滬科版高中生物學(xué)必修教材中圖像系統(tǒng)簡析和有效運(yùn)用

張金鑫 陸安慶 李娟娟

（上海市嘉定二中 上海 201802）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出，教材內(nèi)容編寫應(yīng)圖文并茂，清晰美觀，裝幀精良，要盡量避免單純講述知識的做法，可以嘗試結(jié)合實(shí)驗(yàn)、生活經(jīng)驗(yàn)、圖文資料等各種資源或途徑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。上海市普通高中從2021年秋季學(xué)期開始全面啟用新教材，即上?？茖W(xué)技術(shù)出版社最新出版的高中《生物學(xué)》（以下簡稱新教材）。下面通過對新教材必修1、2模塊中圖像系統(tǒng)的分析統(tǒng)計(jì)，了解新教材中圖像的表現(xiàn)形式、分布特點(diǎn)和核心素養(yǎng)的體現(xiàn)，提出有效運(yùn)用圖像系統(tǒng)提升教學(xué)效果的教學(xué)策略。

1 圖像系統(tǒng)的數(shù)量、分布、分類和構(gòu)成

1.1 圖像系統(tǒng)的數(shù)量和密度

圖像系統(tǒng)是指教材中具有直觀、形象特點(diǎn)的生物圖片、照片、圖表、表解等儲存和傳遞教育信息的系統(tǒng)，是教材文字系統(tǒng)的補(bǔ)充。梳理新教材必修1、2的圖像系統(tǒng)，結(jié)果見表1。

表1 滬科版新教材圖像系統(tǒng)的數(shù)量和密度統(tǒng)計(jì)

從表1可以看出，必修1和2中圖像系統(tǒng)的數(shù)量相同，密度接近，二者的共同特點(diǎn)是圖像系統(tǒng)數(shù)量豐富、密度較高，圖文比例合理，體現(xiàn)了新教材重視利用圖像系統(tǒng)來滲透隱性知識、版面豐富多元的特色。

1.2 圖像系統(tǒng)的分布位置

滬科版新教材的單元結(jié)構(gòu)包括“章名”“章引言”“章首圖”“節(jié)名”“學(xué)習(xí)目標(biāo)”“概念聚焦”“節(jié)引言”“課前活動”“正文”“欄目”“探究實(shí)驗(yàn)”“本章小結(jié)”“學(xué)業(yè)評價(jià)”等。圖像系統(tǒng)所處教材位置有：章節(jié)導(dǎo)入（主要集中在章首圖、課前活動）、正文、欄目、探究實(shí)驗(yàn)（活動、建模）和學(xué)業(yè)評價(jià)（表2）。

表2 滬科版新教材圖像系統(tǒng)的分布位置統(tǒng)計(jì)

兩冊必修教材的圖像系統(tǒng)均主要分布在正文中，一方面通過高清、精美的圖片減少了純文字描述的枯燥，深化了學(xué)生對正文含義的理解，另一方面通過形象的示意圖化繁為簡、化抽象為生動，拓展了正文的功能。除正文外，新教材的“欄目”中也分布不少圖像?？梢姡陆滩谋容^注重利用圖像系統(tǒng)對章節(jié)核心知識進(jìn)行拓展，通過多樣化的閱讀資料及學(xué)習(xí)活動滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。必修1在探究實(shí)驗(yàn)（活動、建模）中分布的圖像尤其多，為必修2的5倍，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與兩冊教材的內(nèi)容密切相關(guān)——必修1中學(xué)生容易動手操作的探究實(shí)驗(yàn)（活動、建模）較多，教材以圖片的形式呈現(xiàn)操作方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于學(xué)生“按圖索驥”，更快地理解和掌握實(shí)驗(yàn)操作。相比之下，必修2由于教材內(nèi)容理論性更強(qiáng)的特點(diǎn)，不便于在中學(xué)階段開展常規(guī)實(shí)驗(yàn)，因此教材酌情安排了探究活動和建模活動來幫助學(xué)生理解核心概念、建構(gòu)知識體系。這類活動互動性及開放性更強(qiáng)，教材多以文字的形式闡述活動目標(biāo)、注意事項(xiàng)和簡要步驟。

1.3 圖像系統(tǒng)的分類

教材中的圖像系統(tǒng)從不同角度可有不同的分類方法。按照圖像的性質(zhì)和外在表現(xiàn)形式，這些圖片可分為模型/模式圖、結(jié)構(gòu)示意圖、人物肖像圖、實(shí)物照片、概念圖、流程圖、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表和遺傳圖解/系譜圖，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 滬科版新教材圖像系統(tǒng)的分類統(tǒng)計(jì)

