滬科版高中生物學必修教材中圖像系統簡析和有效運用

張金鑫 陸安慶 李娟娟

（上海市嘉定二中 上海 201802）

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出，教材內容編寫應圖文并茂，清晰美觀，裝幀精良，要盡量避免單純講述知識的做法，可以嘗試結合實驗、生活經驗、圖文資料等各種資源或途徑，激發學生的學習熱情，落實生物學學科核心素養。上海市普通高中從2021年秋季學期開始全面啟用新教材，即上海科學技術出版社最新出版的高中《生物學》（以下簡稱新教材）。下面通過對新教材必修1、2模塊中圖像系統的分析統計，了解新教材中圖像的表現形式、分布特點和核心素養的體現，提出有效運用圖像系統提升教學效果的教學策略。

1 圖像系統的數量、分布、分類和構成

1.1 圖像系統的數量和密度

圖像系統是指教材中具有直觀、形象特點的生物圖片、照片、圖表、表解等儲存和傳遞教育信息的系統，是教材文字系統的補充。梳理新教材必修1、2的圖像系統，結果見表1。

表1 滬科版新教材圖像系統的數量和密度統計

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

1.2 圖像系統的分布位置

滬科版新教材的單元結構包括“章名”“章引言”“章首圖”“節名”“學習目標”“概念聚焦”“節引言”“課前活動”“正文”“欄目”“探究實驗”“本章小結”“學業評價”等。圖像系統所處教材位置有：章節導入（主要集中在章首圖、課前活動）、正文、欄目、探究實驗（活動、建模）和學業評價（表2）。

表2 滬科版新教材圖像系統的分布位置統計

兩冊必修教材的圖像系統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。可見，新教材比較注重利用圖像系統對章節核心知識進行拓展，通過多樣化的閱讀資料及學習活動滿足不同學生的學習需求。必修1在探究實驗（活動、建模）中分布的圖像尤其多，為必修2的5倍，這一現象的出現與兩冊教材的內容密切相關——必修1中學生容易動手操作的探究實驗（活動、建模）較多，教材以圖片的形式呈現操作方法和實驗現象，便于學生“按圖索驥”，更快地理解和掌握實驗操作。相比之下，必修2由于教材內容理論性更強的特點，不便于在中學階段開展常規實驗，因此教材酌情安排了探究活動和建模活動來幫助學生理解核心概念、建構知識體系。這類活動互動性及開放性更強，教材多以文字的形式闡述活動目標、注意事項和簡要步驟。

1.3 圖像系統的分類

教材中的圖像系統從不同角度可有不同的分類方法。按照圖像的性質和外在表現形式，這些圖片可分為模型/模式圖、結構示意圖、人物肖像圖、實物照片、概念圖、流程圖、數據統計圖表和遺傳圖解/系譜圖，統計結果見表3。

表3 滬科版新教材圖像系統的分類統計

整體來看，必修1中結構示意圖、顯微或亞顯微圖和生理過程圖比必修2多，必修2中動植物和標本照片、實驗操作圖和遺傳圖解或系譜圖比必修1多。結合教材內容來看，必修1教材內容主要闡述細胞的結構、功能和代謝等相關知識，因此圖像系統更集中在分子和細胞結構以及代謝過程等方面。必修2教材內容側重于遺傳和進化等相關知識，因此圖像系統更集中于遺傳的分子機制、科學家的遺傳實驗和進化相關的動植物和標本照片。

1.4 圖像系統的構成

圖像系統一般由說明文字和圖片構成，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快速獲取圖文傳達的關鍵信息。章首圖雖然沒有相應的圖名和圖注，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本單元的核心元素，與章引言或提綱挈領或啟發思考的文字相互呼應，有利于激發學生的學習興趣。

2 圖像系統的功能分析

圖像系統作為高中生物學教材的重要組成部分，承載著豐富的生物學信息，在生物學教學中發揮著重要功能。圖像系統除了點綴和裝飾功能、激發學生興趣功能、強化和擴展文字的功能，還有利于提升生物學學科核心素養。

