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譚永平:人教版《普通高中教科書生物學》修訂情況簡介

文章來源:轉載自華東師范大學生物學教學雜志 發布時間:2019年12月06日 點擊數: 字體:

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作者簡介??人民教育出版社生物室主任、編審,中國教育學會生物學教學專業委員會常務副秘書長。已從事生物課程教材研究20年,參與人教版大綱版初中和高中生物教材修訂,全程參與新課標生物實驗教材編寫和修訂,擔任新高中生物學教材分冊主編。已經發表研究論文幾十篇,其中CSSCI期刊、核心期刊論文約二十篇。擔任中小學教材教學、中小學數字化教學、中學生物教學、中學生物學等學術期刊編委。

2019年秋季,部分省市開始使用《普通高中教科書生物學》(以下簡稱新教材)。新教材是以原實驗教材為基礎修訂而來。教材修訂以黨的十八大、十九大精神為指導,努力落實立德樹人的根本任務,以培養高中學生核心素養為宗旨,遵循學生身心發展規律,努力踐行社會主義核心價值觀。教材修訂以新課程標準為根本依據,在廣泛調研、總結經驗、反思不足的基礎上,吸收原實驗教材的優點,在繼承的基礎上努力創新。

? ? 教材修訂工作于2016年初啟動,到2019年6月基本完成,歷時3年多。期間,幾十人的編寫團隊反復研討打磨,上百名專家、教師參與審稿,上千名學生參與試教;先后經歷多次送審和修改,經歷幾十次征求意見會和無數次磨稿。在修訂工作開展之前,還有數年基于課題研究的準備,可謂“十年磨一劍”。

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1??教材在知識內容選擇與學生活動設計方面的修訂情況

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1.1“科學家訪談”更新訪談對象??原實驗教材每本書開篇的“科學家訪談”,用科學家現身說法,以培植學生的科學精神;用我國科學家為例來體現我國科學研究的成就,以幫助學生養成愛國情懷。因此,教材修訂時予以保留。鑒于原實驗教科書中“科學家訪談”介紹的科學家多數年事已高,因此本次修訂時對訪談的科學家做了更新。新教材5本書訪談的科學家分別是施一公院士、袁隆平院士、許智宏院士、方精云院士、楊煥明院士。各模塊訪談的科學家都是各研究領域的杰出人物,所做的科學研究工作與各冊教材主體內容有密切關聯,所取得的科研成果學生易于理解,因此有利于激起學生學習生物學的興趣。

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1.2教材知識內容的變化情況?考慮課程標準關于必修的內容要求沒有根本性的變化,原實驗教材使用十多年來一線師生普遍認可其總體框架結構,因此必修教材的總體框架結構不做顛覆性的改變。同時,考慮課程標準的內容要求有少量調整,也考慮一線師生對原實驗教材的意見和建議,教材章節內容做局部微調、優化。選擇性必修三個模塊跟原有教材相應內容比則有較大的變化。原《穩態與環境》模塊被拆為兩個模塊——《穩態與調節》和《生物與環境》,按照課程標準的要求,學時翻一倍,內容有增加,因此這兩本教材的內容都需要進一步充實。《生物技術與工程》主體內容是原選修3《現代生物科技專題》中除了生態工程之外的全部內容,加上選修1《生物技術實踐》有關微生物利用的內容,以及選修2《生物科學與社會》發酵工程的部分內容,因此,新教材需要將有關內容進行整合。教材知識內容方面主要有以下變化。

1.2.1 《分子與細胞》模塊??在維持基本框架結構不變的情況下微調。

? ? 第1章“走近細胞”,刪除了“生命活動離不開細胞”,并將“細胞學說的建立過程”提前到第一節,充分闡述了細胞學說建立的意義。

? ? 第2章 “組成細胞的分子”內容略有調整,修訂后的5節按照知識從易到難的順序安排,依次是:細胞中的元素及化合物、細胞中的無機物、細胞中的糖類和脂質、蛋白質是生命活動的主要承擔者、核酸是遺傳信息的攜帶者。教材中關于水、蛋白質的內容略有增加,闡述更為透徹。

? ? 第3章 “細胞的基本結構”,將原實驗教材第4章“生物膜的流動鑲嵌模型”移到了“細胞膜的結構與功能”一節,將細胞膜的功能和結構整合在一起。這樣既符合教師的教學習慣,也能更好地體現結構與功能觀。

