新版教材編寫中落實生物學學科核心素養的實踐與思考

閆白洋

摘要 為落實課程標準中生物學學科核心素養的要求，在教材編寫中明確學習目標以核心素養為導向，以內容要求為載體，通過“情境-問題”貫穿大概念、重要概念、次位概念的形成及應用，注重學生主動參與和實踐應用，注重學生跨學科STEM學習，注重學生核心素養不同水平的評價。

關鍵詞 教材編寫 核心素養 實踐與思考

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

教材是課程標準的體現，也是課程實施的載體。教材在發展學生的核心素養，落實“立德樹人”的根本任務中有著不可替代的作用。教材的編寫是在課程標準基礎上的一次再創造，不僅要充分體現課程標準的基本思想，準確把握課程標準的內容要求，還應成為落實課程目標的基本教學資源。筆者參加了北京師范大學出版社出版的高中生物學選擇性必修《生物與環境》教科書的編寫。如何在教材編寫中落實生物學核心素養？筆者在編寫中進行了實踐和思考。

1《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）的內容要求、教學要求和學業要求

筆者負責編寫內容屬于選擇性必修課程大概念“生態系統中的各種成分相互影響，共同實現系統的物質漸環、能量流動和信息傳遞，生態系統通過自我調節保持相對穩定的狀態”中的重要概念“人類活動對生態系統的動態平衡有著深遠的影響，依據生態學原理保護環境是人類生存和可持續發展的必要條件”。其具體的內容要求、教學要求和學業要求如下。

1.1內容要求重要概念下的次位概念包括：

1探討人口增長會對環境造成壓力;

2關注全球氣候變化、水資源短缺、臭氧層破壞、酸雨、荒漠化和環境污染等全球性環境問題對生物圈的穩態造成威脅，同時也對人類的生存和可持續發展造成影響;

3概述生物多樣性對維持生態系統的穩定性以及人類生存和發展的重要意義，并嘗試提出人與環境和諧相處的合理化建議;

4舉例說明根據生態學原理、采用系統工程的方法和技術，達到資源多層次和循環利用的目的，使特定區域中的人和自然環境均受益;

5形成“環境保護需要從我做起”的意識。

1.2教學提示

教學提示主要包括：

1調查當地環境中存在的主要問題，提出保護建議或行動計劃;

2搜集生物多樣性保護的實例，討論當地生態系統是否已經出現嚴重的生物多樣性下降的趨勢及其對人類的影響;

3組織學生（或學習小組）參觀了解人工生態系統的組成及其中蘊含的生態學原理和經濟學原理。

1.3學業要求

分析或探討人類活動對自然生態系統動態平衡的影響及人工生態系統帶來的經濟、生態和社會效益，并嘗試提出人與環境和諧共處的合理化建議（生命觀念、科學探究、社會責任）。

2學習目標以核心素養為導向，以內容要求為載體

教材編寫中，為使學生在章節學習之前明確學習任務和目標，教材設置“學習目標”欄目。學習目標的設計以生物學核心素養為導向，參照《新課標》中的內容要求、教學提示和學業要求。在學習目標設計過程中，首先在研究和理解“高中階段學生核心素養指標體系”以及課程標準給出的生物學核心素養內涵的基礎上，緊密結合生物學科育人價值和核心概念，編制高中學生生物學核心素養指標表現水平雙向細目表，把核心素養轉化為與課程標準中內容要求緊密結合的學習目標。如設計生命觀念學習目標時，將穩態平衡觀與課程標準內容要求中的1～3內容的緊密結合。學習目標語言規范為“通過......分析......形成......指導......”等詞語。據此設計的學習目標如下。

2.1生命觀念

通過指出某一生態系統中的構成要素及影響其平衡的因素，分析環境問題對可持續發展的影響，形成人與自然和諧發展的平衡觀等生命觀念，用來指導人們保護環境、維護生態平衡的行為習慣。

2.2科學思維基于人口增長速率以及人口增長對環境影響的事實，能運用歸納與概括、演繹與推理等科學思維方法闡釋人口增長與環境保護之間的關系，論證控制人口增長和保護環境的重要性。

