发展学科核心素养 全面落实育人价值

——人教版《分子与细胞》模块教材的编写介绍和说明

  摘要:新修订的人教版《分子与细胞》模块教材以生命的系统观为统领,构建教材的框架结构体系,在教学内容的设计思路和呈现方式以及习题的编制上,着重落实重要概念的建构,发展学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等生物学学科核心素养。

  关键词:生物学学科核心素养;重要概念;情境;习题

  人教版普通高中生物学必修教材是围绕着“发展学生的生物学学科核心素养,全面落实育人价值”进行修订的。为落实重要概念的建构和发展学生的生物学学科核心素养,在教材内容的设计思路、呈现方式、活动类型等方面进行精心安排;对教材的内容、探究实践活动的数量、栏目设计和版式设计等方面做了比较大的修订。下面结合新修订的《分子与细胞》模块教材进行具体介绍和说明。

  1.以生命的系统观为统领,构建教材的框架结构体系

  《分子与细胞》模块教材框架结构体系的构建考虑了三个重大的问题:一是遵循知识由易到难,层层递进的学科逻辑顺序;二是遵循学生获取知识的心理逻辑顺序;三是构建一个层次清晰的生物学学科核心素养发展体系。原教材的框架结构体系已经体现了前两点,这次修订对第2章“组成细胞的分子”中5节内容的顺序进行了调整;将细胞膜的结构和功能整合在一起,使模块教材的知识体系和章节的知识呈现顺序更好地体现上述第一点和第二点。在第三点上则进行了精心设计,力图结合知识内容,更加鲜明地反映出发展学生生物学学科核心素养的宗旨。

  第1章“走近细胞”,从宏观层面上阐明细胞是一个基本的生命系统、生命系统的结构层次,为其他章节进一步阐述细胞这个基本生命系统的组成、结构、功能、发展而奠定基础。第2章“组成细胞的分子”,从生命系统的物质组成角度,阐明了组成细胞的分子与无机自然界相比具有特殊性,多糖、蛋白质、核酸等生物大分子构成了生命大厦的基本框架。第3章“细胞的基本结构”,从生命系统的结构角度,阐明了物质必须形成一定的结构才能正常地进行各项生命活动,构成细胞的重要结构都有着相应的功能,这些结构之间既有分工又有合作,共同完成各项生命活动。第4章“细胞的物质输入和输出”和第5章“细胞的能量供应和利用”,从生命系统的两个功能的角度进行阐述。功能一:细胞需要物质,细胞膜控制物质的输入和输出,与外界环境进行物质交换和信息传递;功能二:细胞需要能量的供应,光合作用和呼吸作用是细胞能量获取和转化的重要生理过程。第6章“细胞的生命历程”是本模块的最后一章,从物质变化、结构变化和功能变化的角度,阐述了细胞的增殖、分化、衰老、死亡的生理机制,以及这些机制的本质原因。由上可知,本模块教材的知识体系是以生命的系统观为基本统领,分别介绍了系统的组成、结构、功能和发展。在第1章中建立的是生命的系统观(细胞是基本的生命系统和系统的层次性),体现生命系统的层次性,第2~5章分别从生命系统的组成、结构、功能的方面对细胞这个基本的生命系统进行了介绍,体现了生命系统的整体性和开放性。第6章回到了系统的发展,阐述了细胞的增殖、分化、衰老和死亡的机制和特征,体现了生命系统的动态性。

  下图展示了《分子与细胞》模块教材的框架结构体系。

图1 《分子与细胞》模块教材的框架结构体系

  2. 在落实发展生物学学科核心素养上具有创新性

  普通高中生物学课程标准(2017年版)明确指出,生物学课程的设计宗旨是发展学生的生物学学科核心素养。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。【1】2由此,生物学教材必须以发展学生的生物学学科核心素养为宗旨,进行具体的落实。

