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人教版《普通高中教科书生物学》修订情况简介

谭永平

  摘要:教材在继承原实验教材优点的基础上,全面落实课程标准的要求,发展核心素养。必修教材框架结构、组织主线总体维持不变,章节有微调,内容全面更新;选择性必修则依据课程标准的要求,以原实验教材为基础,重新构建教材框架。同时,整合、优化教材中的学生活动。修订后的教材整体深度、难度维持与原教材基本持平。教材修订时,对教材组织形式和栏目做优化,系统设计科学方法、思维训练内容,更新课后阅读、增加反映我国科学家最新研究成果和我国建设成就的内容;同时,全面更新插图和版式,提升教材美观度。

  关键词:高中生物学  教科书  人教版

  2019年秋季,部分省市开始使用《普通高中教科书生物学》(以下简称新教材)。新教材是以原实验教材为基础修订而来。教材修订以党的十八大、十九大精神为指导,努力落实立德树人的根本任务,以培养高中学生核心素养为宗旨,遵循学生身心发展规律,努力践行社会主义核心价值观。教材修订以新课程标准为根本依据,在广泛调研、总结经验、反思不足的基础上,吸收原实验教材的优点,在继承的基础上努力创新。

  教材修订工作于2016年初启动,到2019年6月最终完成,历时3年多。期间,几十人的编写团队反复研讨打磨,上百名专家、教师参与审稿,上千名学生参与试教;先后经历多次送审和修改,经历几十次征求意见会和无数次磨稿。在修订工作开展之前,还有数年基于课题研究的准备,可谓十年磨一剑。

  一、教材在知识内容选择与学生活动设计方面的修订情况

  1.“科学家访谈”更新访谈对象

  原实验教材每本书开篇的“科学家访谈”,用科学家现身说法,以培植学生的科学精神;用我国科学家为例来体现我们科学研究的成就,以帮助学生养成爱国情怀。因此,教材修订时予以保留。鉴于原实验教科书中“科学家访谈”介绍的科学家多数年事已高,因此本次修订时对访谈的科学家做了更新。新教材5本书访谈的科学家分别是施一公院士、袁隆平院士、许智宏院士、方精云院士、杨焕明院士。各模块访谈的科学家都是各研究领域的杰出人物,所做的科学研究工作与各册教材主体内容有密切关联,所取得的科研成果学生易于理解,因此有利于激起学生学习生物学的兴趣。

  2.教材知识内容的变化情况

  考虑课程标准关于必修的内容要求没有根本性的变化,原实验教材使用十多年来一线师生普遍认可其总体框架结构,因此必修教材的总体框架结构不做颠覆性的改变。同时,考虑课程标准的内容要求有少量调整,也考虑一线师生对原实验教材的意见和建议,教材章节内容做局部微调、优化。选择性必修三个模块跟原有教材相应内容比则有较大的变化。原《稳态与环境》模块被拆为两个模块——《稳态与调节》和《生物与环境》,按照课程标准的要求,学时翻一倍,内容有增加,因此这两本教材的内容都需要进一步充实。《生物技术与工程》主体内容是原选修3《现代生物科技专题》中除了生态工程之外的全部内容,加上选修1《生物技术实践》有关微生物利用的内容,以及选修2《生物科学与社会》发酵工程的部分内容,因此,新教材需要将有关内容进行整合。教材知识内容方面主要有以下变化。

  (1)《分子与细胞》模块

  在维持基本框架结构不变的情况下微调。

  第1章“走近细胞”,删除了“生命活动离不开细胞”,并将“细胞学说的建立过程”提前到第一节,充分阐述了细胞学说建立的意义。

  第2章 “组成细胞的分子”内容略有调整,修订后的5节按照知识从易到难的顺序安排,依次是:细胞中的元素及化合物、细胞中的无机物、细胞中的糖类和脂质、蛋白质是生命活动的主要承担者、核酸是遗传信息的携带者。教材中关于水、蛋白质的内容略有增加,阐述更为透彻。

  第3章 “细胞的基本结构”,将原实验教材第4章“生物膜的流动镶嵌模型”移到了“细胞膜的结构与功能”一节,将细胞膜的功能和结构整合在一起。这样既符合教师的教学习惯,也能更好地体现结构与功能观。

