人教版新教材《分子與細胞》生物學(xué)核心素養(yǎng)解讀

謝驕 鄧過房 高澤群

【摘 要】本文通過對人教版新教材《分子與細胞》進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)有關(guān)“科學(xué)探究”素養(yǎng)中各素質(zhì)能力培養(yǎng)內(nèi)容出現(xiàn)的次數(shù)與比例，觀察能力（6，13.63%）、提問題能力（6，13.63%）、制定方案能力（13，29.54%）、獲取數(shù)據(jù)能力（5，11.36%）、表達交流能力（14，31.81%），對應(yīng)的水平層次占比分別為，水平 1（5，11.62%）、水平 2（21，48.83%）、水平 3（12，27.9%）、水平 4（5，11.62%），并就探究性教學(xué)提出相應(yīng)的教學(xué)改進建議，提出創(chuàng)設(shè)環(huán)境培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)探究素養(yǎng)，組織以活動為核心的教學(xué)活動加強探究式教學(xué)的建議。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)核心素養(yǎng) 科學(xué)探究 分子與細胞 教學(xué)改進建議

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）01B-0048-03

生物學(xué)核心素養(yǎng)是指學(xué)生在接受生物學(xué)教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過學(xué)習生物學(xué)內(nèi)化的帶有生物學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。科學(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力。在探究中，樂于并善于團隊合作，勇于創(chuàng)新。

科學(xué)探究包括觀察、提出問題、查閱書籍、設(shè)計觀察方案、根據(jù)實驗證據(jù)修正已有信息、使用工具收集與分析和解釋數(shù)據(jù)、提出答案、與他人交流等，科學(xué)探究被普遍認為是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效策略?？茖W(xué)探究對學(xué)生掌握科學(xué)概念、參與科學(xué)實踐、理解科學(xué)本質(zhì)，成為獨立思考者和學(xué)習者都有重要作用。

正因為如此，教材中編入了一定量的體現(xiàn)科學(xué)探究的素材是非常必要的。本文以人教版新教材《分子與細胞》（2019 年）為研究對象，對教材中出現(xiàn)的所有體現(xiàn)科學(xué)探究核心素養(yǎng)方面的素材進行全面梳理、深度挖掘。采用目前比較公認的分析方法、頻度分析法與內(nèi)容分析法，進行列表統(tǒng)計，對體現(xiàn)科學(xué)探究核心素養(yǎng)進行具體分析。

一、生物學(xué)核心素養(yǎng)“科學(xué)探究”（C）內(nèi)容統(tǒng)計及分析

人教版高中生物教科書《分子與細胞》中有關(guān)科學(xué)探究核心素養(yǎng)方面的素材及其相應(yīng)的核心素養(yǎng)內(nèi)容，統(tǒng)計如表 1。

二、頻度統(tǒng)計

三、結(jié)果分析

從表 1 統(tǒng)計的內(nèi)容可分析出的結(jié)論如下：

（一）《分子與細胞》這一模塊中的每一章都有相應(yīng)的科學(xué)探究核心素養(yǎng)素材

第一章 5 次，第二章 4 次，第三章 4 次，第四章 8 次，第五章 17 次，第六章 4 次，各有側(cè)重。集中在第 4 章和第 5 章，這與其章節(jié)內(nèi)容和特點相關(guān)。如 S4 中的經(jīng)典活動安排是，探究植物細胞的吸水和失水;S5 中的酶特征探究是對酵母菌細胞呼吸方式的探究。又如綠葉中色素的提取與分離活動探究是光合作用原理探究實驗，具體是環(huán)境因素對光合作用強度影響的探究等。這些素材，尤其是科學(xué)探究的重要素材，都是高中階段用來培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)核心素養(yǎng)。

