論生物學(xué)科教材分析及知識重構(gòu)

鄭春和 劉恩山

（1 北京市第四中學(xué) 北京 100034 2 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875）

教材分析是教師掌握和駕馭教材的重要手段，也是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的起始環(huán)節(jié)，教材分析的力度直接影響課堂教學(xué)質(zhì)量。怎樣進(jìn)行教材分析？

1 教材分析是教學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

一般認(rèn)為，教學(xué)過程是師生憑借教材展開的互動過程，教師、學(xué)生和教材是教學(xué)過程的基本要素?，F(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為，課堂是由多種要素構(gòu)成的教學(xué)系統(tǒng)，諸要素相互作用的關(guān)系如圖1所示。

圖1 教學(xué)系統(tǒng)組成要素及關(guān)系圖解

在教學(xué)系統(tǒng)的組成要素中，“學(xué)生是主體、教師是主導(dǎo)”，打造有效課堂應(yīng)堅(jiān)持師生互動、民主平等和教學(xué)相長的基本原則。目標(biāo)（為什么教）、教材（教什么）、教法（怎么教）和評價(jià)（教得怎么樣），是核心要素?？臻g、時(shí)間和資源則是教學(xué)過程與方法實(shí)施的保障要素。教學(xué)系統(tǒng)諸要素之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，單元教學(xué)設(shè)計(jì)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以知識結(jié)構(gòu)為依托，以學(xué)生活動為主線，以師生互動作動力，以課堂氛圍促評價(jià)。因此，只有妥善協(xié)調(diào)諸要素之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化，才能提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

在備課及教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，尤其要處理好目標(biāo)、教材與教法三者的關(guān)系。實(shí)踐表明，教學(xué)目標(biāo)的確定是以單元知識點(diǎn)為依據(jù)的。教學(xué)過程的設(shè)計(jì)思路，學(xué)生活動程序的編制，教學(xué)模式的選擇，都是依據(jù)目標(biāo)與任務(wù)確定的。因此，在單元教學(xué)設(shè)計(jì)中，教什么制約著為什么教和怎么教，教材分析透徹和知識梳理到位，是教學(xué)設(shè)計(jì)必要的知識基礎(chǔ)。

2 知識重構(gòu)是教材分析的重要任務(wù)

學(xué)科教材包括：課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和教學(xué)參考書，以及與教材配套的學(xué)生練習(xí)冊。教材分析的主要任務(wù)是：領(lǐng)會課程內(nèi)容的具體標(biāo)準(zhǔn)，梳理教材單元知識要點(diǎn)，重構(gòu)單元知識結(jié)構(gòu)。

2.1 課程標(biāo)準(zhǔn)為學(xué)習(xí)內(nèi)容分析提出唯一標(biāo)準(zhǔn)“內(nèi)容聚焦大概念”是高中生物學(xué)課程的基本理念之一。它強(qiáng)調(diào)必修和選擇性必修課程的教學(xué)內(nèi)容聚焦大概念，堅(jiān)持“少而精”的原則，“精簡容量、突出重點(diǎn)、切合年齡特點(diǎn)、明確學(xué)習(xí)要求［1］”。顯然，學(xué)習(xí)內(nèi)容分析必須遵循此標(biāo)準(zhǔn)。

此外，課程標(biāo)準(zhǔn)對“生命觀念”的詮釋，必修和選擇性必修課程大概念的內(nèi)容要求、教學(xué)提示和學(xué)業(yè)要求，也是教師分析教材的指南。

課程標(biāo)準(zhǔn)還指出，“圍繞著生物學(xué)大概念組織并開展教學(xué)活動，能有效地提高教學(xué)效益［1］”，為此分析教材應(yīng)把握課程內(nèi)容的概念體系。每個(gè)概念體系由大概念（一級）、次概念（二級）和專題概念（三級）組成，每個(gè)概念層級的數(shù)目統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的概念層級

