人教版新教材《分子與細(xì)胞》生物學(xué)核心素養(yǎng)解讀

謝驕 鄧過(guò)房 高澤群

【摘 要】本文通過(guò)對(duì)人教版新教材《分子與細(xì)胞》進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)有關(guān)“科學(xué)探究”素養(yǎng)中各素質(zhì)能力培養(yǎng)內(nèi)容出現(xiàn)的次數(shù)與比例，觀察能力（6，13.63%）、提問(wèn)題能力（6，13.63%）、制定方案能力（13，29.54%）、獲取數(shù)據(jù)能力（5，11.36%）、表達(dá)交流能力（14，31.81%），對(duì)應(yīng)的水平層次占比分別為，水平 1（5，11.62%）、水平 2（21，48.83%）、水平 3（12，27.9%）、水平 4（5，11.62%），并就探究性教學(xué)提出相應(yīng)的教學(xué)改進(jìn)建議，提出創(chuàng)設(shè)環(huán)境培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)探究素養(yǎng)，組織以活動(dòng)為核心的教學(xué)活動(dòng)加強(qiáng)探究式教學(xué)的建議。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)核心素養(yǎng) 科學(xué)探究 分子與細(xì)胞 教學(xué)改進(jìn)建議

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）01B-0048-03

生物學(xué)核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受生物學(xué)教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)生物學(xué)內(nèi)化的帶有生物學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分?？茖W(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論的能力。在探究中，樂(lè)于并善于團(tuán)隊(duì)合作，勇于創(chuàng)新。

科學(xué)探究包括觀察、提出問(wèn)題、查閱書籍、設(shè)計(jì)觀察方案、根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)修正已有信息、使用工具收集與分析和解釋數(shù)據(jù)、提出答案、與他人交流等，科學(xué)探究被普遍認(rèn)為是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效策略。科學(xué)探究對(duì)學(xué)生掌握科學(xué)概念、參與科學(xué)實(shí)踐、理解科學(xué)本質(zhì)，成為獨(dú)立思考者和學(xué)習(xí)者都有重要作用。

正因?yàn)槿绱?，教材中編入了一定量的體現(xiàn)科學(xué)探究的素材是非常必要的。本文以人教版新教材《分子與細(xì)胞》（2019 年）為研究對(duì)象，對(duì)教材中出現(xiàn)的所有體現(xiàn)科學(xué)探究核心素養(yǎng)方面的素材進(jìn)行全面梳理、深度挖掘。采用目前比較公認(rèn)的分析方法、頻度分析法與內(nèi)容分析法，進(jìn)行列表統(tǒng)計(jì)，對(duì)體現(xiàn)科學(xué)探究核心素養(yǎng)進(jìn)行具體分析。

一、生物學(xué)核心素養(yǎng)“科學(xué)探究”（C）內(nèi)容統(tǒng)計(jì)及分析

人教版高中生物教科書《分子與細(xì)胞》中有關(guān)科學(xué)探究核心素養(yǎng)方面的素材及其相應(yīng)的核心素養(yǎng)內(nèi)容，統(tǒng)計(jì)如表 1。

二、頻度統(tǒng)計(jì)

三、結(jié)果分析

從表 1 統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容可分析出的結(jié)論如下：

（一）《分子與細(xì)胞》這一模塊中的每一章都有相應(yīng)的科學(xué)探究核心素養(yǎng)素材

第一章 5 次，第二章 4 次，第三章 4 次，第四章 8 次，第五章 17 次，第六章 4 次，各有側(cè)重。集中在第 4 章和第 5 章，這與其章節(jié)內(nèi)容和特點(diǎn)相關(guān)。如 S4 中的經(jīng)典活動(dòng)安排是，探究植物細(xì)胞的吸水和失水;S5 中的酶特征探究是對(duì)酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究。又如綠葉中色素的提取與分離活動(dòng)探究是光合作用原理探究實(shí)驗(yàn)，具體是環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度影響的探究等。這些素材，尤其是科學(xué)探究的重要素材，都是高中階段用來(lái)培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)核心素養(yǎng)。

（二）重點(diǎn)明確，對(duì)科學(xué)研究素養(yǎng)的五大能力都得到應(yīng)有的重視

依據(jù)表 1 各欄目數(shù)據(jù)可看出，編者把培養(yǎng)科學(xué)探究核心素養(yǎng)的側(cè)重放在《探究·實(shí)踐》和《思考·討論》兩個(gè)欄目，其中就內(nèi)容而言，《探究·實(shí)踐》欄目最多，《思考·討論》欄目次之。其他欄目分布較分散，這是教材編者精心設(shè)計(jì)的，也無(wú)疑給一線教師指明了方向。教師要利用好相應(yīng)欄目和相應(yīng)素材（活動(dòng)），科學(xué)設(shè)計(jì)、組織、安排。這對(duì)落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)都是非常有利的。