（二）重點明確，對科學(xué)研究素養(yǎng)的五大能力都得到應(yīng)有的重視

依據(jù)表 1 各欄目數(shù)據(jù)可看出，編者把培養(yǎng)科學(xué)探究核心素養(yǎng)的側(cè)重放在《探究·實踐》和《思考·討論》兩個欄目，其中就內(nèi)容而言，《探究·實踐》欄目最多，《思考·討論》欄目次之。其他欄目分布較分散，這是教材編者精心設(shè)計的，也無疑給一線教師指明了方向。教師要利用好相應(yīng)欄目和相應(yīng)素材（活動），科學(xué)設(shè)計、組織、安排。這對落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)都是非常有利的。

從表 2 數(shù)據(jù)可解讀出《分子與細胞》中的“科學(xué)研究”核心素養(yǎng)類別（①觀察能力，②提問題能力，③制定方案能力，④獲取數(shù)據(jù)能力，⑤表達交流能力）均有所體現(xiàn)，共出現(xiàn)了 44 個頻度，主要側(cè)重在制訂方案能力（13，29.54%）和表達交流能力（14，31.81%），兩者占比超 6 成。接下來是觀察能力（6，13.63%），提問題能力（6，13.63%），獲取數(shù)據(jù)能力（5，11.36%）。不同素養(yǎng)主次分明，充分體現(xiàn)了教材重心。這五大能力都是科學(xué)探究素養(yǎng)的很好表現(xiàn)，尤其制訂方案能力和表達交流能力，是學(xué)生未來發(fā)展必須具備的素養(yǎng)。

從表 3 分析得出，它充分地體現(xiàn)了《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 版）》中有關(guān)“科學(xué)探究”素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。在“科學(xué)探究”素養(yǎng)培養(yǎng)水平中，分有 4 個層次?！斗肿优c細胞》中的四個水平中，水平 1（5，11.62%），水平 2（21，48.83%），水平 3（12，27.90%），水平 4（5，11.62%）。每個層次都有相應(yīng)的要求，4個水平呈正態(tài)分布。最容易的水平 1 和最高要求的水平 4 占比科學(xué)，中間程度要求的水平 2 和水平 3 占比超 7 成以上，這符合絕大部分學(xué)生的發(fā)展需求，具有一定的層次感與科學(xué)選拔性。其中，（1）水平 1 指能夠使用簡單的實驗器具;基于給定的實驗方案完成簡單的實驗，記錄相關(guān)數(shù)據(jù);能以書面的形式將實驗結(jié)果記錄下來。（2）水平 2 指能夠正確使用工具進行觀察;提出生物學(xué)問題，在給出的多個方案中選取恰當?shù)姆桨覆嵤?用恰當?shù)姆椒ㄈ鐚嵱涗浐头治鰧嶒灲Y(jié)果;能與他人合作完成探究，以口頭或書面的形式與他人展開交流。（3）水平 3 指能夠熟練運用工具展開觀察;針對特定情境提出可探究的生物學(xué)問題或生物工程要求;基于給定的條件，設(shè)計并實施探究實驗方案或工程學(xué)實踐方案;運用多種方法如實記錄和分析實驗結(jié)果;在小組學(xué)習中能主動合作，推進探究方案或工程實踐的實施，并運用科學(xué)術(shù)語報告實驗結(jié)果。（4）水平 4 指能夠恰當選用并熟練運用工具展開觀察;針對日常生活的真實情境提出清晰的、有價值的、可探究的生命科學(xué)問題或可達成的工程學(xué)需求;基于對相關(guān)資料的查閱，設(shè)計并實施恰當可行的方案;運用多種方法如實記錄，并創(chuàng)造性地運用數(shù)學(xué)方法分析實驗結(jié)果;能夠在團隊中起組織和引領(lǐng)作用，運用科學(xué)術(shù)語精確闡明實驗結(jié)果，并展開交流。

綜合來看，人教版新教材《分子與細胞》模塊，在落實核心素養(yǎng)方面，編排的欄目，選取的材料，水平的劃分都較有學(xué)科特色和具有相應(yīng)的可教、可研、可讀性。當然，對教師的要求也更高，教師必須對教材的所有欄目和活動素材了如指掌，否則無法駕輕就熟，占據(jù)“核心素養(yǎng)”新課改新高地。

