基于科學(xué)本質(zhì)觀的人教版高中生物新舊教材對比研究

李 建

（江西省九江第一中學(xué),江西 九江 332000）

2014 年教育部推動新高考改革，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于深化考試招生制度改革的實施意見》，該《意見》要求深化考試招生制度，以適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展對多樣化高素質(zhì)人才的需要。隨后各地高考制度的改革措施陸續(xù)出臺，對于學(xué)生的素質(zhì)和能力要求較高，基本上都突出強調(diào)了“多樣化”“高素質(zhì)”“堅持育人為本，遵循教育規(guī)律”等特點。所以如何在新高考的推動下，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)科的興趣和提升學(xué)生的科學(xué)本質(zhì)觀念則顯得尤為重要。

科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)素養(yǎng)的核心和基礎(chǔ)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是當(dāng)前我國高中科學(xué)新課程改革的重要理念，增進學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的理解有利于促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高和發(fā)展。通過學(xué)科教育提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是當(dāng)前教育界重要的目標，對于學(xué)科文化知識的科學(xué)本質(zhì)認識是《普通高中生物學(xué)科標準（2017 年版）》重中之重，高中生物教師在教學(xué)過程中，除了傳授如基因、遺傳、細胞、器官等既定生物學(xué)科知識之外，更應(yīng)將對于科學(xué)知識的認識方法傳遞給學(xué)生。但當(dāng)前研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)師生持有質(zhì)樸的科學(xué)本質(zhì)觀，究其原因可能是科學(xué)本質(zhì)本身復(fù)雜，也可能是因為教材科學(xué)本質(zhì)表征存在問題。所以教師們要以科學(xué)嚴謹?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，以身作則，潛移默化影響學(xué)生本身發(fā)展，幫助樹立能夠長遠作用于學(xué)生人生的正確學(xué)習(xí)精神。

一、科學(xué)本質(zhì)觀的涵義及現(xiàn)狀

（一）科學(xué)本質(zhì)觀的涵義

科學(xué)本質(zhì)是人們對自然界知識進行探索和解釋的方式，什么是科學(xué)、科學(xué)是如何形成的，以及與人們的生活有什么關(guān)系，這些都是科學(xué)本質(zhì)觀探討的內(nèi)容?？茖W(xué)本質(zhì)是指以Chiappetta 為代表的學(xué)者們指出科學(xué)本質(zhì)“不僅是有關(guān)自然的信息，還是研究方式、思考方式及科學(xué)與技術(shù)、文化的相互作用”，包括四個組成要素，即科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)思維、科學(xué)與技術(shù)和社會的關(guān)系。

在當(dāng)前課程改革和核心素養(yǎng)的大背景下，《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 年版）》（以下簡稱“課標”）最新提出生物學(xué)科核心素養(yǎng)應(yīng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任四個維度，即要求學(xué)生在生物教學(xué)中形成生命觀念，并逐步發(fā)展科學(xué)思維，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法，在參與個人和社會事物的討論中能夠作出合理的判斷，從而形成有關(guān)生物學(xué)問題的能力與責(zé)任感。

（二）我國科學(xué)本質(zhì)觀教育的現(xiàn)狀

根據(jù)以往大量研究結(jié)果和現(xiàn)實教學(xué)實踐顯示我國高中階段的生物教育在科學(xué)本質(zhì)的教育中還存在很多問題，致使學(xué)生只是關(guān)注知識表面，缺乏對科學(xué)的整體認識和深入理解。其中一個現(xiàn)狀是很多教師將認識科學(xué)本質(zhì)簡單地等同于科學(xué)態(tài)度、情感的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生僅僅在課程教學(xué)的內(nèi)容和活動中自覺地感受、體驗科學(xué)本質(zhì)，形成科學(xué)本質(zhì)觀，而缺乏針對性、提煉性的科學(xué)本質(zhì)教學(xué)目標以及相應(yīng)的具體策略。另一現(xiàn)狀，教師無法從整體進行科學(xué)本質(zhì)觀的設(shè)計，雖然有意識地在課堂教學(xué)中穿插一段科學(xué)史進行針對性的教學(xué)活動，比如名人故事、科學(xué)活動探索等，但至于這個故事和活動體現(xiàn)了什么樣的科學(xué)本質(zhì)觀、學(xué)生要形成什么樣的科學(xué)本質(zhì)觀、其目的是什么，教師并不關(guān)心，甚至有的教師自己都不知道，導(dǎo)致在解釋時有點牽強附會。盡管學(xué)生接受了很多的學(xué)科和科學(xué)知識，也掌握了很多的學(xué)科和科學(xué)的技能方法，但是由于缺乏對科學(xué)本質(zhì)的理解和認識，以及認知的偏差，所以學(xué)生很難理解科學(xué)是什么、科學(xué)能做什么、究竟科學(xué)的背后是什么等科學(xué)本質(zhì)的問題，以致于頭腦中無法形成“科學(xué)”的意識，造成了學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)素養(yǎng)的缺失。新課程改革之后，高中生物教學(xué)的課堂確實發(fā)生了很大的變化，但依舊面臨觀念轉(zhuǎn)變的問題，很多高中生物教師表面上了解科學(xué)本質(zhì)，重視學(xué)生的探究活動，但在實際教學(xué)中還存在很多非科學(xué)和偽科學(xué)的教學(xué)行為，不清楚如何真正落實科學(xué)本質(zhì)觀的教育。