分析得知，上述2 個(gè)課程內(nèi)容的大概念及其次概念，都是用命題句式陳述的；近百個(gè)專題概念的命題陳述句，皆用行為動詞詮釋其認(rèn)知水平。因此，厘清課程內(nèi)容的概念體系，有助于掌握單元知識結(jié)構(gòu)及地位，突出教學(xué)重點(diǎn)，把握知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 教材是落實(shí)課程目標(biāo)的基本教學(xué)資源 課程標(biāo)準(zhǔn)指出，教材編寫應(yīng)體現(xiàn)“以立德樹人為導(dǎo)向，以核心素養(yǎng)為基準(zhǔn)［1］”的基本原則，教材內(nèi)容的選擇、組織和呈現(xiàn)方式應(yīng)堅(jiān)持課程內(nèi)容的具體標(biāo)準(zhǔn)（圖2）。因此，教材是編者遵循編寫原則對課程內(nèi)容的再組織、再加工和再創(chuàng)造，是落實(shí)課程目標(biāo)的基本教學(xué)資源。按照課程及教材改革的精神，教材不再是師生教學(xué)行動的綱領(lǐng)性文件，而是服務(wù)師生教學(xué)過程的得力工具。為此，教師了解教材編寫的基本原則，有助于領(lǐng)會編者思路和教材精髓，熟悉和駕馭教材，充分發(fā)揮教材的工具作用。

圖2 生物學(xué)教材編寫原則

不同版本的教材各有特色，但基本結(jié)構(gòu)大致相同（圖3）。章節(jié)目錄是依據(jù)課程概念層級擬定的，每節(jié)（單元）教學(xué)內(nèi)容圍繞某個(gè)專題概念展開。教材分析主要指梳理單元知識結(jié)構(gòu)，一方面明確本單元在全章的地位及其承載的發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)（目標(biāo)）；另一方面對單元教學(xué)內(nèi)容（任務(wù)）做到心中有數(shù)，故教材分析亦稱之任務(wù)分析或?qū)W習(xí)內(nèi)容分析。教材中的學(xué)生活動體系、教師導(dǎo)學(xué)體系和教學(xué)評價(jià)體系等，也是教學(xué)設(shè)計(jì)不可或缺的資源。

圖3 中學(xué)生物學(xué)教材體系圖解

在教材的目標(biāo)體系中，知識結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)組分，學(xué)科思想、價(jià)值觀念和基本技能皆蘊(yùn)含在知識體系之中。因此，知識結(jié)構(gòu)的完整性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、時(shí)代性和應(yīng)用性，是衡量一本教材質(zhì)量和生命力的具體標(biāo)準(zhǔn)。

中學(xué)生物學(xué)的單元知識結(jié)構(gòu)包括：專題概念（節(jié)標(biāo)題）、知識組分類別、知識要點(diǎn)層次、知識呈現(xiàn)方式等（圖4）。教師研讀教材的目的在于：梳理知識組分，把握知識點(diǎn)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，找出重要概念的陳述句，抽出其中的關(guān)鍵術(shù)語，重構(gòu)單元知識要點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，做到游刃有余地駕馭教材。

圖4 中學(xué)生物學(xué)單元知識結(jié)構(gòu)圖解

2.3 教學(xué)設(shè)計(jì)重視知識重構(gòu)的原因

1）研讀教材會發(fā)現(xiàn)，教材結(jié)構(gòu)邏輯與學(xué)生認(rèn)知邏輯并不一致，備課時(shí)通過知識重構(gòu)能協(xié)調(diào)二者關(guān)系。例如，教材中“減數(shù)分裂”單元知識點(diǎn)的次序通常是：概念定義、例證分析、比較區(qū)分、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、概念應(yīng)用。顯然，與已知到未知、現(xiàn)象到本質(zhì)、具體—抽象—再具體等學(xué)生認(rèn)知思維活動不甚協(xié)調(diào)。備課時(shí)若將單元知識點(diǎn)順序調(diào)整為：比較區(qū)分、例證分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、形成概念、應(yīng)用概念，二者邏輯關(guān)系的不協(xié)調(diào)性則迎刃而解。