? ? 第4章 “細胞的物質輸入和輸出”,原實驗教材流動鑲嵌模型的內容移走后,重新組織的兩節分別為“被動運輸”“主動運輸與胞吞、胞吐”。闡述物質進出細胞方式的具體內容有一定的更新。

? ? 第5章 “細胞的能量供應和利用”,四節順序依舊,但是具體內容包括關于ATP、細胞呼吸、光合作用的探究歷程和光合作用的原理的內容等,都有更新。

? ? 第6章“細胞的生命歷程”,將原教材第4節“細胞的癌變”的內容移入了《遺傳與進化》;關于有絲分裂的內容明晰了細胞周期包括分裂間期和分裂期;細胞全能性定義改為:是指細胞經分裂和分化后,仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。

1.2.2 《遺傳與進化》模塊??保留原實驗教材的以人類探索遺傳物質奧秘的歷程的教材主線,又根據新課標要求做了一些調整。新課標在“遺傳與進化”模塊增加了表觀遺傳、生物進化的證據等內容,原在必修1安排的“細胞的癌變”也移到必修2,因此,必修2的內容有所擴增。考慮到課時有限,因此將原實驗教材第6章“從雜交育種到基因工程”刪除,有關育種的內容簡化后分散到各章節相應內容中。教材在“基因表達與性狀的關系”一節,用一個黑體字標題的內容、一頁半的篇幅介紹表觀遺傳。為落實課標具體內容的要求,第6章內容有較大的變化。首先,由于要有機融入“共同祖先的證據”,增加“生物有共同祖先的證據”作為第一節,這樣本章的立意就不再是介紹現代生物進化“理論”,而是介紹“生物的進化”。第二,原教材的兩節內容重新組織,將“自然選擇”的內容單獨成節,闡述自然選擇與適應的形成,從而更好地凸顯“進化與適應觀”。

1.2.3 ?選擇性必修1《穩態與調節》 ?共5章,分別是人體的內環境與穩態、神經調節、體液調節、免疫調節、植物生命活動的調節。與原必修3前3章內容相比,由于課程標準具體內容要求的變化,神經調節、體液調節、免疫調節都由一節擴充為一章,內容有較多擴充。特別是神經調節的內容,由于分級調節、人腦的高級功能都各安排了一節介紹,內容擴展較多。植物生命活動的調節一章,也根據課程標準要求,增加一節環境因素參與調節植物的生命活動。

1.2.4 ?選擇性必修2《生物與環境》 ?共4章,分別是種群及其動態、群落及其演替、生態系統及其穩定性、人與環境。其中關于種群、群落的內容都有所擴展,增加影響種群數量變化的因素、群落的主要類型的內容。“人與環境”一章為落實課程標準的要求,將生態環境的保護與原屬于選修3的生態工程整合安排。生態工程由原選修3的一章精簡為一節,內容大大簡化。

1.2.5 選擇性必修3《生物技術與工程》 ?共4章,分別是發酵工程、細胞工程、基因工程和生物技術的安全性與倫理問題。發酵工程的主要內容對應原選修1和選修2部分內容;其他3章則對應原選修3部分內容,胚胎工程在細胞工程一章內安排。在生物技術的安全性與倫理問題一章內,新教材根據國家近年出臺的有關政策和文件,明確了經過審批上市的轉基因作物的安全性與傳統作物并無差異。

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1.3 整合、優化學生活動??與教材正文內容關聯的學生活動,整合為兩大類,從而便于教學。原教材中的“實驗”“探究”“模型建構”“模擬探究”等整合為“探究·實踐”,“資料分析”“資料搜集與分析”“思考與討論”等整合為“思考·討論”。整合之后,教材正文中的欄目基本上可分為兩大類:一類是觀察、實驗、制作等需要動手操作的活動:“探究·實踐”,一類是基于資料、不需要動手操作的活動:“思考·討論”。

? ? 兩類活動均做了修改和完善。“思考·討論”類活動更加聚焦各章節重點學習內容,全方位地更新資料、完善思考討論的問題。“探究·實踐”類活動則根據教材修訂之前的調研結果和新課標的要求,進行刪減、增補、改寫等,其目的是增強活動可行性,提高活動的教育價值。以下重點介紹“探究·實踐”類活動的修改情況。