從總體來看科學(xué)本質(zhì)的教育還并沒有得到高中學(xué)科的普遍重視，需要注意的是，盡管新高中生物課程標準在課程目標中明確提出要求學(xué)生掌握科學(xué)本質(zhì)，但是在具體落實過程中，高中生物教學(xué)還是以隱性的方式傳達了要求學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)的信息。

二、研究樣本與方法

（一）研究樣本

筆者選用人教版（2007）與人教版（2019）新舊生物教材進行科學(xué)本質(zhì)觀的探討，從教材科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)容的評價及運用現(xiàn)狀等調(diào)查、研究方面入手，系統(tǒng)展示整合教材改革演化方向，揭示新時代學(xué)生發(fā)展特點。

（二）研究方法

對人教版高中生物新舊教材中科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)容進行定量比較研究，基于教材質(zhì)量、數(shù)量、組織形式多方面進行數(shù)據(jù)處理分析，進行定性比較研究，總結(jié)教材科學(xué)性、相關(guān)性等。結(jié)合定量與定性、抽象和具體、理論與實踐多元角度，系統(tǒng)化科學(xué)本質(zhì)研究框架，串聯(lián)起課程標準、教材、學(xué)生及教師四方關(guān)系，在實踐中體現(xiàn)生物科學(xué)知識。圍繞“科學(xué)本質(zhì)”這一中心，從教材出發(fā)，通過生物學(xué)科教學(xué)特性，探討科學(xué)本質(zhì)觀在生物學(xué)科中的教學(xué)實踐展示。

三、對新舊教材呈現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)觀的研究

（一）對新舊教材呈現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)的宏觀思考

調(diào)查著重比較教材前后敘述性概念的變化方向，如新教材中圖片資料類型豐富化，提供“如果讓你提供證據(jù)說明大熊貓和冷箭竹都是由細胞構(gòu)成，你將如何獲取和提供證據(jù)？”等更多問題，使用“通過顯微鏡觀察——認識細胞”等明確嚴謹用詞，幫助學(xué)生樹立更貼近科學(xué)本質(zhì)觀念的學(xué)習(xí)模式，圍繞“科學(xué)經(jīng)驗事實通過歸納法得出”“知識是外在于主體的客觀存在”等研究方向進行。

筆者對比得出，新教材在科學(xué)知識和社會的交互作用作用上變化不大，這亦得益于德育在教學(xué)中的作用。但是在內(nèi)容上，選擇了更多更好的彩色圖表，選用立體模型圖代替原有二維平面圖，精準展示相關(guān)結(jié)構(gòu)特點。形式上，除傳統(tǒng)陳述性知識語句外，增加課后問答，且多為開放性問題，無標準答案設(shè)置，問題設(shè)置傾向于拓展性強、前沿性深的價值取向，為學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)健全價值體系、優(yōu)化科學(xué)本質(zhì)核心素養(yǎng)。

（二）對新舊教材呈現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)的微觀思考

1.新舊教材對科學(xué)知識的思考

新教材中，加強生物學(xué)知識和生活實際間的聯(lián)系，表明生物學(xué)是源于對生物現(xiàn)象觀察，解釋生物問題、發(fā)現(xiàn)并預(yù)測生物習(xí)性規(guī)律的自然學(xué)科。生物學(xué)的發(fā)展是以對實際事實為基礎(chǔ)，在不斷總結(jié)、質(zhì)疑、論證中曲折前行的。