2）課程及教材改革實(shí)施“一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、多版本教材”的策略，地區(qū)或?qū)W校對教材使用可有所選擇。教師備課時(shí)也會閱讀多本教材，對單元內(nèi)容進(jìn)行比較、選擇和重組。例如，“染色體與遺傳”單元主要概述染色體學(xué)說的提出過程（假設(shè)、推理、驗(yàn)證）、基本論點(diǎn)、理論意義。有的教材對薩頓推理方式引起爭議，但提供的驗(yàn)證方式及論據(jù)，既有經(jīng)典實(shí)驗(yàn)法，又有現(xiàn)代極具直觀性的熒光標(biāo)記法。多數(shù)教材對染色體學(xué)說基本論點(diǎn)的闡述過于簡單，不足以解釋染色體與遺傳的關(guān)系。進(jìn)行知識重構(gòu)將利于取長補(bǔ)短、去粗取精，解決教材知識結(jié)構(gòu)的某些缺陷。

3）新教材的基礎(chǔ)知識具有彈性和靈活性，學(xué)生活動種類多樣，輔助教學(xué)的文獻(xiàn)資料豐富，引領(lǐng)學(xué)生拓展思維的空間寬闊。備課時(shí)，教師應(yīng)依據(jù)學(xué)情分析和校本資源狀況，對教材內(nèi)容加以取舍、拓展和重組。例如，觀察“細(xì)胞減數(shù)分裂”及“DNA 粗提取與檢測”等實(shí)驗(yàn)，充實(shí)了“遺傳與進(jìn)化”模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，有助于突破教學(xué)重點(diǎn)、化解教學(xué)難點(diǎn)。但有的學(xué)校以實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜為借口而舍棄。事實(shí)上，用牡丹雄蕊做材料，觀察減數(shù)分裂的實(shí)驗(yàn)操作，與觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)完全一樣；以香蕉為材料，學(xué)生用30 min 即可圓滿完成DNA 粗提取與檢測。總之，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的取舍、調(diào)整或改進(jìn)都涉及知識重構(gòu)問題。

此外，課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識的基礎(chǔ)性，弘揚(yáng)和滲透中華民族優(yōu)秀文化、革命傳統(tǒng)文化和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)創(chuàng)新文化，落實(shí)科學(xué)、技術(shù)與社會協(xié)調(diào)發(fā)展的教育。課程改革實(shí)踐表明，生物學(xué)教材建設(shè)周期約為10年，其間，每年進(jìn)行教材內(nèi)容更新的幅度有限。但是，生物學(xué)知識更新迅速，科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展日新月異，教材內(nèi)容處于相對滯后狀態(tài)。備課時(shí)，通過知識重構(gòu)能解決教材內(nèi)容的滯后性問題。例如，我國是水稻栽培的起源地，育種和栽培技術(shù)始終處于世界前列，為世界擴(kuò)大水稻種植面積和增加單位面積產(chǎn)量作出了重大貢獻(xiàn)。盡管新編教材都詳述我國水稻的傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代育種技術(shù)，但難以讀到“海水稻”與“沙生稻”的育種和栽培技術(shù)，以及這些技術(shù)成果的深遠(yuǎn)意義。