? ? 必修模塊兩本教材中的“探究·實踐”活動,主要是精簡、提高可行性,同時根據課程標準的要求,增補個別實驗。

? ? 《分子與細胞》刪除3個實驗,調整1個實驗,補充1個實驗。刪除的3個實驗為:觀察DNA和RNA在細胞中的分布(實驗操作難度大,效果不理想),體驗制備細胞膜的方法(實驗材料不容易得到,效果不理想),細胞大小與物質運輸的關系(實驗價值不大)。其中“細胞大小與物質運輸的關系”改為“思維訓練 運用模型作解釋”,保留其發揮思維訓練的價值。“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”則按照課標要求調整為“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”。按照課標的要求增加“淀粉酶對淀粉和蔗糖水解的作用”,該實驗可以說明酶的專一性。

? ? 《遺傳與進化》模塊,原教材中的“脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性”探究活動改編為“思考·討論”活動,降低難度;“建立減數分裂中染色體變化的模型”增加一個活動“模擬四分體時期非姐妹染色單體間的互換”,以幫助學生深刻理解減數分裂過程中染色體變化;增加“抗生素對細菌的選擇作用”的探究實踐,意在讓學生通過該實驗加深對較為抽象的“自然選擇”的理解。

? ? 關于選擇性必修模塊三本教材中的“探究·實踐”活動,原實驗教材中可行性好、教育價值高的探究實驗活動保留并完善,同時根據課程標準的要求做取舍、補充。

? ? 為了提高探究活動的可行性,有的實驗調整了實驗環節,明晰了實驗步驟;有的增加了備選的實驗材料。例如,“檢驗生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”,刪除了容易變色的蘋果勻漿、馬鈴薯勻漿,增加了葡萄勻漿、白蘿卜勻漿;刪除了蘇丹Ⅳ染液,減少了實驗操作環節。

?? 增加關鍵實驗操作或實驗現象的圖示,以幫助學生更好地完成實驗。例如,在“檢驗生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”中,增加三種有機物與相關試劑的顏色反應;在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”中,增加了有絲分裂各個時期的圖像,等等。

????為了營造開展實驗探究的情境,一些實驗增加了相關的情境導入。例如,在“檢驗生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗前增加這樣的一段話:“正因為不同食物中營養物質的種類和含量有很大差別,我們才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配,以滿足機體的營養需要。我們的食物來自各種生物組織。那么,怎樣檢測不同生物組織中的營養物質呢?通過下面的探究實踐,你可以嘗試檢測不同生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。”

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1.4 ?教材深度、難度基本維持原教材水平?根據征求意見會和試教了解的信息并結合教材文本分析,可以認為,必修教材修訂前后總體難度維持在原教材的水平:教材的章、節數量略有減少,必修兩本教材總頁面數比原實驗教材略有減少;教材所涉及的生物學重要概念的內容,總體與原實驗教材相當;實驗探究活動有刪減有補充,總體數量略有減少,實驗探究的可行性有較大的提高。因此,總體深度、難度與原實驗教材的深難度基本相同。部分內容看似增加了文字,但是實際上,增加的文字材料是學生理解重要知識的腳手架,能幫助學生更好地建構概念,因此,不屬于增加難度。例如,《分子與細胞》第2章第2節“細胞中的無機物”中,用楷體字(選學)增加了水作為良好溶劑的原因分析與說明,可以幫助學生更好地理解為什么水對于細胞的生活那么重要。有些新增內容是根據課程標準要求新增的,教材在處理有關內容時,盡量做到簡明扼要、通俗易懂。例如,《遺傳與進化》根據課標要求增加表觀遺傳,由于這部分內容較為復雜,教材盡量簡化處理。?

? ? 簡而言之,新教材必修內容略有精簡,內容分量的分布更加均衡合理,學生的學習負擔略有減輕。

???? 三本選擇性必修教材的情況,既與必修教材有所不同,3本之間的情況也不盡相同。選擇性必修1、選擇性必修2的內容跟實驗教材比有所擴展,但考慮學時也增加到原來的兩倍,因此判斷其深度、難度與原教材差別不大。選擇性必修3的內容以原有選修3為主體,整合原有選修1、選修2的部分內容。教材闡述各工程時,精簡細節操作流程,突出生物技術和工程的原理、應用,以便學生更好地理解、感悟生物科學技術在社會生活中的作用。因此判斷其總體難度比原教材略有降低。

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2 ?教材組織方式和欄目的升級與優化

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? ? 本次修訂,教材在全書的科學家訪談,各章引言、各節內容組織、章小節等方面,都做了進一步的優化。