新教材中將原本的基因突變概念中“引起的基因結(jié)構(gòu)的改變”更改為“引起的基因堿基序列的改變”；使用“著絲粒”取代“著絲點”這一概念；增添“蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些物理和化學(xué)因素作用下，某特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性喪失的現(xiàn)象”具體解釋；“細胞全能性”表述由原本的“細胞全能性是指已分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能”轉(zhuǎn)為“細胞的全能性是指細胞經(jīng)過分裂和分化之后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性”，擴大細胞全能性職能范圍；增加“染色體變異”概念：“生物體的體細胞或生殖細胞內(nèi)染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)的變化，稱為染色體變異”；均展示出對生物科學(xué)本質(zhì)的追尋探究，新教材含有理性主義、邏輯實證主義尤為明顯。

2.新舊教材對科學(xué)探究的思考

新教材不僅豐富相關(guān)實驗圖片和觀察方式，同時設(shè)置系列探討問題，引發(fā)學(xué)生主動思考生物學(xué)科知識，發(fā)掘文字背后對科學(xué)探究的判斷和表述，鼓勵學(xué)生從邏輯實證、歷史等角度理解知識，運用后現(xiàn)代觀點客觀判斷科學(xué)，這也是科學(xué)本質(zhì)觀的核心思想。

必修一新教材中不僅增加對“脂肪”這一概念的具體解釋，表明“脂肪是由三分子脂肪酸和一分子甘油發(fā)生反應(yīng)而形成的酯，即三酰甘油（又稱甘油三酯）”的科學(xué)本質(zhì)，更在旁添加圖示，表明脂肪的具體空間結(jié)構(gòu)；將物質(zhì)運輸方式中原本的“從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)”更改為“逆濃度梯度進行跨膜運輸”敘述更簡潔，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

實驗研究方面，刪除了薩頓的“類比推理法”。此種刪除也是因為薩頓推理本雖具有一定的邏輯，相較于第一次類比而言，第二次類比則更近似一種猜想、一種假設(shè)。且兩次類比推理受當(dāng)時科學(xué)水平影響，嚴謹性有所缺乏，故而在新教材上，將本部分內(nèi)容刪減。

問題討論方面，基于控制兩種性狀基因相同的科學(xué)本質(zhì)，和控制紅花基因的顯性基因葉控制種皮顏色為灰色，將“以紅花豌豆和白花豌豆的雜交創(chuàng)設(shè)情境，在豌豆的7 對相對性狀和孟德爾豌豆雜交實驗”中“種皮顏色”改為“花的顏色”。

3.新舊教材對科學(xué)本質(zhì)的思考

新舊教材產(chǎn)生的變化說明教材更完善、更豐富、更理性的演變趨勢。新教材在尊重原本生物學(xué)科知識的基礎(chǔ)上，加大對學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題的能力，幫助學(xué)生在實踐中運用歸納法，從不同具體事實中獲得自己的經(jīng)驗課程。

新教材利用單元學(xué)習(xí)后的開放式問題，啟發(fā)學(xué)生對已學(xué)習(xí)知識的思考，使用證偽主義觀點看待問題。增加對“脂肪”“蛋白質(zhì)變性”等概念名詞的具體解釋，淡化學(xué)科分化產(chǎn)生的分界過清現(xiàn)象。此外，新教材中將“物質(zhì)進出細胞，即有順濃度梯度的擴散，統(tǒng)稱為被動運輸”改為“物質(zhì)以擴散方式進出細胞，不需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種物質(zhì)跨膜運輸方式成為被動運輸”，描述重點從“順濃度梯度的重要性”轉(zhuǎn)為“不消耗能量”，幫助學(xué)生系統(tǒng)全面了解其科學(xué)本質(zhì)認識，提高學(xué)生掌握水平。

增加道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲現(xiàn)象相關(guān)故事。根據(jù)道爾頓的第一篇研究論文《有關(guān)色覺的離奇實驗——附觀察記錄》，簡化講述道爾頓在發(fā)現(xiàn)自己白天黑夜觀察同一朵花顏色不同現(xiàn)象時，和他人眼中花的顏色不同，不斷深入研究，背負眾人嘲笑之后，終于發(fā)現(xiàn)這是一種色盲現(xiàn)象的故事。使用科學(xué)家本身的真實案例，幫助學(xué)生了解科學(xué)本質(zhì)觀在現(xiàn)實中的實際應(yīng)用，表明科學(xué)研究本質(zhì)需求，加深學(xué)生相應(yīng)理解，發(fā)展科學(xué)核心素養(yǎng)。