四、對教學(xué)改進的建議

科學(xué)探究是科學(xué)實踐的重要部分，科學(xué)探究的教學(xué)也不是有既定的步驟，它應(yīng)是一個非線性的過程。課堂上鼓勵學(xué)生善于觀察、敢于提問，學(xué)會制訂實驗方案，善于從實驗中獲取數(shù)據(jù)并表達和交流。為此提出相應(yīng)的教學(xué)建議。

（一）創(chuàng)設(shè)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)探究素養(yǎng)

創(chuàng)設(shè)探究環(huán)境，包括創(chuàng)設(shè)開放的選題環(huán)境、多樣的選材環(huán)境和可在探究活動中檢驗交流實驗設(shè)計方案的環(huán)境。

比如，光合作用的探究歷程這節(jié)課，涉及多個經(jīng)典實驗，是培養(yǎng)學(xué)生進行科學(xué)探究的很好課例。為此，筆者將之劃分為“過去、現(xiàn)在、未來”跨越 300 多年的 3 個階段。對不同階段，學(xué)生自由選擇選題，如過去階段的亞里士多德實驗、范海爾蒙特實驗、普利斯特利實驗，學(xué)生可以自由選材，自由設(shè)計可行方案，自由探討方案可行性，自由評價方案結(jié)果和結(jié)論。在這一系列探究過程中，慢慢滲透科學(xué)探究的精神實質(zhì)。

（二）組織以活動為核心的教學(xué)活動

組織以活動為核心的教學(xué)活動，營造一個能促進學(xué)生參與探究的課堂氛圍，使學(xué)生以小組或角色扮演活動，進行科學(xué)探究活動。例如，光合作用歷程中的梅耶和英格豪斯兩位科學(xué)家的出場，可采取角色扮演方式，讓學(xué)生設(shè)身處地地體驗。這既能提高學(xué)生課堂參與興趣，又能鍛煉學(xué)生的團隊合作意識，使學(xué)生能夠更好地組織分工、交流合作與鍛煉表達能力。薩克斯實驗則可以科學(xué)家小組的活動方式進行，由學(xué)生自行提出相應(yīng)問題。比如，暗處理過程是否可省略？為什么？本實驗可改進的地方在哪里？實驗結(jié)論為何？如此，可以促進學(xué)生在小組學(xué)習中主動合作，推進探究方案或工程實踐實施。

（三）加強探究式教學(xué)

科學(xué)探究作為主要的學(xué)習方式和教學(xué)方式，是學(xué)生習得生物學(xué)重要概念、形成生命觀念、提升科學(xué)思維等的重要途徑。為此，加強科學(xué)探究式教學(xué)，充分利用教材中的《思考·討論》《探究·實踐》和《問題探討》欄目，精心設(shè)計并且科學(xué)組織相應(yīng)教學(xué)活動，進行有趣的探究式教學(xué)，從而使學(xué)生形成獨立研究的良好習慣，為核心素養(yǎng)形成奠定基礎(chǔ)。

生物學(xué)科探究式教學(xué)方式可分為完全探究、部分探究、指導(dǎo)型探究、開放式探究。如表 1 所述的“影響酶活性條件”“酵母菌細胞呼吸方式的探究”“綠葉中色素的提取和分離”等課例可以進行完全探究或部分探究，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質(zhì)的流動”可進行指導(dǎo)型探究，“探究植物細胞吸水與失水”“比較過氧化氫在不同條件下的分解”“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”可進行開放型探究。不過，目前因受到觀念、課時等諸多因素的限制，大部分教師選擇部分探究和指導(dǎo)型探究較多，也有的通過演示實驗、調(diào)查、科學(xué)史、研究文獻、研究小報告等形式進行簡單的探究。

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【基金項目】中山市教育科研立項課題“基于核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)教材解讀與教學(xué)改進”（D2016037）。

（責編 盧建龍）