  第4章 “细胞的物质输入和输出”,原实验教材流动镶嵌模型的内容移走后,重新组织的两节分别为“被动运输”“主动运输与胞吞、胞吐”。阐述物质进出细胞方式的具体内容有一定的更新。

  第5章 “细胞的能量供应和利用”,四节顺序依旧,但是具体内容,包括关于ATP、细胞呼吸、光合作用的探究历程和光合作用的原理的内容等,都有更新。

  第6章“细胞的生命历程”,将原教材第4节“细胞的癌变”的内容移入了《遗传与进化》;关于有丝分裂的内容明晰了细胞周期包括分裂间期和分裂期;细胞全能性定义改为:是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。

  (2)《遗传与进化》模块

  保留原实验教材的以人类探索遗传物质奥秘的历程的教材主线,又根据新课标要求做了一些调整。新课标在“遗传与进化”模块增加了表观遗传、生物进化的证据等内容,原在必修1安排的“细胞的癌变”也移到必修2,因此,必修2的内容有所扩增。考虑到课时有限,因此将原实验教材第6章“从杂交育种到基因工程”删除,有关育种的内容简化后分散到各章节相应内容中。教材在“基因表达与性状的关系”一节,用一个黑体字标题的内容、一页半的篇幅介绍表观遗传。为落实课标具体内容的要求,第6章内容有较大的变化。首先,由于要有机融入“共同祖先的证据”,增加“生物有共同祖先的证据”作为第一节,这样本章的立意就不再是介绍现代生物进化“理论”,而是介绍“生物的进化”。第二,原教材的两节内容重新组织,将“自然选择”的内容单独成节,阐述自然选择与适应的形成,从而更好地凸显“进化与适应观”。

  (3)选择性必修1《稳态与调节》

  共5章,分别是人体的内环境与稳态、神经调节、体液调节、免疫调节、植物生命活动的调节。与原必修3前3章内容相比,由于课程标准具体内容要求的变化,神经调节、体液调节、免疫调节都由一节扩充为一章,内容有较多扩充。特别是神经调节的内容,由于分级调节、人脑的高级功能都各安排了一节介绍,内容扩展较多。植物生命活动的调节一章,也根据课程标准要求,增加一节环境因素参与调节植物的生命活动。

  (4)选择性必修2《生物与环境》

  共4章,分别是种群及其动态、群落及其演替、生态系统及其稳定性、人与环境。其中关于种群、群落的内容都有所扩展,增加影响种群数量变化的因素、群落的主要类型的内容。“人与环境”一章为落实课程标准的要求,将生态环境的保护与原属于选修3的生态工程整合安排。生态工程由原选修3的一章精简为一节,内容大大简化。

  (5)选择性必修3《生物技术与工程》

  共4章,分别是发酵工程、细胞工程、基因工程和生物技术的安全性与伦理问题。发酵工程的主要内容对应原选修1和选修2部分内容;其他3章则对应原选修3部分内容,胚胎工程在细胞工程一章内安排。在生物技术的安全性与伦理问题一章内,新教材根据国家近年出台的有关政策和文件,明确了经过审批上市的转基因作物的安全性与传统作物的并无差异。

  3.整合、优化学生活动

  与教材正文内容关联的学生活动,整合为两大类,从而便于教学。原教材中的“实验”“探究”“模型建构”“模拟探究”等整合为“探究·实践”,“资料分析”“资料搜集与分析”“思考与讨论”等整合为“思考·讨论”。整合之后,教材正文中的栏目基本上可分为两大类,一类是需要观察、实验、制作等需要动手操作的活动:“探究·实践”,一类是基于资料、不需要动手操作的活动:“思考·讨论”。

  两类活动均做了修改和完善。“思考·讨论”类活动更加聚焦各章节重点学习内容设计,全方位地更新资料、完善思考讨论的问题。“探究·实践”类活动则根据教材修订之前的调研结果和新课标的要求,进行删减、增补、改写等,其目的是增强活动可行性,提高活动的教育价值。以下重点介绍“探究·实践”类活动的修改情况。