整體來看，必修1中結(jié)構(gòu)示意圖、顯微或亞顯微圖和生理過程圖比必修2多，必修2中動植物和標(biāo)本照片、實(shí)驗(yàn)操作圖和遺傳圖解或系譜圖比必修1多。結(jié)合教材內(nèi)容來看，必修1教材內(nèi)容主要闡述細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和代謝等相關(guān)知識，因此圖像系統(tǒng)更集中在分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及代謝過程等方面。必修2教材內(nèi)容側(cè)重于遺傳和進(jìn)化等相關(guān)知識，因此圖像系統(tǒng)更集中于遺傳的分子機(jī)制、科學(xué)家的遺傳實(shí)驗(yàn)和進(jìn)化相關(guān)的動植物和標(biāo)本照片。

1.4 圖像系統(tǒng)的構(gòu)成

圖像系統(tǒng)一般由說明文字和圖片構(gòu)成，說明文字一般包括圖名和圖注，圖片是主體部分，直觀呈現(xiàn)教育信息。兩冊必修教材除章首圖外，其他圖片均配置了圖名或圖名加圖注，便于師生使用教材時(shí)快速獲取圖文傳達(dá)的關(guān)鍵信息。章首圖雖然沒有相應(yīng)的圖名和圖注，但章首圖與章引言均為單元的“門面”，章首圖占頁面1/2的篇幅，通過大幅清晰圖片展現(xiàn)本單元的核心元素，與章引言或提綱挈領(lǐng)或啟發(fā)思考的文字相互呼應(yīng)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 圖像系統(tǒng)的功能分析

圖像系統(tǒng)作為高中生物學(xué)教材的重要組成部分，承載著豐富的生物學(xué)信息，在生物學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著重要功能。圖像系統(tǒng)除了點(diǎn)綴和裝飾功能、激發(fā)學(xué)生興趣功能、強(qiáng)化和擴(kuò)展文字的功能，還有利于提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.1 圖像系統(tǒng)體現(xiàn)生命觀念

新教材必修1注重結(jié)構(gòu)和功能觀、物質(zhì)和能量觀的滲透。例如，教材第78頁中酶活性抑制示意圖，圖片呈現(xiàn)出抑制劑通過與酶分子結(jié)合占據(jù)或改變了酶分子的活性中心，從而影響酶與底物的結(jié)合這一現(xiàn)象。學(xué)生通過讀圖便能領(lǐng)悟到酶與底物相互作用需要形狀上相互契合的生理機(jī)制，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。教材第84頁中有氧呼吸過程示意圖呈現(xiàn)了呼吸作用過程中的物質(zhì)變化并伴隨著能量的變化，體現(xiàn)了物質(zhì)和能量觀。新教材必修2更注重進(jìn)化和適應(yīng)觀的滲透。例如，教材第106頁的組合圖4-18“棲息在不同顏色樹干上的樺尺蛾”，兩幅圖對比在不同環(huán)境下樺尺蛾的體色與樹干的顏色。學(xué)生通過讀圖可以一目了然地看出，無論是深色蛾還是淺色蛾只有棲息在與各自體色相近的樹干上才不容易被天敵發(fā)現(xiàn)并捕食。這一生物學(xué)事實(shí)有利于學(xué)生進(jìn)一步理解達(dá)爾文以“適者生存”為核心的進(jìn)化理論，由此形成進(jìn)化和適應(yīng)的生命觀念。

2.2 圖像系統(tǒng)體現(xiàn)社會責(zé)任

新教材的圖像系統(tǒng)在社會責(zé)任方面也有所體現(xiàn)。例如，由必修2教材第48頁的男性和女性體細(xì)胞染色體組成示意圖可以看出，生育后代的性別由男性的精子類型決定，而不是由女性決定。學(xué)生能夠通過此圖，鑒別并自覺抵制封建迷信。又如，學(xué)生通過閱讀教材第69頁常見致癌物質(zhì)示意圖，可以了解到煙酒、腌制食品、電離輻射、病原微生物等會誘發(fā)各類癌癥，從而警醒自己在日常生活中對各種致癌因素注意加以避免和防護(hù)，并在此基礎(chǔ)上養(yǎng)成健康文明的生活方式。