  生物学学科核心素养的四个方面有着紧密的联系。生命观念是生物学学科核心素养的核心,是明确社会责任意识,承担社会责任和义务的基石;科学思维和科学探究是形成生命观念的必由之路,前者提供思维过程和方法;后者提供科学方法和实证,科学思维和科学探究互为倚重,科学思维是科学探究的重要内涵,科学探究是科学思维的实证过程;在进行科学思维和科学探究形成生命观念的过程中,最终形成一定的社会责任意识和义务【2】。

  2.1  结合学习内容,形成正确的生命观念

  生命观念是生物学学科核心素养的重要组成部分,是形成科学的自然观和世界观的基础。《分子与细胞》模块教材十分重视生命观念及其体系的建立,首先是明确生命的系统观,将细胞作为一个基本的生命系统来看待,然后在后续的章节中,分别从系统的组成上构建了生命的物质观,在系统的结构上构建了结构与功能上,在系统的功能上构建物质与能量观,最后又从系统的发展上构建生命的发展观。

图2  《分子与细胞》模块教材中的生命观念及其体系

  将上述生命观念体系具体化,《分子与细胞》模块教材的每章都会侧重某种生命观念。

表1  《分子与细胞》模块教材各章侧重的生命观念及其内涵

侧重的生命观念

侧重的生命观念的内涵

第1章 走近细胞

生命的系统观

细胞是基本的生命系统;细胞、组织、器官(系统)、个体、种群、群落、生态系统、生物圈,是不同层次的生命系统

第2章 组成细胞的分子

生命的物质观

组成细胞的物质具有特殊性,蛋白质和核酸等生物大分子是生物所特有的,它们是生命赖以存在的物质,也是生命活动的产物

第3章 细胞的基本结构

 

结构与功能观

细胞的各部分结构与其功能相适应,基于结构诠释功能,基于功能理解结构;细胞各部分在结构和功能上是密切联系的,使细胞成为一个有机的整体;细胞器既有分工又有合作,共同完成生命活动

第4章 细胞的物质输入和输出

物质与能量观

细胞膜是一种选择透过性膜,物质的进出与细胞膜上的转运蛋白密切相关,主动运输、胞吞和胞吐需要消耗能量

第5章 细胞的能量供应和利用

物质与能量观

生命活动需要物质和能量,物质是能量的载体,能量是物质变化的动力;光合作用和呼吸作用是细胞中最重要的物质和能量代谢的生理机制

第6章 细胞的生命历程

生命的发展观

细胞会经历生长、繁殖、分化、衰老和死亡的生命历程,体现了生命的发展观

  尽管每一章都有着某一方面鲜明的生命观念,但也渗透着其他的生命观念。第1章“走进细胞”除了让学生初步形成细胞是基本的生命系统的观念,认识生命系统的结构层次,也对结构与功能观有着初步渗透,如将细胞分为原核细胞和真核细胞就是从细胞的结构上进行比较和区别的;在阐述细胞是基本的生命系统时,也以细胞的功能和结构之间的关系进行阐述,还初步渗透了进化观。细胞学说中“新细胞是由老细胞分裂产生的”,正文中的“新细胞由老细胞产生,老细胞由更老的细胞产生,如此上溯,现代生物的细胞都是远古生物细胞的后代,小小的细胞内部,凝聚着数十亿年基因的继承和改变”,这些论述为后续学习和理解进化观奠定了一定的基础。第2章“组成细胞的分子”除发展学生的生命的物质观外,还对结构与功能观作了明确的阐述,如在说明水的作用时,讲到“水是细胞内良好溶剂,水分子的这种特性是由它的分子所决定的”,具体介绍了水分子之间所形成的特殊的氢键;在介绍蛋白质时,以蛋白质的功能来源于它所具有的特殊结构引导学生学习和讨论,呈现蛋白质的四级结构以及每级结构所具有的特点,还讨论了蛋白质的空间结构与其功能之间的关系。第3章“细胞的基本结构”除了体现结构与功能观,还对细胞这一基本的生命系统进行了阐述:细胞膜是系统的边界;细胞器之间的分工合作体现了系统各组分之间的分工合作;细胞核是系统的控制中心。第4章“细胞的物质输入和输出”除了体现“物质与能量观”,还对“结构与功能观”有着比较明显的渗透,如载体蛋白和水通道蛋白的结构与其转运物质关系的阐述。第5章“细胞的能量供应和利用”主要体现了物质与能量观,但在酶、ATP的结构与功能,线粒体、叶绿体的结构与功能上,对结构与功能观有所体现。第6章“细胞的生命历程”中的细胞分裂、分化、衰老和凋亡,体现了细胞的发展观,也体现了生命系统的发展观。从生命活动的本质来看细胞的生命历程,都是围绕着遗传物质的复制、传递、表达而展开,遗传物质是表象,遗传信息才是核心,生命的延续传下来的主要是信息,因此,本章也隐含了生命的物质观,生命的信息观。本章在细胞的形态变化,特别是分裂和衰老时的形态、结构及功能变化上进行了描述,渗透了结构与功能观。总之,每一章都有显性的生命观念的建构,但也结合知识内容渗透了其他生命观念。这样做既符合客观事实,也丰富了学生生命观念的建立。