4）認(rèn)知重構(gòu)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是在一定的社會文化背景下，通過人際間的協(xié)作活動而實(shí)現(xiàn)的意義構(gòu)建過程。教師是學(xué)生實(shí)現(xiàn)意義重構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者。在教學(xué)過程的反饋環(huán)節(jié)，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建命題網(wǎng)絡(luò)，是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知重構(gòu)的重要舉措。命題網(wǎng)絡(luò)是重構(gòu)知識的一種形式，是學(xué)生主動參與教學(xué)活動，并對知識信息進(jìn)行思維加工的產(chǎn)物。因此，學(xué)生構(gòu)建命題網(wǎng)絡(luò)，不僅促進(jìn)其對知識信息的深入理解、貯存和提取，而且利于發(fā)展其信息思維和創(chuàng)新思維能力。

3 結(jié)構(gòu)化是重構(gòu)知識形式

知識重構(gòu)是利用綱要法、表格、圖示、概念圖和思維導(dǎo)圖等建模方式，將梳理的單元知識要點(diǎn)加以統(tǒng)整，并構(gòu)建其層次結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程。重構(gòu)的知識結(jié)構(gòu)形式多樣，在教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程的作用各有側(cè)重。

3.1 用于教學(xué)設(shè)計(jì)的知識結(jié)構(gòu)框架圖 教材分析過程梳理的單元知識要點(diǎn)，可用Inspiration 軟件繪制思維導(dǎo)圖或概念圖，展示單元知識的層次結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為制定教學(xué)目標(biāo)、編制教學(xué)活動程序、選擇教學(xué)模式提供依據(jù)。例如，“減數(shù)分裂”單元知識結(jié)構(gòu)框架圖如圖5。

圖5 “減數(shù)分裂”知識結(jié)構(gòu)框架圖

教師研讀“人類的伴性遺傳”單元時(shí)會產(chǎn)生疑問：“伴性遺傳”這個(gè)詞匯究竟是概念名稱還是描述現(xiàn)象的一般術(shù)語？圖6的框架圖顯示，伴性遺傳屬于概念性知識范疇。這個(gè)規(guī)律揭示了性連鎖基因傳遞方式及表型效應(yīng)的特殊性，是對孟德爾法則的拓展。依據(jù)這條重構(gòu)的知識結(jié)構(gòu)鏈，教學(xué)時(shí)引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)知識形成的過程，領(lǐng)悟伴性遺傳規(guī)律論點(diǎn)，糾正教材表述伴性遺傳論點(diǎn)的缺陷，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化。

圖6 “人類的伴性遺傳”知識框架

3.2 用于備考復(fù)習(xí)的知識重構(gòu)形式 單元復(fù)習(xí)是備考復(fù)習(xí)的第1 個(gè)階段。單元復(fù)習(xí)程序包括：內(nèi)容統(tǒng)整、考點(diǎn)細(xì)化、信息拓展、鞏固練習(xí)等環(huán)節(jié)，主要是通過對單元知識要點(diǎn)的細(xì)化和拓展，幫助學(xué)生達(dá)到“知其然、知其所以然、舉一反三”的復(fù)習(xí)目標(biāo)。內(nèi)容統(tǒng)整就是對單元知識的重構(gòu)過程。重構(gòu)知識層次分明、條理清晰，將對考點(diǎn)細(xì)化與拓展起到引領(lǐng)作用。例如，“種群”知識結(jié)構(gòu)框架圖（圖7），呈示其概念內(nèi)涵、基本特征、數(shù)量增長及調(diào)節(jié)等知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。細(xì)化S 增長曲線及參數(shù)（K與R），將為解決實(shí)踐問題打下知識基礎(chǔ)。

圖7 “種群”知識結(jié)構(gòu)框架圖

專題復(fù)習(xí)亦稱之綜合應(yīng)用復(fù)習(xí)。它圍繞某個(gè)重要概念、科技項(xiàng)目或?qū)嵺`問題，對相關(guān)知識加以綜合，用于解釋問題或提出問題解決策略。專題復(fù)習(xí)重在理論聯(lián)系實(shí)際和學(xué)以致用，例如，水稻育種技術(shù)包括：傳統(tǒng)的人工選擇育種，經(jīng)典的雜交選擇育種，現(xiàn)代的人工誘變育種、空間誘變育種、多倍體育種和單倍體育種，以及“三系配套”雜交制種等技術(shù)。現(xiàn)代育種是多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，因此，“作物育種技術(shù)”專題的知識綜合，應(yīng)以雜交育種為主軸（支撐），突出各種育種技術(shù)的關(guān)聯(lián)性，相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)彼此銜接和科學(xué)搭配（圖8）。

