。两株柳穿鱼的基因序列相同，仅表达存在差异，且这种差异也体现在后代中。当植株A和植株B杂交后，携带一个正常的Lcyc基因和一个甲基化的Lcyc基因，其性状与植株A相似；自交的中，部分植株则携带两个高度甲基化的Lcyc基因，其性状与植株B相似。

教师可以引导学生反思表观遗传学的发展对现代生物进化理论的冲击，以及这一发展如何从生物进化的角度为自然选择提供更多的素材，深化学生对\生物的表型是基因型和环境共同作用的结果”这一概念的理解。科学研究并非单一线性的过程，当新实体或现象被发现时，现阶段的知识可能无法对其做出合理的解释；而当事实和证据逐渐增加且均支持同一观点时，已有知识的解释范围可能会发生变化（见图2）。

2.1.3当新证据出现时，被广泛接受的观点也可能被证伪

以遗传学定律为例，《遗传与进化》第2页提到，融合遗传的观点曾在19世纪下半叶盛行，但孟德尔（G.J.Mendel）冲破了这个错误观点的“束缚”，提出了完全不同的理论。在孟德尔提出分离定律和自由组合定律之前，科学界对遗传与变异现象本质的认识观点是泛生论和种质论。虽然种质论包含科学合理的内容，但仅是在感性认识下对遗传规律做出推测，未通过事实来归纳证据。无论是提出主张还是反驳主张均需要基于证据，依据经验提出的主张其科学性会被质疑。从批判理性主义视角来看，没有人做到穷尽所有证据来论证某项主张为真。4这意味着科学知识只能无限趋近于成立，并不存在绝对的、真理性的知识。教师应引导学生不要迷信权威或盲从他人，对自己或他人的观点保持理性审视。

2.2科学工作采用基于实证的范式

实证研究是基于事实和证据验证有关研究问题假设的过程，科学观察和实验是实证研究的核心方式。

2.2.1观点的确证程度随