  必修模块两本教材中的“探究·实验”活动,主要是精简、提高可行性,同时,根据课程标准的要求,增补个别实验。

  《分子与细胞》删除3个实验,调整1个实验,补充1个实验。删除的3个实验为:观察DNA和RNA在细胞中的分布(实验操作难度大,效果不理想),体验制备细胞膜的方法(实验材料不容易得到,效果不理想),细胞大小与物质运输的关系(实验价值不大)。其中“细胞大小与物质运输的关系”改为“思维训练 运用模型作解释”,保留其发挥思维训练的价值。“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”则按照课标要求调整为“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”。按照课标的要求增加“淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”,该实验可以说明酶的专一性。

  《遗传与进化》模块,原教材中的“脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”探究活动改编为“思考·讨论”活动,降低难度;“建立减数分裂中染色体变化的模型”增加一个活动“模拟四分体时期非姐妹染色单体间的互换”,以帮助学生深刻理解减数分裂过程中染色体变化;增加“抗生素对细菌的选择作用”的探究实践,意在让学生通过该实验加深对较为抽象的“自然选择”的理解。

  选择性必修模块三本教材中的“探究·实践”活动,原实验教材中可行性好、教育价值高的探究实验活动保留并完善,同时根据课程标准的要求做取舍、补充。

  为了提高探究活动的可行性,有的实验调整了实验环节,明晰了实验步骤;有的增加了备选的实验材料。例如,“检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”,删除了容易变色的苹果匀浆、马铃薯匀浆,增加了葡萄匀浆、白萝卜匀浆;删除了苏丹Ⅳ染液,减少了实验操作环节。

  增加关键实验操作或实验现象的图示,以帮助学生更好地完成实验。例如,在“检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”中,增加三种有机物与相关试剂的颜色反应;在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中,增加了有丝分裂各个时期的图像,等等。

  为了营造开展实验探究的情境,一些实验增加了相关的情境导入。例如,在“检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验前增加这样的一段话:“正因为不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别,我们才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配,以满足机体的营养需要。我们的食物来自各种生物组织。那么,怎样检测不同生物组织中的营养物质呢?通过下面的探究实践,你可以尝试检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。”

  4.教材审读、难度基本维持原教材水平

  根据征求意见会和试教了解的信息并结合教材文本分析,可以认为,必修教材修订前后总体难度维持在原教材的水平:教材的章、节数量略有减少,必修两本教材总页面数比原实验教材略有减少;教材所涉及的生物学重要概念的内容,总体与原实验教材相当;实验探究活动有删减有补充,总体数量略有减少,实验探究的可行性有较大的提高。因此,总体深度、难度与原实验教材的深难度基本相同。部分内容看似增加了文字,但是实际上,增加的文字材料是学生理解重要知识的脚手架,能帮助学生更好地建构概念,因此,不属于增加难度。例如,《分子与细胞》第2章第2节“细胞中的无机物”中,用楷体字(选学)增加了水作为良好溶剂的原因分析与说明,可以帮助学生更好地理解为什么水对于细胞的生活那么重要。有些新增内容是根据课程标准要求新增的,教材在处理有关内容时,尽量做到简明扼要、通俗易懂。例如,《遗传与进化》根据课标要求增加表观遗传,由于这部分内容较为复杂,教材尽量简化处理。 

  简而言之,新教材必修内容略有精简,内容分量的分布更加均衡合理,学生的学习负担略有减轻。

  三本选择性必修教材的情况,既与必修教材有所不同,3本之间的情况也不尽相同。选择性必修1、选择性必修2的内容跟实验教材比有所扩展,但考虑学时也增加到原来的两倍,因此判断其深度、难度与原教材差别不大。选择性必修3的内容以原有选修3为主体,整合原有选修1、选修2的部分内容。教材阐述各工程时,精简细节操作流程,突出生物技术和工程的原理、应用,以便学生更好地理解、感悟生物科学技术在社会生活中的作用。因此判断其总体难度比原教材略有降低。