圖8 不同育種技術(shù)的綜合應(yīng)用圖解

3.3 啟迪學(xué)生思維的板書形式 在課堂教學(xué)中，師生共同創(chuàng)建的板書也是知識重構(gòu)的形式。板書構(gòu)建以某個(gè)單元知識點(diǎn)為依據(jù)，且根據(jù)知識性質(zhì)選用不同的構(gòu)建方法，例如，綱要法、表格歸納、結(jié)構(gòu)或過程圖注和命題網(wǎng)絡(luò)等。所以，一個(gè)單元的板書系列展示出一個(gè)完整的專題概念內(nèi)涵，不僅有利于學(xué)生習(xí)得系統(tǒng)知識，啟迪學(xué)生思維活動，而且促使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和思維的方法。例如，初中生物學(xué)闡述光合作用概念和意義，高中生物學(xué)主要闡述光合作用的過程及實(shí)質(zhì)，其知識要點(diǎn)如圖9。

圖9 “光合作用”知識結(jié)構(gòu)框架圖

顯然，圖9的框架圖是不適合板書的。教學(xué)中，有關(guān)“葉綠體”知識的系列板書包括：葉綠體結(jié)構(gòu)簡圖注釋、光合色素提取與分離實(shí)驗(yàn)流程圖、色素種類及其色澤與吸收光譜的比較表格等。光合作用過程及實(shí)質(zhì)是教學(xué)重點(diǎn)，通常結(jié)合過程圖解完成，讓學(xué)生復(fù)讀教材并填寫光反應(yīng)與碳反應(yīng)的比較表格（表2）。

表2 光反應(yīng)與碳反應(yīng)的比較

光合作用的影響因素是原理應(yīng)用的中介，也是高考命題的高頻考點(diǎn)。教學(xué)時(shí)，啟發(fā)學(xué)生解析相關(guān)曲線圖的意義，并將其轉(zhuǎn)換為命題陳述句，再歸納成板書提綱。光合速率和光能利用率是表述光合原理的術(shù)語，教學(xué)時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生恰當(dāng)?shù)剡x用某個(gè)術(shù)語組成命題陳述句，對種植過密減產(chǎn)、種植過稀低產(chǎn)等具體問題作出科學(xué)解釋。

在“光合作用”教學(xué)反饋環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)建命題網(wǎng)絡(luò)，對其認(rèn)知重構(gòu)將起到促進(jìn)作用。例如，光合作用命題網(wǎng)絡(luò)（圖10），一方面展示學(xué)生對3 類知識組分及內(nèi)在聯(lián)系的理解水平，另一方面展示學(xué)生對知識進(jìn)行思維加工經(jīng)歷的具體—抽象—再具體的過程。值得注意的，命題網(wǎng)絡(luò)是學(xué)生基于對知識的理解而獨(dú)立構(gòu)建的，命題網(wǎng)絡(luò)格式?jīng)]有統(tǒng)一要求，學(xué)生構(gòu)建的命題網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行組內(nèi)交流或屏幕展示，但不作為學(xué)業(yè)評價(jià)的依據(jù)。當(dāng)學(xué)生自愿修正自己構(gòu)建的命題網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)給予鼓勵(lì)和幫助。

圖10 “光合作用”命題網(wǎng)絡(luò)

本文是筆者基于教學(xué)實(shí)踐形成的對教材分析及知識重構(gòu)的點(diǎn)滴體會，愿能起到拋磚引玉的作用。