從表 2 數(shù)據(jù)可解讀出《分子與細(xì)胞》中的“科學(xué)研究”核心素養(yǎng)類別（①觀察能力，②提問(wèn)題能力，③制定方案能力，④獲取數(shù)據(jù)能力，⑤表達(dá)交流能力）均有所體現(xiàn)，共出現(xiàn)了 44 個(gè)頻度，主要側(cè)重在制訂方案能力（13，29.54%）和表達(dá)交流能力（14，31.81%），兩者占比超 6 成。接下來(lái)是觀察能力（6，13.63%），提問(wèn)題能力（6，13.63%），獲取數(shù)據(jù)能力（5，11.36%）。不同素養(yǎng)主次分明，充分體現(xiàn)了教材重心。這五大能力都是科學(xué)探究素養(yǎng)的很好表現(xiàn)，尤其制訂方案能力和表達(dá)交流能力，是學(xué)生未來(lái)發(fā)展必須具備的素養(yǎng)。

從表 3 分析得出，它充分地體現(xiàn)了《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 版）》中有關(guān)“科學(xué)探究”素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。在“科學(xué)探究”素養(yǎng)培養(yǎng)水平中，分有 4 個(gè)層次。《分子與細(xì)胞》中的四個(gè)水平中，水平 1（5，11.62%），水平 2（21，48.83%），水平 3（12，27.90%），水平 4（5，11.62%）。每個(gè)層次都有相應(yīng)的要求，4個(gè)水平呈正態(tài)分布。最容易的水平 1 和最高要求的水平 4 占比科學(xué)，中間程度要求的水平 2 和水平 3 占比超 7 成以上，這符合絕大部分學(xué)生的發(fā)展需求，具有一定的層次感與科學(xué)選拔性。其中，（1）水平 1 指能夠使用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器具;基于給定的實(shí)驗(yàn)方案完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，記錄相關(guān)數(shù)據(jù);能以書面的形式將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)。（2）水平 2 指能夠正確使用工具進(jìn)行觀察;提出生物學(xué)問(wèn)題，在給出的多個(gè)方案中選取恰當(dāng)?shù)姆桨覆?shí)施;用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈ鐚?shí)記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;能與他人合作完成探究，以口頭或書面的形式與他人展開(kāi)交流。（3）水平 3 指能夠熟練運(yùn)用工具展開(kāi)觀察;針對(duì)特定情境提出可探究的生物學(xué)問(wèn)題或生物工程要求;基于給定的條件，設(shè)計(jì)并實(shí)施探究實(shí)驗(yàn)方案或工程學(xué)實(shí)踐方案;運(yùn)用多種方法如實(shí)記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;在小組學(xué)習(xí)中能主動(dòng)合作，推進(jìn)探究方案或工程實(shí)踐的實(shí)施，并運(yùn)用科學(xué)術(shù)語(yǔ)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（4）水平 4 指能夠恰當(dāng)選用并熟練運(yùn)用工具展開(kāi)觀察;針對(duì)日常生活的真實(shí)情境提出清晰的、有價(jià)值的、可探究的生命科學(xué)問(wèn)題或可達(dá)成的工程學(xué)需求;基于對(duì)相關(guān)資料的查閱，設(shè)計(jì)并實(shí)施恰當(dāng)可行的方案;運(yùn)用多種方法如實(shí)記錄，并創(chuàng)造性地運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果;能夠在團(tuán)隊(duì)中起組織和引領(lǐng)作用，運(yùn)用科學(xué)術(shù)語(yǔ)精確闡明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并展開(kāi)交流。

綜合來(lái)看，人教版新教材《分子與細(xì)胞》模塊，在落實(shí)核心素養(yǎng)方面，編排的欄目，選取的材料，水平的劃分都較有學(xué)科特色和具有相應(yīng)的可教、可研、可讀性。當(dāng)然，對(duì)教師的要求也更高，教師必須對(duì)教材的所有欄目和活動(dòng)素材了如指掌，否則無(wú)法駕輕就熟，占據(jù)“核心素養(yǎng)”新課改新高地。

四、對(duì)教學(xué)改進(jìn)的建議

科學(xué)探究是科學(xué)實(shí)踐的重要部分，科學(xué)探究的教學(xué)也不是有既定的步驟，它應(yīng)是一個(gè)非線性的過(guò)程。課堂上鼓勵(lì)學(xué)生善于觀察、敢于提問(wèn)，學(xué)會(huì)制訂實(shí)驗(yàn)方案，善于從實(shí)驗(yàn)中獲取數(shù)據(jù)并表達(dá)和交流。為此提出相應(yīng)的教學(xué)建議。

（一）創(chuàng)設(shè)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)探究素養(yǎng)