  二、教材组织方式和栏目的升级与优化

  本次修订,教材在全书的科学家访谈,各章引言、各节内容组织、章小节等方面,都做了进一步的优化。

  1.章首页、章小结与章后习题的更新

  新教材继承原实验教材章首页风格,继续保留引言、题图与格言警句小诗相配的方式,但引言和图片都特别注意创设学习情境,激发学生兴趣,体现问题驱动,为通过本章发展学生的核心素养打下较好基础。各章首页的题图都做了优化,以在贴近本章学习内容的前提下尽量体现美感。格言警句或小诗也有部分做了升级,以便更好地呼应本章的核心素养要求。章引言的修改则努力创设真实情境,提出的问题都指向本章学习的核心内容,指向生物学思想和学习本章应建立的生命观念。例如,《分子与细胞》第2章的章引言里,用“石像无论多么栩栩如生,人们也不会认为它是生物”,以日常经验创设情境,引导学生去思考的问题则指向细胞的物质性、细胞物质的特殊性,由此再次扣到本章研究生物大分子的重要性,隐含着蛋白质、核酸承担的功能是建立在分子结构基础上的这一认识。

  本章小结分两部分:理解概念、发展素养。其意图是引导学生注意:既要重视概念的学习,也要关注基于概念提升素养。

  章后练习是“复习与提高”,题型分为选择题与非选择题两大类,与高考题型对接。章后的习题注意综合性的考查,在检测概念的同时也注意考查核心素养。

  2.各节教材组织形式的进一步完善

  教材在内容组织上总体继承原实验教材的方式。每一节用“问题探讨”引入,用“本节聚焦”点出本节重点学习目标,对不同要求的学习内容用不同的字体、栏目做安排,用主辅栏设计的方式既突出主干又兼顾拓展提升,节后练习题分层次、兼顾基础要求与较高要求,等等。在继承的基础上,也有创新和变革。变化主要表现在以下方面。

  ①“问题探讨”更强调真实情境和贯穿的情境

  原实验教材每一节设计的起始活动“问题探讨”,可以起思维热身作用。本次教材修订,“问题探讨”则更加注重真实问题情境创设,有的还是作为本节内容贯穿情境的一部分。例如,《分子与细胞》第1章第1节的“问题探讨”创设的情境是:大熊猫与它吃的冷箭竹虽然形态迥异,但都是由细胞组成。同时,正文内容也呼应这一情境:在“细胞是基本的生命系统”的学习内容里,再次以大熊猫和冷箭竹为情境素材,起到贯穿性情境的作用。

  ②本节聚焦的内容更新

  “本节聚焦”栏目起提示本节学习重点的作用。教材修订时,虽然修改文字不多,但立意却转向提示发展素养的要求。例如,必修1第1章第1节的“本节聚焦”,由“为什么说细胞是基本的生命系统?”改为“怎样理解细胞是基本的生命系统?”反映了由知识本位转向概念应用、素养发展。选择性必修3第4章第1节的“本节聚焦”,由“我们应该怎样看待转基因技术”改为“怎样基于证据和逻辑,看待转基因产品的安全性?”就凸显了科学思维、“证据、逻辑”的重要性。选择性必修1在《神经冲动的产生和传导》一节的“本节聚焦”,增加了“为什么不能乱用兴奋剂和吸食毒品?”突出了本节在提升“社会责任”担当意识和能力方面的教育价值。

  ③节后习题的更新

  原创了大量考查核心素养发展水平的习题。节后习题分层次,既重视概念的检测,也关注拓展应用。既关注知识,也注意引领学生建立生命观念、磨砺科学思维、提升社会责任。不少习题都注意结合生活实际创设情境,引导学生在情境中运用知识解决问题,并尝试从科学、技术、社会的关系去探讨问题,提升爱国精神、科学精神和人文情怀。例如,以下原创习题,就是引导学生运用概念解决真实情境的问题。

  将刚采摘的新鲜糯玉米立即放入85 ℃水中热烫处理2 min,可较好地保持甜味。这是因为加热会(  )

  A.提高淀粉酶的活性      B.改变可溶性糖分子的结构

  C.破坏淀粉酶的活性      D.破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶的活性

  ④科学方法、思维训练栏目的更新

  教材修订时,在继承原教材重视科学方法、注重科学思维训练等优点的基础上,进一步系统设计科学方法训练内容,增补、完善重要的科学方法,进一步充实了“思维训练”(由原实验教材为“技能训练”)的内容。科学方法栏目增加了“归纳法”“加法原理和减法原理”等。思维训练增补“运用证据与逻辑评价论点”“区别假设与预期”“质疑与理由”“分析循环因果关系”“溯因推理”“辨别偷换概念”“评估获取证据的难度”等。新教材系统地从证据的获取与甄别、数据的处理与解释,到辨别假设、展开推理、评估论断等多个方面训练学生的思维技能。