2.3科學探究

針對酸雨對環境的影響，能選用簡單的儀器，設計實驗方案，完成大氣降水酸度的測試，討論當地環境中存在的主要問題，并學會利用實驗去研究。

2.4社會責任

主動關注生物多樣性對維持生態系統穩態以及人類發展的重要意義，能運用生態平衡觀，提出相應的人與環境和諧相處的合理化建議。

3大概念、重要概念、次要概念構建教材內容，少而精

在教材編寫中，根據課程標準中核心素養、內容要求、教學提示和學業要求構建教材內容。例如，內容要求次位概念“關注全球氣候變化、水資源短缺、臭氧層破壞、酸雨、荒漠化和環境污染等全球性環境問題對生物圈的穩態造成威脅，同時也對人類的生存和可持續發展造成影響”落實到教材內容時，選擇了“全球氣候變暖、臭氧層、酸雨等形成的原因和危害”;教學提示“調查當地環境中存在的主要問題，提出保護建議或行動計劃”，教材內容選擇“大氣降水酸度的簡易測試、調查當地生態環境問題”等。學業要求“分析或探討人類活動對自然生態系統動態平衡的影響”，教材內容選擇“人口增長會加劇水資源的污染、空氣污染、自然資源衰退、固體廢棄物污染”等。類似方式構建此重要概念的教材內容包括：

1世界人口快速增長、人口增長加大對自然資源的利用、人口增長對環境造成壓力;

2全球氣候變暖威脅人類生存環境、臭氧空洞導致地球遭受紫外線輻射危害、酸雨導致區域生態系統紊亂;

3生物多樣性對維持生態系統穩定和人類生存發展有著重要意義、就地保護和遷地保護是保護生物多樣性的重要措施、通過防治環境污染和控制資源過度利用促進人與環境和諧發展、善待地球是全人類的重要責任;

4生態工程可以實現資源多層次、循環利用，生態工程可以實現環境保護的目的。

4“情境-問題”貫穿重要概念、次位概念的形成及應用

核心素養是解決實際生活問題的必備品格和關鍵能力。為發展學生的生物學學科核心素養，教材內容組織形式通過“情境-問題”貫穿重要概念、次位概念形成。情境選擇要真實性、生活化，而且情境選擇不僅僅是引入概念學習，而是要貫穿整個概念學習中，問題設問要圍繞情境和概念，注重情境和概念的聯系。通過情境、問題解決構建重要概念和次位概念過程中，發展學生生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的生物學學科核心素養。例如，“生態工程在環境保護中的應用”中為使學生形成穩態與平衡觀，并利用此觀念指導人們保護環境、維護生態平衡，培養學生的歸納與概括、演繹與推理科學思維及科學探究能力，并落實內容要求中“舉例說明根據生態學原理、采用系統工程的方法和技術，達到資源多層次和循環利用的目的，使特定區域中的人和自然環境均受益”。教材情境選擇是：“稻田養魚是將種植業與養殖業有機結合，多層次利用土地資源和水資源，提高生態經濟效益的一種農業生產方式。在這個系統中，稻田為魚生長提供適宜的環境，水中的雜草、害蟲、水生動物、浮游植物和浮游動物等為魚提供食物。魚可以捕食害蟲，減少水稻蟲害發生，魚的糞便還可以作為水稻生長的有機肥料。水稻和魚互惠互利，相互促進，形成了良好的生態系統”。問題設計是：“1稻田養魚人工生態系統中的物質是怎樣循環的？能量是怎樣流動的？2稻田養魚人工生態系統有哪些優勢？3類似稻田養魚人工生態系統的實例還有哪些？”此情境問題貫穿整個概念的形成過程，設計來自真實的生活。問題創設和探究過程不僅可以落實課程標準的內容要求，而且有利于培養學生的生命觀念、科學思維和科學探究的核心素養。