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2.1 章首頁、章小結與章后習題的更新??新教材繼承原實驗教材章首頁風格,繼續保留引言、題圖與格言警句小詩相配的方式,但引言和圖片都特別注意創設學習情境,激發學生興趣,體現問題驅動,為通過本章發展學生的核心素養打下較好基礎。各章首頁的題圖都做了優化,以在貼近本章學習內容的前提下盡量體現美感。格言警句或小詩也有部分做了升級,以便更好地呼應本章的核心素養要求。章引言的修改則努力創設真實情境,提出的問題都指向本章學習的核心內容,指向生物學思想和學習本章應建立的生命觀念。例如,《分子與細胞》第2章的章引言里,用“石像無論多么栩栩如生,人們也不會認為它是生物”,以日常經驗創設情境,引導學生去思考的問題則指向細胞的物質性、細胞物質的特殊性,由此再次扣到本章研究生物大分子的重要性,隱含著蛋白質、核酸承擔的功能是建立在分子結構基礎上的這一認識。

? ? 本章小結分兩部分:理解概念、發展素養。其意圖是引導學生注意:既要重視概念的學習,也要關注基于概念提升素養。

? ? 章后練習是“復習與提高”,題型分為選擇題與非選擇題兩大類,與高考題型對接。章后的習題注意綜合性的考查,在檢測概念的同時也注意考查核心素養。

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2.2 各節教材組織形式的進一步完善??教材在內容組織上總體繼承原實驗教材的方式。每一節用“問題探討”引入,用“本節聚焦”點出本節重點學習目標,對不同要求的學習內容用不同的字體、欄目做安排,用主輔欄設計的方式既突出主干又兼顧拓展提升,節后練習題分層次、兼顧基礎要求與較高要求,等等。在繼承的基礎上,也有創新和變革。變化主要表現在以下方面。

2.2.1“問題探討”更強調真實情境和貫穿的情境??原實驗教材每一節設計的起始活動“問題探討”,可以起思維熱身作用。本次教材修訂,“問題探討”則更加注重真實問題情境創設,有的還是作為本節內容貫穿情境的一部分。例如,《分子與細胞》第1章第1節的“問題探討”創設的情境是:大熊貓與它吃的冷箭竹雖然形態迥異,但都是由細胞組成。同時,正文內容也呼應這一情境:在“細胞是基本的生命系統”的學習內容里,再次以大熊貓和冷箭竹為情境素材,起到貫穿性情境的作用。

2.2.2本節聚焦的內容更新?“本節聚焦”欄目起提示本節學習重點的作用。教材修訂時,雖然修改文字不多,但立意卻轉向提示發展素養的要求。例如,必修1第1章第1節的“本節聚焦”,由“為什么說細胞是基本的生命系統?”改為“怎樣理解細胞是基本的生命系統?”反映了由知識本位轉向概念應用、素養發展。選擇性必修3第4章第1節的“本節聚焦”,由“我們應該怎樣看待轉基因技術”改為“怎樣基于證據和邏輯,看待轉基因產品的安全性?”就凸顯了科學思維、“證據、邏輯”的重要性。選擇性必修1在《神經沖動的產生和傳導》一節的“本節聚焦”,增加了“為什么不能亂用興奮劑和吸食毒品?”突出了本節在提升“社會責任”擔當意識和能力方面的教育價值。

2.2.3 節后習題的更新??原創了大量考查核心素養發展水平的習題。節后習題分層次,既重視概念的檢測,也關注拓展應用。既關注知識,也注意引領學生建立生命觀念、磨礪科學思維、提升社會責任。不少習題都注意結合生活實際創設情境,引導學生在情境中運用知識解決問題,并嘗試從科學、技術、社會的關系去探討問題,提升愛國精神、科學精神和人文情懷。例如,以下原創習題,就是引導學生運用概念解決真實情境的問題。

? ? 將剛采摘的新鮮糯玉米立即放入85 ℃水中熱燙處理2 min,可較好地保持甜味。這是因為加熱會( ?)

A.提高淀粉酶的活性 ?????B.改變可溶性糖分子的結構

C.破壞淀粉酶的活性 ?????D.破壞將可溶性糖轉化為淀粉的酶的活性

2.2.4 科學方法、思維訓練欄目的更新??教材修訂時,在繼承原教材重視科學方法、注重科學思維訓練等優點的基礎上,進一步系統設計科學方法訓練內容,增補、完善重要的科學方法,進一步充實了“思維訓練”(原實驗教材為“技能訓練”)的內容。科學方法欄目增加了“歸納法”“加法原理和減法原理”等。思維訓練增補“運用證據與邏輯評價論點”“區別假設與預期”“質疑與理由”“分析循環因果關系”“溯因推理”“辨別偷換概念”“評估獲取證據的難度”等。新教材系統地從證據的獲取與甄別、數據的處理與解釋,到辨別假設、展開推理、評估論斷等多個方面訓練學生的思維技能。