  2.2  凸显科学思维在形成概念中的重要作用

  概念是思维的产物,科学思维是形成概念的工具和途径。本模块教材十分重视概念的建构,具体的做法是设计一系列的任务或活动,依据任务或活动提出相应的问题,引导学生思考、讨论,进行相应的逻辑分析,最终通过归纳、综合、抽象与概括形成概念。例如,为了建立氨基酸的结构模型,教材安排了一个“氨基酸的结构特点”的“思考?讨论”活动,引导学生通过分析和比较四种氨基酸的结构式,进而归纳出“氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上”“不同的氨基酸之间的区别在于R基的不同”的重要概念。在构建氨基酸结构概念的过程中,运用了比较、分析、归纳、综合和演绎的科学思维方法。

  概念的建构过程也体现了科学思维是认识事物内在规律及相互关系的一种方法,是基于科学事实建构模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法在科学领域的具体运用。例如,在“对细胞膜成分的探索”活动中提出了4个问题,分别反映了科学思维的不同侧面(表2),表现出科学思维的特征,一方面学习和训练了科学思维方法,培养了学生的科学思维品质;另一方面也帮助学生形成了“细胞膜的成分主要是由磷脂和蛋白质构成的”重要概念。

表2   解决问题的过程中所需要的科学思维方法

问题

科学思维方法

科学思维的特征

1.最初对细胞膜成分的认识,是通过对现象的推理分析,还是通过对膜成分的提取与检测?

分析、比较、归纳

 

 

 

尊重事实和证据

严谨求实的态度

严密的逻辑推理

2.根据磷脂分子的特点解释,为什么磷脂在空气水界面上铺展成单分子层?科学家是如何推导出脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层这一结论的?

分析、归纳、概括

3.磷脂分子在水里能自发地形成双分子层,你如何解释这一现象?由此,你能否就细胞膜是由磷脂双分子层构成的原因作出分析?

分析、类比、概括

4.如果将磷脂分子置于水苯的混合溶剂中,磷脂分子将会如何分布?

分析、抽象、演绎

  教材中重要概念的建构,大致遵循“问题情境——科学思维——重要概念”的基本程序,这反映了学习概念是一个建构概念的过程,建构概念是一个科学思维的过程。在早期建构概念的过程中,以学习和训练学生科学思维方法、培养思维品质为主;在后续建构概念的过程中,以运用科学思维方法、增强科学思维品质为主。例如,在第1章第1节“细胞是生命活动的基本单位”的“问题探讨”中,就以“大熊猫吃冷箭竹”为情境,提出让学生提供证据证明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的,以及评价自己的证据是否正确和充分的讨论问题。这一活动培养了学生“尊重事实和证据”的科学思维品质,同时学习分析和评估证据是否正确和充分的科学思维方法。在学习“细胞学说”的形成过程中,让学生认识到“归纳法”是细胞学说建立的科学方法,“归纳法”是科学研究中常用的科学方法,在其后的习题中,鼓励学生自觉地将“归纳法”应用到日常生活中和其他科学研究中。在第5章第4节“光合作用与能量转化”的“探索光合作用原理的部分实验”的活动中,分别提出了4个问题,回答这些问题需要运用演绎、概括、归纳、综合等科学思维方法。