5教材編寫中概念組織形式注重學生主動參與和實踐應用

學生核心素養的提升有賴于日積月累的課上和課下的主動學習，學習過程注重以科學探究、工程實踐、積極求索、合作交流為特征的主動學習，學生在主動學習中建構和理解生物學概念，在生物學概念的基礎上形成生命觀念，并能用這樣的大概念解釋生命現象。在此過程中，注重提高學生綜合運用知識解決實際問題的能力，發展學生的科學思維和科學探究能力，培養學生擔當社會責任。因此，教材編寫中注重學生的主動參與和實踐應用。在教材中設置尋找證據、實踐應用的板塊。例如，“根據曲線分析世界人口的變化趨勢”“交流討論經濟發展與環境保護的關系”“大氣降水酸度的簡易測試”“根據全球表層溫差變化，主動探究全球表層溫度變化趨勢、導致全球表層溫度變化的主要原因、全球表層溫度變化可能帶來的危害有哪些”“調查當地生態環境問題”“調查污水治理方法”“搜集生物多樣性現狀資料”等。

6教材編寫注重發展學生核心素養的跨學科STEM學習

在第八次基礎教育課程改革中，以探究為標志的主動學習方式成為教學改革的突破口。十多年來，這一改革的浪潮已經得到理科教師的認可，并較多地用于教學實踐。《新課標》在保持與全球理科課程改革方向一致的同時，將科學、技術、工程學、數學融入生物學課程，并強調了跨學科的認識與實踐，將學生的生活經驗、問題解決、工程設計、討論決策、動手實踐等教學建議貫穿課程內容之中，期待學生在主動學習的過程中，真正取得少而精的學習成果，達成生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個方面的生物學學科核心素養。因此，教材編寫中增加科學、技術、工程學和數學的跨學科STEM學習。例如“匯總調查到的污水處理工藝類型，分析污水處理的關鍵過程和工藝，并簡述作用機理”“設計一個日常生活污水的簡易處理裝置”

“小組討論提出當地生態環境問題可行的整改措施”等。這些教材內容體現了科學與工程學的本質特征，獲取對其深入理解有助于學生認識到科學與工程學在保護生態環境所起的作用。這些跨學科的概念理解是學生在面對科學相關的個人及社會議題時做出理性決策的前提和基礎，是值得學生花時間去認真學習的內容。

7教材編寫中注重發展學生核心素養不同水平的評價

教材編寫中每個單元均有檢測評價，對學生發展核心素養進行測量和評價。評價從知識向能力、從能力向素養轉變。強化以知識為載體，以學科核心素養為立意的評價。理解學科核心素養與學業質量的關系，教材檢測評價核心素養試題編寫時，關注學生在真實情境中，運用生物學知識，解決實際問題的能力。關注學生個體性差異，關注核心素養不同水平的學生表現特征。例如，第2節的檢測評價題目：為判斷酸雨是否會對中國亞熱帶森林產生影響，以便更好地對已退化的森林進行恢復，研究者配制pH為2.5、4.0、5.6的3種酸雨噴灑液噴灑馬尾松幼苗，測定其對馬尾松光合速率的影響，結果如圖1所示。請回答下列問題：

1酸雨對馬尾松光合速率的影響是什么？查閱資料分析可能的影響機制。

2酸雨除了對植物的光合作用有影響外，還會影響植物種子的萌發，設計實驗方案探究酸雨對小麥種子萌發率的影響。

3自然界中形成酸雨的機制是什么？主要的原因是什么？寫出控制酸雨的2個方法。

問題1主要測評學生的科學思維，問題2主要測評學生的科學探究，問題3主要測評學生的生命觀念和社會責任。在3個問題中的參考答案及評價均設置核心素養的不同水平，如在問題2參考答案及核心素養水平設計見表1。

《新課標》是教材編寫的重要依據，教材是教育教學的重要參考。生物學課程標準核心素養的提出對教材編寫提出了新的挑戰。如何在教材編寫中的內容選擇、組織形式、活動設計等方面，落實發展學生生物學學科核心素養？如何在教學過程中更尊重學生個性化和多樣化的發展要求？如何貼近社會實際和學生的生活經驗？如何更好地發展學生的創新精神和實踐能力？還需要不斷地實踐和探索。

參考文獻：

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[3]劉恩山，曹保義.普通高中生物學課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：1-30.