2.2.5 課外閱讀材料更新??新教材保留的原實驗教材課后閱讀欄目有“科學?技術?社會”“與生物學有關的職業”“科學家的故事”“生物科學史話”等,原實驗教材的“科學前沿”改為“生物科技進展”。這些課后閱讀欄目內容基本都做了更新,增加了體現科技新進展和更具時代氣息的內容,特別是增加了不少反映我國科學家取得的科研成果,增加反映我國最新建設成就的內容。例如,必修1的“世界上首例體細胞克隆猴的誕生”、選擇性必修1的“中國腦計劃”、選擇性必修2的“定量評估我國陸地生態系統的固碳效應”,介紹了我國科學家最新取得的研究成果。選擇性必修2的“塞罕壩今昔”反映了我國生態建設成就。

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2.3 選擇性必修3?《生物技術與工程》教材章節結構的獨特性 ?選擇性必修3 《生物技術與工程》,教材章節總體結構與其他4本教材基本相同,但也有本模塊的獨特特點。

? ? 一是每節教材的起始欄目為“從社會中來”。該欄目一般結合社會生活中與本節學習內容有關的現象,以此作為學習背景,提出與本節工程技術有關的問題。每節課文結束,安排了“到社會中去”欄目,一般都是引導學生進一步關注社會生活中與本節學習內容有關的現象、實例,多數都需要學生付諸行動。這樣首尾呼應,可以讓每一節的學習都緊扣社會生活。本模塊教材的“從社會中來”和其他模塊的“問題探討”形式上略有不同,但本質上都是營造學習的問題情境,導向與本節學習密切關聯的核心問題。

? ? 二是在每一章,在學習各節具體內容之前,都有一篇“科技探索之路”,簡要介紹本章要學習的生物技術與工程的發展脈絡,從而讓學生知道技術從哪里來,體會科學技術一直在發展進步,感悟生物技術與工程還會不斷進步。

? ? 這樣設計本模塊教材,可以更好地體現本模塊生物技術與工程在社會生產、生活中的應用,引領學生理解生物技術的發展和工程應用促進社會進步和生活改善,理解科學技術的價值,關注科學技術與社會的關系。

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3 ?插圖全面更新、版式進一步升級

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? ? 本次教材修訂時,對教材的插圖做了全面更新,對版式、風格做了較大的調整。在欄目版式設計、圖文整體設計等方面,做了較大的修改。調整后,版面更加生動、新穎、美觀,風格淡雅。

? ? 教材修訂時,對插圖做了大量的更新,并提升插圖的有效性。一方面,重新繪制了大量插圖,這些插圖涉及分子、細胞、生物體、生態系統的結構、生物進化的歷程等,以及呼吸作用、光合作用、基因表達、神經調節等生理活動。另一方面,充實了大量照片,包括顯微照片,以及真實的場景等。從而幫助學生更好地學習生物學基本知識,幫助他們理解生物學概念、提升生命觀念。

? ? 在插圖更新時,我們還注意插圖細節的完善。例如,必修2全書涉及DNA或RNA堿基配對的圖很多,用于表示A、T、G、C、U堿基的圖形和顏色做到了全書統一。

? ? 特別值得一提的是,本次修訂時,許多插圖和照片為原創。教材中的原創圖片大多是由責任編輯和主編提出創意,插圖畫家繪制,歷經反復修改才完成。有不少照片是原創拍攝,有的是聯系有關科學家獲得一手照片,有的是從專業機構購買。

? ? 版式設計上,繼承原實驗教材主副欄功能區分的優點,并做到每章和每節都另起頁。在版式上做了全面的優化和升級。欄目的圖標全部做了更新,欄目形式全部做了整體設計。新的版式,總體風格淡雅,便于閱讀、學習。

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4 ?落實發展核心素養要求——教材修訂的核心任務

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? ? 發展核心素養是教材修訂時的核心任務。教材在全面落實學科核心素養的要求的同時,又不局限于學科核心素養四個方面的要求,而是關注學生的全面發展。教材通過聚焦生物學概念建構,基于概念發展素養;通過創設情境發展素養;通過滲透與總結提煉相結合的方式落實核心素養要求;通過習題檢測、提升核心素養。有關內容筆者另文介紹。


論文在《生物學教學》2019年第44卷第10期發表

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