4.關(guān)于生物學(xué)科、科學(xué)本質(zhì)與社會（sts）交互作用的思考

新舊教材均強調(diào)生物學(xué)科學(xué)習(xí)與社會之間的雙邊作用。一方面，新舊版本教材在前言部分均強調(diào)生物研究對社會醫(yī)藥研發(fā)、仿生科技等方面的促進作用，另一方面也鼓勵學(xué)生立足于現(xiàn)有生物知識基礎(chǔ)，探討生物科學(xué)潛在價值，在正確使用的大前提下，活化生物科學(xué)價值，有機融合生物學(xué)科、社會發(fā)展、科學(xué)本質(zhì)三方關(guān)系，煥發(fā)生物科學(xué)新活力。

四、關(guān)于高中生物教學(xué)的建議

（一）激勵教師厚植生物學(xué)科核心素養(yǎng)

教師作為開展教學(xué)活動的關(guān)鍵角色之一，應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注教材變化趨勢。新教材在科學(xué)本質(zhì)觀內(nèi)容比重上的加大，對教師的生物學(xué)科核心素養(yǎng)提出了新要求。教師本身對涉及生物學(xué)科知識掌握程度，將直接影響學(xué)生對知識科學(xué)本質(zhì)認識層次。在學(xué)科要求基礎(chǔ)之上，教師更應(yīng)深挖教材背后科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)自身符合科學(xué)本質(zhì)觀化的科研態(tài)度，以身作則，言傳身教，為學(xué)生展示出對科學(xué)知識應(yīng)存的嚴謹、客觀求實的學(xué)習(xí)風(fēng)貌。

（二）提高科學(xué)本質(zhì)觀認識的教學(xué)地位

教師在基礎(chǔ)學(xué)科知識傳授之上，更應(yīng)注重學(xué)生對生物科學(xué)本質(zhì)的認識理解，正確辯證看待所學(xué)文化知識，了解知識相關(guān)產(chǎn)生背景歷史。而科學(xué)本質(zhì)觀的實踐，給予學(xué)生對學(xué)科知識客觀全面的認識視角，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)知識渠道，側(cè)面提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率?？茖W(xué)本質(zhì)觀對“知識”“主體”與“客觀存在”的正確認識，也幫助教師在教學(xué)過程中啟發(fā)學(xué)生對“知識”進行思考，探究“科學(xué)”本身。

（三）多元化學(xué)科滲透途徑，優(yōu)化學(xué)習(xí)習(xí)慣

受教材篇幅影響，教材內(nèi)容大多為概念性內(nèi)容，科學(xué)本質(zhì)觀的呈現(xiàn)方式受到一定限制。教師在教學(xué)實踐剛落成中，更應(yīng)自主豐富相關(guān)教學(xué)活動，通過引導(dǎo)學(xué)生識圖看表、自主探究、實驗實操等方式，深化科學(xué)本質(zhì)觀滲透層次，拓寬觀念顯示渠道，養(yǎng)成學(xué)生良好科學(xué)認識習(xí)慣，培養(yǎng)正確科學(xué)學(xué)習(xí)方式。

（四）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維打造生物科學(xué)發(fā)展生力軍

“科學(xué)是范式的轉(zhuǎn)換”“科學(xué)革命是世界觀的根本改變”，這兩大觀傳統(tǒng)知識的權(quán)威形象發(fā)起沖擊。傳統(tǒng)生物學(xué)和新生生物學(xué)之間的矛盾統(tǒng)一也必將由新一代學(xué)者實踐。學(xué)生在學(xué)習(xí)現(xiàn)有生物科學(xué)時產(chǎn)生的疑問、推導(dǎo)、證偽都將進一步促進生物科學(xué)發(fā)展，優(yōu)化乃至衍生出新的知識，反向加快生物科學(xué)發(fā)展?！昂蟋F(xiàn)代的觀點否定科學(xué)即是真理科學(xué)本質(zhì)觀”當(dāng)中涉及的“否定”并不是一味單純地質(zhì)疑，而是經(jīng)過事實歸納、邏輯演化、大膽假設(shè)并付諸于實踐之后的成果積累。學(xué)生在成功研究思路之上的創(chuàng)新，是立足于科學(xué)依據(jù)之上的嘗試，從無到有，科學(xué)的本質(zhì)屬性也正是對未知的不斷探索，而這一特性需要學(xué)生傳承、優(yōu)化和創(chuàng)造。