概念教學視域下浙科版高中生物學新舊教材的對比分析

摘要：立足概念教學，結(jié)合《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出的教材編寫建議，比較分析2004年和2019年浙科版高中生物學教材。以“遺傳的分子基礎”一章為例，從“利用例證、圖示與概念圖，綜合多元表征顯化概念”“優(yōu)化教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)，圍繞核心建構(gòu)概念”“完善生物學科學史與探究活動，基于事實構(gòu)建概念”和“創(chuàng)設情境化練習題，鞏固與遷移概念”4個方面出發(fā)，挖掘新教材中突出概念教學的特色內(nèi)容，結(jié)合教師教學實際，為師生更好地應用新教材進行教與學提供參考建議。

關(guān)鍵詞：概念教學；浙科版；新舊教材；高中生物學；對比分析

文章編號：1003-7586（2024）04-0071-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

教材是師生教學過程中接觸、使用的第一手資料，高質(zhì)量的教科書不僅可以為教師提供優(yōu)質(zhì)的教學素材和設計靈感，也有助于學生在閱讀知識的過程中系統(tǒng)性地組織內(nèi)容，有條理地構(gòu)建概念框架?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出生物學課程的基本理念之一為“內(nèi)容聚焦大概念”，即追求“少而精”的原則，要求精簡容量、突出重點、切合年齡特點、明確學習要求，確保學生有相對充裕的時間主動學習。同時，《課程標準》重視以學科大概念為核心，增進課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化與情境化，促進學科核心素養(yǎng)的落實。生物學概念是學生形成生命觀念的基石，而概念建構(gòu)是學生發(fā)展科學思維與科學探究能力的過程。近年來，圍繞大概念開展中學生物學教學已成為廣大教師的共識，但教師對概念教學的課堂實踐與理論認識還存在較大差距。因此，筆者分析提煉教材中有助于開展概念教學的內(nèi)容并舉例說明應用方法，將為師生使用教材提供參考，從而促進教師落實概念教學實踐。

為此，本文根據(jù)《課程標準》的要求，結(jié)合概念教學要點，比較2004年浙科版普通高中課程標準實驗教科書生物教材（以下簡稱“舊教材”）和2019年浙科版普通高中教科書生物學教材（以下簡稱“新教材”）。以《生物學·必修2·遺傳與進化gt;第三章“遺傳的分子基礎”為例，從教材內(nèi)容表征方式、內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化調(diào)整、生物學科學史與探究活動的設計、課后習題的編寫4個角度，分析教材變化，為師生更好地應用新教材教與學提供參考。

1 利用例證、圖示與概念圖，綜合多元表征顯化概念

概念反映客觀事物的思想，需要以術(shù)語來表征，具有高度的抽象性和嚴密的邏輯性。其中，感性材料是影響概念教學效果的重要因素，除明確的文字內(nèi)容外，情境、圖示、概念圖都是表示或傳達概念的方式。在舊教材中，概念、術(shù)語常呈單一表征，且以文字表述的形式居多，較難從多感官調(diào)動學生的學習興趣，對學生的抽象思維要求較高。而新教材則借助大量科學事實例證，注重圖示與文字表征的結(jié)合，運用概念圖組織概念。上述調(diào)整符合學生的認知需求，能刺激學生交替應用形象思維與抽象思維，為學生創(chuàng)設更多從生物學事實中獲取概念的機會，優(yōu)化概念教學。

新教材借助大量科學事實界定概念，例如對本章重要術(shù)語“基因”的引入。舊教材在第一節(jié)“核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)”中直接拋出“基因”的文字定義，新教材則在第四節(jié)“基因控制蛋白質(zhì)合成”中基于對前兩章生物學史的梳理引出術(shù)語定義。其中，新教材利用“DNA中的核苷酸序列含有的遺傳信息通過血紅蛋白等重要的結(jié)構(gòu)蛋白以及各種酶控制生命活動”等具體的科學事實例證，幫助學生具象感受“基因”的定義，有助于學生進一步理解次位概念“3.1.4概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”。

相較于舊教材，新教材多處綜合圖示與文字表征，以求“缺圖補圖”“缺文補文”，增進教材中圖片與文字的對照性，使學生在汲取信息時能接受更強烈、直接的刺激，達到提升注意力、形象化認識與構(gòu)建概念的效果。例如，第四節(jié)“基因控制蛋白質(zhì)合成”在文字介紹“翻譯”的基礎上，配以“多個核糖體在一個mRNA分子上同時合成多條肽鏈”的圖片，再次整體展現(xiàn)了翻譯的全過程，有助于學生觀察并了解翻譯的模板、場所、產(chǎn)物，感受翻譯的高效性，有助于次位概念“3.1.4概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成”的構(gòu)建。以視覺化的方式展示信息，能使學生將視覺信息與文字信息相結(jié)合，深入理解教材內(nèi)容。同時，針對圖片本身不能“開口說話”，學生僅看圖可能會遺漏關(guān)鍵細節(jié)的問題，新教材多處增添文字描述，對圖片細節(jié)加以解釋，如第四節(jié)“遺傳信息流從DNARNA蛋白質(zhì)”部分，依據(jù)中心法則的圖片補充文字說明，指出“遺傳信息不能由蛋白質(zhì)傳向蛋白質(zhì)，也不能由蛋白質(zhì)傳向DNA或RNA”以及“有些RNA病毒還能夠自我復制”，有利于學生圖文結(jié)合，更完整、全面地理解遺傳信息的傳遞過程，優(yōu)化概念學習。此外，新教材在本章小結(jié)處新增“本章知識結(jié)構(gòu)圖”部分，以概念圖的形式清晰表征各術(shù)語間的關(guān)系，引導學生梳理并建立概念框架，有助于概念教學成果的系統(tǒng)化、顯性化。