2.1 圖像系統體現生命觀念

新教材必修1注重結構和功能觀、物質和能量觀的滲透。例如，教材第78頁中酶活性抑制示意圖，圖片呈現出抑制劑通過與酶分子結合占據或改變了酶分子的活性中心，從而影響酶與底物的結合這一現象。學生通過讀圖便能領悟到酶與底物相互作用需要形狀上相互契合的生理機制，體現了結構與功能相適應的觀念。教材第84頁中有氧呼吸過程示意圖呈現了呼吸作用過程中的物質變化并伴隨著能量的變化，體現了物質和能量觀。新教材必修2更注重進化和適應觀的滲透。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境下樺尺蛾的體色與樹干的顏色。學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現并捕食。這一生物學事實有利于學生進一步理解達爾文以“適者生存”為核心的進化理論，由此形成進化和適應的生命觀念。

2.2 圖像系統體現社會責任

新教材的圖像系統在社會責任方面也有所體現。例如，由必修2教材第48頁的男性和女性體細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。學生能夠通過此圖，鑒別并自覺抵制封建迷信。又如，學生通過閱讀教材第69頁常見致癌物質示意圖，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，并在此基礎上養成健康文明的生活方式。

2.3 圖像系統體現科學探究

除了對生命觀念及社會責任的滲透，新教材也更加注重利用圖像系統進行科學探究能力的培養。例如，必修1教材第103頁中以表格形式呈現實驗結果，要求學生依據表格信息繪制曲線圖來表示燈的距離和氣泡產生速度的關系，讓學生學會運用多種方法如實記錄并分析實驗結果，得出結論，提升其科學探究能力。

2.4 圖像系統體現科學思維

必修1教材第15頁中呈現了幾種生物細胞圖片，學生通過圖片對比，歸納出細胞結構的異同點，有利于培養歸納與概括能力。必修2教材第41頁中一對相對性狀雜交實驗的遺傳圖解和第44頁的兩對相對性狀雜交實驗的遺傳圖解，詳細呈現了孟德爾對實驗現象提出的假說并進行演繹驗證的過程。學生可根據孟德爾提出的假說，帶入圖中進行驗證，發現演繹出來的結果與孟德爾觀察到的實驗現象一致，從而證明假說的合理性。此過程能夠培養學生演繹與推理能力。

3 有效運用圖像系統的教學策略

3.1 利用圖像系統，創設教學情境

高中生物教材的圖像系統是創建情境的重要素材。在生物學教學中，教師可以利用圖像系統，為學生創設學習情境，調動學生的學習興趣，引導學生在情境模式下，主動參與到課堂學習中。

例如，必修1教材第106頁的人成長過程示意圖，呈現了嬰兒、幼兒、少年到成年的4幅圖片。教師可以據此創設情境，提出層層遞進的問題：①人成長過程中，體內細胞的數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胞數量？③在這個過程中，體內細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胞的遺傳信息與親代細胞基本一致？教師利用循序漸進的問題串，逐步引出這節課的主題“細胞分裂”。同時，學生根據已有知識暫時還答不出有些問題，教師可以引導學生帶著問題開始新課的學習，通過學習和探究積極主動地解決疑惑，體現學生的學習主體地位。

3.2 利用圖像系統，發展科學探究能力

社會的發展，科技的進步，都與科學家們的科學探究密不可分。在高中生物學教學中培養學生的科學探究能力具有十分重要的現實意義。在滬科版新教材中，有很多科學探究實驗、科學史都是以圖片的形式直觀呈現，教師可充分利用圖像系統中蘊含的素養信息，發展學生的科學探究能力。

例如，必修2教材第4頁圖1-3呈現了赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗示意圖。教師可在講述完放射性標記技術和噬菌體結構特點之后，組織學生根據以下問題進行討論和思考：①混合物經離心后，上清液和沉淀物中主要是什么結構？②放射性同位素S出現在試管的什么位置？這說明什么？③放射性同位素P出現在試管的什么位置？這說明什么？④進一步檢測細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，提升科學思維能力

在新課程改革背景下，生物學學習對學生識圖析圖能力要求越來越高。在上海市普通高中學業水平考試中，綜合題主要考查學生圖像分析能力。在教學中，教師可以利用圖像系統，引導學生分析圖像，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系示意圖。教師可引導學生觀察該圖并結合題目文字說明，推理產生惡性腫瘤的可能原因。學生通過對圖像和文字的分析，總結出發生惡性腫瘤的原因有以下幾點：NF-1基因發生突變或該基因所在染色體發生變異；SOS蛋白的活性增強；RAS蛋白與GTP的結合能力增強等。