  ④课外阅读材料更新

  新教材保留的原实验教材课后阅读栏目有“科学?技术?社会”“与生物学有关的职业”“科学家的故事”“生物科学史话”等,原实验教材的“科学前沿”改为“生物科技进展”。这些课后阅读栏目内容基本都做了更新,增加了体现科技新进展和更具时代气息的内容,特别是增加了不少反映我国科学家取得的科研成果,增加反映我国最新建设成就的内容。例如,必修1的“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”、选择性必修1的“中国脑计划”、选择性必修2的“定量评估我国陆地生态系统的固碳效应”,介绍了我国科学家最新取得的研究成果。选择性必修2的“塞罕坝今昔”反映了我国生态建设成就。

  3.选择性必修3 《生物技术与工程》教材章节结构的独特性

  选择性必修3 《生物技术与工程》,教材章节总体结构与其他4本教材基本相同,但也有本模块的独特特点。

  一是每节教材的起始栏目为“从社会中来”。该栏目一般结合社会生活中与本节学习内容有关的现象,以此作为学习背景,提出与本节工程技术有关的问题。每节课文结束,安排了“到社会中去”栏目,一般都是引导学生进一步关注社会生活中与本节学习内容有关的现象、实例,多数都需要学生付诸行动。这样首尾呼应,可以让每一节的学习都紧扣社会生活。本模块教材的“从社会中来”和其他模块的“问题探讨”形式上略有不同,但本质上都是营造学习的问题情境,导向与本节学习密切关联的核心问题。

  二是在每一章,在学习各节具体内容之前,都有一篇“科技探索之路”,简要介绍本章要学习的生物技术与工程的发展脉络,从而让学生知道技术从哪里来,体会科学技术一直在发展进步,感悟生物技术与工程还会不断进步。

  这样设计本模块教材,可以更好地体现本模块生物技术与工程在社会生产、生活中的应用,引领学生理解生物技术的发展和工程应用促进社会进步和生活改善,理解科学技术的价值,关注科学技术与社会的关系。

  三、插图全面更新、版式进一步升级

  本次教材修订时,对教材的插图做了全面更新,对版式、风格做了较大的调整。在栏目版式设计、图文整体设计等方面,做了较大的修改。调整后,版面更加生动、新颖、美观,风格淡雅。

  教材修订时,对插图做了大量的更新,并提升插图的有效性。一方面,重新绘制了大量插图,这些插图涉及分子、细胞、生物体、生态系统的结构、生物进化的历程等,以及呼吸作用、光合作用、基因表达、神经调节等生理活动。另一方面,充实了大量照片,包括显微照片,以及真实的场景等。从而帮助学生更好地学习生物学基本知识,帮助他们理解生物学概念、提升生命观念。

  在插图更新时,我们还注意插图细节的完善。例如,必修2全书涉及DNA或RNA碱基配对的图很多,用于表示A、T、G、C、U碱基的图形和颜色做到了全书统一。

  特别值得一提的是,本次修订时,许多插图和照片为原创。教材中的原创图片大多是由责任编辑和主编提出创意,插图画家绘制,历经反复修改才完成。有不少照片是原创拍摄,有的是联系有关科学家获得一手照片,有的是从专业机构购买。

  版式设计上,继承原实验教材主副栏功能区分的优点,并做到每章和每节都另起页。在版式上做了全面的优化和升级。栏目的图标全部做了更新,栏目形式全部做了整体设计。新的版式,总体风格淡雅,便于阅读、学习。

  四 落实发展核心素养要求——教材修订的核心任务

  发展核心素养是教材修订时的核心任务。教材在全面落实学科核心素养的要求的同时,又不局限于学科核心素养四个方面的要求,而是关注学生的全面发展。教材通过聚焦生物学概念建构,基于概念发展素养;通过创设情境发展素养;通过渗透与总结提炼相结合的方式落实核心素养要求;通过习题检测、提升核心素养。有关内容笔者另文介绍。

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