  教材还特别设计了“思维训练”栏目:“运用证据和逻辑评价论点”“运用模型作解释”“分析数据”。结合正文相关内容训练学生的思维品质和科学思维方法的运用。

  2.3 合理安排探究活动,提高实践能力

  科学探究是生物学学科核心素养的重要组成部分。掌握和运用科学探究的基本思路和方法,提高实践能力,同时获得重要的概念,是开展科学探究的主要目的。科学探究可以更好地帮助学生发现现实生活中的生物学问题,并开展自主的探究活动。

  教材中的科学探究活动有两种呈现形式,一种以“思考·讨论”的方式呈现,该活动以科学史、科学研究的结果为主,以此为任务驱动,要求学生分析、讨论、交流和寻求答案。这类探究活动强调的是思维上的探究,有助于科学思维的培养和重要概念的形成,有助于对科学过程和本质的理解。如教材中的“分析细胞学说的建立过程”“对细胞膜成分的探索”“关于酶本质的探索”“探索光合作用原理的部分实验”等。另一种是以学生操作为主的探究活动,主要以“探究·实践”的形式呈现,这类探究活动以提升学生的科学方法、操作技能为主,同时通过探究活动获得相应的重要概念。

  教材在落实生物学课程标准的前提下,充分考虑探究实践本身内容的特点,以及教学的实际情况,对探究实践进行了优化。删除了原教材中的3个探究实践: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(实验材料不易获得,操作难度大,效果不理想)、细胞大小与物质运输的关系(需要消耗大量实验材料,效果不理想、实验价值不大);调整了一个探究实践:将“观察细胞中的叶绿体和线粒体”改为“观察细胞中的叶绿体和细胞质的流动”;增加了一个探究实践:“淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”。总体来看,全书共有12个探究实践,本模块教材的探究实践在数量上有所减少,但实验效果更加明显,更有利于中学课堂教学的开展。

  对保留的探究实践进行修改和完善,充分发挥其育人功能,是落实“科学探究”素养的重要举措。经对全国部分地区生物教师进行调查,收集各种修改意见和建议,以及进行可行性课题研究,对保留的探究实践在“材料用具”“方法步骤”“结果呈现”“问题讨论”等方面进行了调整和修改。下面以“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为例予以说明。该探究实践的修改如下:(1)活动前增加了开设该探究实践理由的说明,即在探究活动之前增加了一段“我们平常吃的食物也是如此。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”;(2)删除了苏丹Ⅳ染液对脂肪的染色,减轻由于记忆而造成的学习负担;(3)在材料用具中删除了苹果匀浆、马铃薯匀浆,增加了白萝卜匀浆、葡萄匀浆、鸡蛋清稀释液,使实验材料更加适宜,实验效果更加明显;(4)完善了相关方法步骤;(5)增加了实验效果图,以利于学生对比观察,方便学生确认自己的实验结果是否正确,探究实践是否成功;(6)以对开排版方式呈现,有利于学生阅读和学习。其他探究实践也围绕上述6个方面或多或少进行了修改和完善。

  科学探究中有一般的科学方法,也有专业性较强的科学方法,这些方法的学习和掌握,有利于学生自主地开展探究活动,提升其持续学习的能力。为了让常用的科学方法更加显性,引起学生的重视,教材特意在相关位置设置了“科学方法”栏目,有的还安排在探究实践之中,结合学习内容让学生理解科学方法的作用和意义。这些栏目涉及的科学方法有:归纳法、提出假说、分离细胞器的方法——差速离心法、同位素标记法、建构模型、控制变量和设计对照实验、对比实验。

  2.4 学会健康生活,落实社会责任教育

  培养学生成为一位有社会责任意识的公民,是教育的首要目标。生物学科教育中的社会责任是指基于生物学的认识,参与个人与社会事务的讨论,作出理性解释和判断,解决生产生活问题的担当和能力【1】5。本模块教材结合“分子与细胞”的相关知识,有目的、有计划地渗透热爱生命、健康生活、关爱他人、爱护环境的责任理念,宣扬理性思考、科学解释、积极参与的责任担当。