2 優(yōu)化教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)，圍繞核心建構(gòu)概念

教材對學生的影響，不僅是知識的供給，還涉及學生的思維方式。圍繞學科核心概念建構(gòu)知識體系，是教師身處知識爆炸時代，促進學生認知整合，幫助學生深入理解概念，發(fā)展科學探究能力的必然選擇。與舊教材相比，新教材主要通過完善章節(jié)內(nèi)容體系，修改節(jié)內(nèi)小標題，設置核心問題串等方式，避免碎片化的知識對學生造成認知干擾，幫助學生理清知識脈絡，促進概念的構(gòu)建。

從章節(jié)內(nèi)容體系與節(jié)標題對比分析發(fā)現(xiàn)，新教材以經(jīng)典遺傳學為主，增添“生物體存在表觀遺傳現(xiàn)象”的表觀遺傳學內(nèi)容，將“遺傳的分子基礎”一章從4節(jié)擴充為5節(jié)，拓寬教材內(nèi)容廣度，完善章節(jié)內(nèi)容體系并銜接大學所授的生物學知識，有利于充實學生對遺傳學的認識，落實大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”。同時，新教材中各個節(jié)標題均基于舊教材做精簡化或具體化的修改，使之更明確地指向次位概念。例如，新教材將第一節(jié)標題“核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)”修改為“核酸是遺傳物質(zhì)”，使學生的關(guān)注重心從“證據(jù)”轉(zhuǎn)移至“遺傳物質(zhì)”本身，關(guān)注“核酸是遺傳物質(zhì)”這一概念，具體修改情況如表1所示。

在節(jié)內(nèi)小標題的設置上，舊教材多數(shù)節(jié)并未設置小標題，部分內(nèi)容相對較多的小節(jié)也僅用術(shù)語作為節(jié)內(nèi)小標題，如第四節(jié)“遺傳信息的表達——RNA和蛋白質(zhì)的合成”設有“轉(zhuǎn)錄”“翻譯”“遺傳密碼”和“中心法則”4個小標題。上述小標題的設置較為割裂，相互之間的聯(lián)系不明確，學生在初學時難以聯(lián)結(jié)專業(yè)術(shù)語指向的內(nèi)容，很難形成整體性的認識。而新教材采用命題式語句在節(jié)內(nèi)設置明確的標題，如第四節(jié)“基因控制蛋白質(zhì)合成”設有“基因通常是DNA分子的功能片段”“DNA分子上的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞給RNA”“遺傳信息通過翻譯指導蛋白質(zhì)的合成”“基因控制生物性狀（基因蛋白質(zhì)性狀）”以及“遺傳信息流從DNARNA蛋白質(zhì)”等節(jié)內(nèi)小標題。上述標題前后呼應，利用學生已學的部分術(shù)語引出新概念，促進內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，幫助學生在整體中構(gòu)建概念。此外，節(jié)內(nèi)小標題的表述也是對次位概念“3.1.4概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”中部分內(nèi)容的有效表達，有助于學生圍繞核心重點系統(tǒng)化建構(gòu)概念。

同時，新教材新增核心問題串，串聯(lián)本章教學的線索，幫助學生厘清整個章節(jié)的概念框架。例如，在第三章首頁教材通過“那么控制生物性狀世代傳遞的基因（遺傳因子）到底是什么物質(zhì)？”“DNA和蛋白質(zhì)在生物性狀遺傳的過程中各自發(fā)揮了什么作用？”和“它們又是如何發(fā)揮作用的呢？”3個問題，直指重要概念“3.1親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”下的5個次位概念。

3 完善生物學科學史與探究活動，基于事實建構(gòu)概念

《課程標準》的實施建議指出要注重生物學科學史和科學本質(zhì)的學習，新教材以“小資料”和“課外讀”的形式，引入多段舊教材中未曾提及的科學史，完善科學史介紹，并按照科學研究的發(fā)展歷程調(diào)整科學史的呈現(xiàn)順序。此外，新教材關(guān)注學科前沿，新增“表觀遺傳”等新時代科學史料，新舊教材中生物學科學史的呈現(xiàn)內(nèi)容和順序如表2所示?？茖W史的補充與調(diào)整有助于師生追溯概念的提出、形成與發(fā)展，給予學生更多的思考空間，進一步改變“重結(jié)論輕過程”的教學現(xiàn)狀，使教材更好地服務于完整概念的建構(gòu)，有助于培養(yǎng)學生的實證意識、批判性思維和質(zhì)疑精神，引導其理解生物學的發(fā)展從來都不是一帆風順的。