創(chuàng)設(shè)探究環(huán)境，包括創(chuàng)設(shè)開(kāi)放的選題環(huán)境、多樣的選材環(huán)境和可在探究活動(dòng)中檢驗(yàn)交流實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的環(huán)境。

比如，光合作用的探究歷程這節(jié)課，涉及多個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的很好課例。為此，筆者將之劃分為“過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)”跨越 300 多年的 3 個(gè)階段。對(duì)不同階段，學(xué)生自由選擇選題，如過(guò)去階段的亞里士多德實(shí)驗(yàn)、范海爾蒙特實(shí)驗(yàn)、普利斯特利實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自由選材，自由設(shè)計(jì)可行方案，自由探討方案可行性，自由評(píng)價(jià)方案結(jié)果和結(jié)論。在這一系列探究過(guò)程中，慢慢滲透科學(xué)探究的精神實(shí)質(zhì)。

（二）組織以活動(dòng)為核心的教學(xué)活動(dòng)

組織以活動(dòng)為核心的教學(xué)活動(dòng)，營(yíng)造一個(gè)能促進(jìn)學(xué)生參與探究的課堂氛圍，使學(xué)生以小組或角色扮演活動(dòng)，進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)。例如，光合作用歷程中的梅耶和英格豪斯兩位科學(xué)家的出場(chǎng)，可采取角色扮演方式，讓學(xué)生設(shè)身處地地體驗(yàn)。這既能提高學(xué)生課堂參與興趣，又能鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，使學(xué)生能夠更好地組織分工、交流合作與鍛煉表達(dá)能力。薩克斯實(shí)驗(yàn)則可以科學(xué)家小組的活動(dòng)方式進(jìn)行，由學(xué)生自行提出相應(yīng)問(wèn)題。比如，暗處理過(guò)程是否可省略？為什么？本實(shí)驗(yàn)可改進(jìn)的地方在哪里？實(shí)驗(yàn)結(jié)論為何？如此，可以促進(jìn)學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中主動(dòng)合作，推進(jìn)探究方案或工程實(shí)踐實(shí)施。

（三）加強(qiáng)探究式教學(xué)

科學(xué)探究作為主要的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式，是學(xué)生習(xí)得生物學(xué)重要概念、形成生命觀念、提升科學(xué)思維等的重要途徑。為此，加強(qiáng)科學(xué)探究式教學(xué)，充分利用教材中的《思考·討論》《探究·實(shí)踐》和《問(wèn)題探討》欄目，精心設(shè)計(jì)并且科學(xué)組織相應(yīng)教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)行有趣的探究式教學(xué)，從而使學(xué)生形成獨(dú)立研究的良好習(xí)慣，為核心素養(yǎng)形成奠定基礎(chǔ)。

生物學(xué)科探究式教學(xué)方式可分為完全探究、部分探究、指導(dǎo)型探究、開(kāi)放式探究。如表 1 所述的“影響酶活性條件”“酵母菌細(xì)胞呼吸方式的探究”“綠葉中色素的提取和分離”等課例可以進(jìn)行完全探究或部分探究，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”可進(jìn)行指導(dǎo)型探究，“探究植物細(xì)胞吸水與失水”“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”“淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的水解作用”“觀察根尖分生區(qū)組織細(xì)胞的有絲分裂”可進(jìn)行開(kāi)放型探究。不過(guò)，目前因受到觀念、課時(shí)等諸多因素的限制，大部分教師選擇部分探究和指導(dǎo)型探究較多，也有的通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、科學(xué)史、研究文獻(xiàn)、研究小報(bào)告等形式進(jìn)行簡(jiǎn)單的探究。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民教育出版社，2017

[2]楊 銘，劉恩山.生物學(xué)核心素養(yǎng)視角下的科學(xué)探究[J].生物學(xué)通報(bào)，2017（9）

[3]鄧過(guò)房.人教版高中生物教科書STS教育簡(jiǎn)述[J].中小學(xué)教材教學(xué)，2016（6）

[4]李佳瑩.創(chuàng)設(shè)環(huán)境? 培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)——以“酶的特性”為例談科學(xué)探究的培養(yǎng)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019（3）

[5]鄧過(guò)房.生物學(xué)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂教學(xué)——以“光合作用研究的過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2017（3）

[6]田樹(shù)青，王 新.基于核心素養(yǎng)的生物學(xué)教學(xué)方式的思考[J].生物學(xué)通報(bào)，2018（3）

[7]王晶瑩.中美理科教師對(duì)科學(xué)探究及其教學(xué)的認(rèn)知[D].上海：華東師范大學(xué)，2009

【基金項(xiàng)目】中山市教育科研立項(xiàng)課題“基于核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)教材解讀與教學(xué)改進(jìn)”（D2016037）。

（責(zé)編 盧建龍）