  为了加强社会责任意识的培养,教材设置了“与社会的联系”栏目(表3),结合正文内容,集中渗透了健康生活、关爱他人、爱护环境的社会责任。

表3 《分子与细胞》模块教材中与社会的联系一览

栏目主题

渗透的社会责任

采挖发菜,破坏环境

爱护环境

控制添加糖的摄入量

健康生活

吃熟食容易消化,消毒、灭菌的原理

健康生活

人工膜用于疾病的治疗

关爱他人

囊性纤维化的病因

关爱他人

痢疾内变形虫引发阿米巴痢疾

健康生活

酶解法生产葡萄糖

爱护环境

干细胞研究的新进展

健康生活

中国进入老龄化社会

关爱他人

  教材还在正文或其他栏目中有意识地精选素材,渗透责任担当意识。例如,在 “世界上第一个人工合成蛋白质的诞生”的“生物科学史话”中,渗透团结协作,勤奋学习,为国争光意识;在一些习题中渗透关爱他人、健康生活、保护环境的责任担当。

  新教材在一定程度上反映生物科学发展的新成果和新进展,以体现教材的时代性。教材为此增加了反映生物科学新进展的重要成果的介绍,突出了我国科学家的研究成果,如“人工合成生命的探索”中我国科学家的贡献;“世界上首例体细胞克隆猴的诞生”,以此引导学生努力学习,培育他们的家国情怀。

  深入理解科学技术的价值的社会责任的重要方面。例如,讨论“某些动物组织提取的胶原蛋白制作手术缝合线,能够被人体组织吸收”;了解“骨髓移植和中华骨髓库”的作法和意义。这些都体现了科技成果造福于人类,能激发学生推广应用科技成果和投身于科技创新的热情。体细胞克隆猴的意义非凡,从原理和技术层面看,克隆人是能够做到的,但克隆人会带来严重的社会和伦理问题,因此我们政府明确禁止克隆人,我国科学家也坚决反对克隆人。这种明确的宣言可以培养学生理性而审慎地应用科技成果的意识,提升科技造福人类的社会责任感。

  以上从4个方面分别阐述了教材落实发展学生生物学学科核心素养的做法,实际上每一章每一节都在系统地发展学生的生物学学科核心素养,而不是孤立地发展生命观念、科学思维、科学探究和社会责任中的某一项。不仅如此,教材开头的“科学家访谈”和章尾的“本章小结”也是分别从整体上渗透和梳理了生物学学科核心素养的4个方面。

  “科学家访谈”中访问的是著名的结构生物学家施一公院士,施一公院士的研究方向为细胞凋亡的分子机制、RNA剪接体在内的大分子复合物的结构与功能等,他的研究方向与本模块中大分子蛋白质的结构与功能有着密切联系。在这篇访谈中,施一公院士畅谈了他对“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”等方面的认识:“结构决定功能,这是所有物质科学的基本共识。从某种意义上来说,所有物质科学研究的目标都是理解结构,从而诠释功能和机理,找寻规律”,渗透的是结构决定功能,结构与功能相适应的生命观念;“探索未知的科学研究尤其需要严密的逻辑……同时还要敢于挑战学术权威,因此必须有批判性思维”,渗透的是科学思维;“科学精神的本质就是求真,科学方法和训练使人拥有严密的逻辑和批判性的思维”,渗透的是科学探究和科学思维;“追求个人价值的同时,在内心深处清楚而坚定地意识到自己对于国家和民族义不容辞的责任,承担起中华民族实现强国梦之重任!”,渗透的是家国情怀的社会责任。引导学生认真阅读这篇访谈,会让学生对什么是生物学学科核心素养有了比较鲜明的认识,会激发学生热爱生物学、学好生物学,成为国家栋梁之材,为国家富强而奋斗的希望和动力。

  教材还在每章的“本章小结”中对发展学生的生物学学科核心素养方面进行了梳理,基本按照生命观念、科学思维、科学探究、社会责任的顺序进行总结,有利于学生学完本章后对照学习,并进一步提升。