新教材新引入9段生物學科學史，推動學生厘清概念來源。如在第四節(jié)引入“SP8噬菌體侵染枯草桿菌的實驗”科學史，幫助學生認識“轉(zhuǎn)錄以DNA的其中一條鏈為模板”概念定義的來源。同時，以本章第一節(jié)為例，舊教材首先呈現(xiàn)“噬菌體侵染細菌實驗”，再展示“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”，而新教材則基于真實科學史重新編排教材內(nèi)容，調(diào)換實驗呈現(xiàn)順序，為學生創(chuàng)設更為真實的探究歷程。此外，新教材在得出“噬菌體侵染細菌實驗”結(jié)論之前，新增對實驗結(jié)果的描述，還原科學家從“提出問題”“進行實驗”“分析實驗結(jié)果”到“得出實驗結(jié)論并進行討論與交流”進而逐步提出科學觀點的歷程，幫助學生理解深度概念。

新教材也為學生提供了更多自主探究的空間，符合課程標準提出的基本理念，通過引導學生積極參與動手動腦的實踐活動，加深其對生物學概念的理解。如第三節(jié)“DNA通過復制傳遞遺傳信息”的小資料“DNA半保留復制的觀察——來自染色體的證據(jù)”部分，相對于舊教材給出的模式圖解與過程圖，新教材只呈現(xiàn)“姐妹染色單體出現(xiàn)色差”的圖片，請學生參照圖片自主分析“色差染色體的出現(xiàn)為什么能夠支持DNA的半保留復制”，為學生創(chuàng)設更充足的思考、動手空間，有利于學生在分析這一現(xiàn)象的過程中更好地生成次位概念“3.1.3概述DNA分子通過半保留方式復制”。

4 創(chuàng)設情境化練習題，鞏固與遷移概念

《課程標準》指出課后習題是教材的重要組成部分，可以幫助學生鞏固知識，檢驗概念學習掌握情況，拓展思維，引導學生應用所學知識解決實際問題，實現(xiàn)概念遷移應用。同時，新教材中習題數(shù)量有所增加且問題設置更注重情境性與拓展性，既考查學生對概念中關(guān)鍵術(shù)語的理解與記憶，又培養(yǎng)學生在新情境下解決相關(guān)問題的能力，有利于學生實現(xiàn)對概念的鞏固與遷移。

例如，在第一節(jié)“核酸是遺傳物質(zhì)”中，新教材基于舊教材中的第二道選擇題做出修改（見表3），檢測學生能否在新情境中遷移、應用次位概念“3.1.1概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上”，有助于教師分析教學目標達成效果。這在培養(yǎng)學生科學思維的同時，幫助教師了解學生對概念的掌握情況。

5 總結(jié)與建議

從教材內(nèi)容表征方式、內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化調(diào)整、生物學科學史與探究活動的設計、課后習題的編寫4個角度分析教材變化，可以發(fā)現(xiàn)新教材中概念表征的方式多樣化，教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，生物學科學史更為豐富完善并具有邏輯性與探究深度，課后習題編寫更為規(guī)范且更具情境性。如今，多數(shù)教師在課堂教學過程中仍存在知識點一把抓而弱化重要概念，只注重理解概念而忽略概念形成過程中需要的科學方法、科學思維與科學邏輯以及學生對概念不能外化于行、不能舉一反三進行實踐等問題。面對上述問題，教師可以借鑒新教材的修訂、編寫方式，改進概念教學。

首先，概念的理解是切實重要的，教師在教學過程中可以綜合利用科學事實例證、圖示、概念圖等多種表征方式，顯化概念教學。此外，教師也可以針對教學內(nèi)容，選取情境表征、圖像表征等其他表征方式進行拓展。另一方面，教師也可以利用問題串引發(fā)學生思考，幫助學生厘清脈絡，從整體出發(fā)，把握知識間的關(guān)聯(lián)。再次，教師不能忽略概念形成過程中各方面能力素養(yǎng)的培養(yǎng)，生物學科學史是概念教學的重要材料，在開展教學時，教師可以通過借鑒教材的方式，廣泛收集科學史，按照科學家探究的歷程，引入問題串，為學生創(chuàng)設情境，從科學家探索的視角出發(fā)，引導學生提出問題、作出假設、尋找證據(jù)、得出結(jié)果與結(jié)論以及討論與交流，進而逐步構(gòu)建概念，并形成對科學研究和科學本身更為深刻的認識，培育科學思維和科學探究能力。此外，在概念鞏固與遷移時，教師要注重習題的設置，創(chuàng)設新情境，檢驗學生在新情境中能否靈活利用所學概念解決問題，進而調(diào)整教與學，幫助學生更好地鞏固與遷移概念。