2.3 圖像系統(tǒng)體現(xiàn)科學(xué)探究

除了對生命觀念及社會責(zé)任的滲透，新教材也更加注重利用圖像系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。例如，必修1教材第103頁中以表格形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要求學(xué)生依據(jù)表格信息繪制曲線圖來表示燈的距離和氣泡產(chǎn)生速度的關(guān)系，讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用多種方法如實(shí)記錄并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論，提升其科學(xué)探究能力。

2.4 圖像系統(tǒng)體現(xiàn)科學(xué)思維

必修1教材第15頁中呈現(xiàn)了幾種生物細(xì)胞圖片，學(xué)生通過圖片對比，歸納出細(xì)胞結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)，有利于培養(yǎng)歸納與概括能力。必修2教材第41頁中一對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解和第44頁的兩對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解，詳細(xì)呈現(xiàn)了孟德爾對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出的假說并進(jìn)行演繹驗(yàn)證的過程。學(xué)生可根據(jù)孟德爾提出的假說，帶入圖中進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)演繹出來的結(jié)果與孟德爾觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致，從而證明假說的合理性。此過程能夠培養(yǎng)學(xué)生演繹與推理能力。

3 有效運(yùn)用圖像系統(tǒng)的教學(xué)策略

3.1 利用圖像系統(tǒng)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

高中生物教材的圖像系統(tǒng)是創(chuàng)建情境的重要素材。在生物學(xué)教學(xué)中，教師可以利用圖像系統(tǒng)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生在情境模式下，主動參與到課堂學(xué)習(xí)中。

例如，必修1教材第106頁的人成長過程示意圖，呈現(xiàn)了嬰兒、幼兒、少年到成年的4幅圖片。教師可以據(jù)此創(chuàng)設(shè)情境，提出層層遞進(jìn)的問題：①人成長過程中，體內(nèi)細(xì)胞的數(shù)量和大小有什么變化？②人成長過程中通過什么方式增加細(xì)胞數(shù)量？③在這個(gè)過程中，體內(nèi)細(xì)胞所含遺傳信息是否有變化？為什么？④如何確保新增殖的子細(xì)胞的遺傳信息與親代細(xì)胞基本一致？教師利用循序漸進(jìn)的問題串，逐步引出這節(jié)課的主題“細(xì)胞分裂”。同時(shí)，學(xué)生根據(jù)已有知識暫時(shí)還答不出有些問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生帶著問題開始新課的學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)和探究積極主動地解決疑惑，體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。

3.2 利用圖像系統(tǒng)，發(fā)展科學(xué)探究能力

社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，都與科學(xué)家們的科學(xué)探究密不可分。在高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在滬科版新教材中，有很多科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)、科學(xué)史都是以圖片的形式直觀呈現(xiàn)，教師可充分利用圖像系統(tǒng)中蘊(yùn)含的素養(yǎng)信息，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，必修2教材第4頁圖1-3呈現(xiàn)了赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)示意圖。教師可在講述完放射性標(biāo)記技術(shù)和噬菌體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之后，組織學(xué)生根據(jù)以下問題進(jìn)行討論和思考：①混合物經(jīng)離心后，上清液和沉淀物中主要是什么結(jié)構(gòu)？②放射性同位素S出現(xiàn)在試管的什么位置？這說明什么？③放射性同位素P出現(xiàn)在試管的什么位置？這說明什么？④進(jìn)一步檢測細(xì)菌裂解釋放出的子代噬菌體，能檢測到P，但檢測不到S，為什么？

3.3 利用圖像系統(tǒng)，提升科學(xué)思維能力

在新課程改革背景下，生物學(xué)學(xué)習(xí)對學(xué)生識圖析圖能力要求越來越高。在上海市普通高中學(xué)業(yè)水平考試中，綜合題主要考查學(xué)生圖像分析能力。在教學(xué)中，教師可以利用圖像系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生分析圖像，從圖像中收集和提煉有效信息，以此提高其科學(xué)思維能力。

例如，必修2教材第90頁NF-1蛋白與惡性腫瘤的關(guān)系示意圖。教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察該圖并結(jié)合題目文字說明，推理產(chǎn)生惡性腫瘤的可能原因。學(xué)生通過對圖像和文字的分析，總結(jié)出發(fā)生惡性腫瘤的原因有以下幾點(diǎn)：NF-1基因發(fā)生突變或該基因所在染色體發(fā)生變異；SOS蛋白的活性增強(qiáng)；RAS蛋白與GTP的結(jié)合能力增強(qiáng)等。