  3.创设真实的任务情境,发展生物学学科核心素养

  核心素养是指在相对复杂的情境中所表现出来的分析问题、解决问题的关键能力和必备品格。发展学生的生物学学科核心素养,需要创设与生物学相关的任务情境,情境的创设尽量真实,从学生的生活生产实践、科学研究的历史、最新的科技成果中创设,也可以针对学生已有的错误概念创设,从情境中提炼出有价值的问题任务,激发学生完成任务,提升其关键能力,培养其必备品格。

  教材从章引言开始到“复习与提高”中的习题,都在有意识、有目的地创设真实而又恰当的情境,以帮助学生建构重要概念,发展其生物学学科核心素养。

  章首页由章引言、章配图和科学家名言(或诗歌)三部分组成,共同起到创设本章起始学习情境的作用。具体的设计思想是:章引言以科技新进展(日常生活、健康生活等)激发学生的阅读兴趣,并提出相应的问题指向本章将要学习的重要内容和需要发展的核心素养;章配图指向本章将要学习的重要内容,激发学生进一步学习的兴趣;科学家名言直指本章学习内容的重要意义,凸显所学内容的价值,增加学生的先入印象。例如,第1章“走近细胞”的章首页,以“世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生”的事例为情境,明确指出“人类已经在生物学研究中取得了巨大的成就,然而,许多未解之谜还得回到细胞中去寻找答案。”并进一步提出3个层层递进的问题指向本章的主要学习内容——细胞的多样性和统一性。

  “问题探讨”所创设的情境具有新颖性、趣味性和开放性,根据情境提出的问题相对宏观,不会具体到知识内容的细节,这样做的目的是激发兴趣,启迪思维,引导学生进一步学习。有的“问题探讨”中的情境旨在渗透民族自豪感,体现“四个自信”。例如,大熊猫是我国的国宝,以大熊猫为情境,可以增加民族自豪感,增强保护大熊猫的责任意识;C919大飞机的研制是我国的重大成果,以此为情境,可以增加民族自豪感,体现“道路自信”和“制度自信”。

  “思考?讨论”是针对一些重要概念的建构而设置的栏目,概念建构一般遵循从事实中概括或抽象的过程。提供基本的事实或证据是思考、讨论的前提,这些基本的事实或证据一般来自科学研究的历史、科学研究的现象和结果、与生活或生产密切相关的事实和材料,由事实或证据中提出相应的问题进行讨论和交流,再经科学思维而形成重要的概念。教材中一些重要概念都设置了相应的“思考?讨论”,可以让学生在真实的情境中分析、思考、讨论,形成分析问题和解决问题的能力,锤炼其意志品质,形成相应的生物学学科核心素养。

  情境的创设还要尽量保持连贯性,让学生在连续递进的思维中逐步形成完整的概念。例如,第1章第1节“走近细胞”,以大熊猫和冷箭竹为问题情境引入学习内容,正文中又以大熊猫和冷箭竹为中心建构生命系统的结构层次,学习过程前后衔接,情境真实可信,建构而形成的概念就会清晰并得到强化。再如,第5章第3节“细胞呼吸的原理和应用”以“酵母菌发酵生产饮料添加剂和生产葡萄糖的操作不同”为“问题探讨”引入学习内容,为正文学习细胞呼吸方式做好铺垫,正文中安排“探究酵母菌细胞呼吸方式”的探究实践活动,让学生通过自己的亲自探究认识到酵母菌存在有氧呼吸和无氧呼吸,以及这两种呼吸方式条件的差异;随后在讲解有氧呼吸和无氧呼吸的具体过程中,明确了酵母菌的两种呼吸方式产物的不同,在“细胞呼吸原理的应用”中,再次以“利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以生产各种酒”为例,呼应了“问题探讨”中的问题;本节的习题中还有设计对酵母菌破碎后进行离心处理的情境,让学生深入理解酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的具体位置和生理过程。整节的情境创设连贯、自然,而且逐渐加深并做到了前后呼应,让学生在建构概念的过程中强化对概念的理解。

  4. 精心设计习题,提升和考查生物学学科核心素养

  习题是教学的重要组成部分。教材中的习题分为两部分,一部分是“练习与应用”,位于节尾,用于巩固所学的重要概念,或者应用概念解决生产实践或生活中的相关问题;第二部分位于章尾,以“复习与提高”的形式呈现,这部分习题以考查本章所学的重要概念为载体,以提升学生的生物学学科核心素养为目的。这两部分习题有着共同的特点:(1)注重巩固或考查对重要概念的理解;(2)注重渗透生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的考查;(3)设计相应的情境,以情境为载体引导学生思考、分析和判断,从而解决实际问题。

  “练习与应用”又分为“概念检测”和“拓展应用”两类习题。“概念检测”顾名思义是对重要概念进行检测而设置的习题,需要说明的是,对重要概念进行检测,不是检测对概念的死记硬背,因此,这类习题摈弃了直接判断概念内涵是否正确的判断题,而是给予新的情境,通过情境考查学生对概念的理解、掌握或应用,进而考查学生所形成的生命观念,以及科学思维方法和能力。

  例1  判断下列事实或证据是否支持细胞是生命活动的基本单位。

  (1)草履虫是单细胞生物,能进行运动和分裂。 ( )

  (2)人体发育离不开细胞的分裂和分化。       ( )

  (3)离体的叶绿体在一定的条件下能释放氧气。 ( )

  (4)用手抓握物体需要一系列神经细胞和肌肉细胞的协调配合。( )

  本题考查对“细胞是生命活动的基本单位”的理解能力,4道小题分别设置了4个不同的情境,要求学生根据自己对概念的理解来判断情境中的事实或证据是否支持概念。

  例2  细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是 ( )

  A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质,容易通过细胞膜

  B.由于磷脂双分子层内部是疏水的,因此水分子不能通过细胞膜

  C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能

  D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型

  细胞膜的特性和功能是一个重要的概念。本题并没有直接考查“细胞膜的特性和功能”的具体内涵,而是要求在理解细胞膜结构的基础上,推测细胞膜的特性和功能,从而考查的是学生对“细胞膜的结构决定其特性和功能”的理解程度,考查的是生命观念——结构与功能观。

  “拓展应用”是在理解概念的基础上,进一步考查对概念的应用能力。这类习题着重考查科学思维,包括科学思维方法的运用、科学精神的理解,以及对社会责任的认同。

  例3  民间有一种“吃什么补什么”的说法,如吃鱼眼能明目,喝虎骨酒可以壮筋骨。 请你运用本节所学的知识对这种说法作出评价。

  本题综合考查了科学思维和社会责任。从科学思维的角度来讲,考查了基于生物学事实和证据运用科学思维方法阐释生命现象及规律,审视或论证生物学社会议题的能力;从社会责任来讲,本题考查了“基于生物学的认识,参与个人与社会事物的讨论,作出理性解释和判断,解决生活问题的能力”。

  “复习与提高”是学完一章后所设置的习题,是对一章主要学习内容的复习,并进一步提高关键能力和必备品格。习题题型按照高考题型设为“选择题”和“非选择题”。选择题主要考查对重要概念的理解和应用能力,渗透生命观念的考查;非选择题的题型多样,主要考查依托重要概念进行科学思维解释新情境中问题的能力(例4),以及渗透和培养社会责任的担当意识和能力(例5)。

  例4  某同学在烈日下参加足球比赛时突然晕倒,医生根据情况判断,立即给他做静脉滴注处理。请推测,这种情况下最合理的注射液应该是 ( )

  A. 生理盐水       B. 氨基酸溶液

  C.葡萄糖溶液     D. 葡萄糖生理盐水

  例5  有人认为:化石燃料开采和使用能升高大气CO2 浓度,这有利于提高作物光合作用速率,对农业生产是有好处的。因此,没有必要限制化石燃料使用,世界主要国家之间也没有必要签署碳减排协议。请查找资料,对此观点作简要评述。

  [1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018:2-5.

  [2]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试,2016(10):25.


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