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2022 / 11
理解教材在发展核心素养方面的设计和做法
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《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。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。
以 “核心素养为宗旨”是课程标准的基本理念之一，也是设计课程、编写教材、审查教材的宗旨和实施教学的基本要求。生物学教材是课程标准最直接、最全面、最准确、最深刻的体现，是生物学教师教授生物学、发展学生生物学学科核心素养最重要的教学资源之一。
研究生物学教材，挖掘教材的育人价值，厘清教材在发展学生的生物学学科核心素养方面的设计安排，对于广大教师用好生物学教材、发展学生的生物学学科核心素养至关重要。
01.
依托生物学知识建立生命观念
03.
重视科学探究活动
05.
在练习中考查和提升核心素养
02.
在建构概念中发展科学思维
04.
全面渗透社会责任意识
06.
创设真实的任务情境发展核心素养
CONTENTS
依托生物学知识建立生命观念
Topic.01
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》：
生命观念：指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。
生命观念的基本内涵
生命的系统观
生命的物质观
结构与功能观
物质、能量和信息观
稳态与调节观
适应与进化观
生态观
生命观念是在理解生物学概念的基础上，经过进一步的抽象和概括而形成，而生物学概念又是基于生物学现象和实事，通过研究生命活动规律而形成的。因此，教材在建立生命观念时，必须依托相应的生物学知识。
以生命的物质观为例，要形成生命的物质观，就要有构成生命的物质的知识内容才能建立。
模块教材 生物学知识 生命的物质观
分子与细胞 组成细胞的物质主要是糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物，以及水和无机盐等 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命所特有的物质
遗传与进化 孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子（基因）的存在；摩尔根证明基因位于染色体上；艾弗里证明DNA是遗传物质等 遗传信息的载体是遗传物质，遗传物质是核酸
不同模块教材由于知识内容不同，依托内容建立的生命观念也有差别
《分子与细胞》
系统观
物质观
结构与功能观
物质与能量观
发展观
《分子与细胞》模块教材建立的生命观念
生命的系统观
生命的物质观
结构和功能观
物质与能量观
生命的发展观
生命系统的组成
生命系统的结构
生命系统的功能
《分子与细胞》模块教材各章侧重的生命观念及其内涵
章 侧重的生命观 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命所特有的，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代谢和能量代谢的生理机制
第6章 细胞的生命历程 生命发展观 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
（1）生命的系统观
（2） 生命的物质观
生
命
的
物
质
观
（3） 结构与功能观
生物体的结构与功能是相适应的, 结构决定功能
结构与功能相适应是生物适应环境的一种体现,是生物长期进化所形成的（进化观）
生物体的各个结构既独立又相互合作，共同完成生命活动（系统观）
整体结构的功能大于局部的结构功能之和（系统观）
分子与细胞模块教材体现的
结构与功能观
分子水平（水、核酸、蛋白质（酶）、ATP等）
细胞水平
个体水平
群体水平
生态系统水平
细胞水平
结构与功能相适应是生物适应环境的一种体现,是生物长期进化所形成的
整体结构的功能大于局部的结构功能之和
各结构之间是协调与配合的
结构与功能观
物质和能量观
渗透其他的生命观念
进化观
信息观
进化观
信息观
物质观
信息观
进化观
《遗传与进化》模块教材各章侧重的生命观念及其内涵
章 侧重的生命观念 侧重的生命观念的内涵
第1章 遗传因子的发现 生命的物质观 遗传物质控制生物体的性状;遗传物质位于染色体上;遗传物质的化学组成和结构有其特点,基因通常是有遗传效应的 DNA 片段,可以控制蛋白质的合成,进而影响生物体的性状;遗传物质的改变会对生物体的性状产生影响。
第2章 基因和染色体的关系
第3章 基因的本质
第4章 基因的表达 生命的信息观 生命是物质、能量和信息的统一体;生物体从亲代继承的主要是遗传信息。
第5章 基因突变及其他变异
第6章 生物的进化 生物进化观 现存的所有生物来自共同祖先;生物的多样性和适应性是自然选择的结果。
《稳态与调节》模块教材是按照生命系统实现稳态的生理机制来建构教材体系的。建立的生命观念是稳态与调节观、生命的系统观、结构与功能观等。
其他模块教材也有相应的内容体系，也会根据模块的内容体系建立和渗透相应的生命观念。如在《生物与环境》模块教材中，主要建立生态观、稳态与调节观、生命的系统观，渗透结构与功能观、生命的信息观等。
总之，不同模块教材由于知识内容的不同，依托知识内容建立的生命观念也有差别。每一章都有显性的、重要的生命观念的建构，也结合知识内容渗透了其他次要的生命观念。
在建构概念中发展科学思维
Topic.02
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》：
科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度、运用科学的思维方法认识事物，解决实际问题的思维习惯和能力。
科学思维的表现形式是科学思维方法，即认识事物本质及事物之间的联系需要一定的方法才能得出正确的结论。
学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。
比较与分类
归纳与演绎
分析与综合
抽象与概括
批判性思维
创造性思维
常见的科学思维方法
生物学科特有的科学思维
系统思维
平衡思维
多因素思维
适应思维
进化思维
统一性和多样性思维
生态思维
教材的每一节基本上都是围绕建构概念而展开的，在建构概念的过程中，可以相应的培养和训练学生的科学思维和科学探究的能力。
以“细胞核的结构和功能”为例，从概念的获得上看，本节的最终目的是获得“细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心”。这一概念，是通过以下四个环节来获得的：
建构概念是教材内容的主要呈现形式
在建构概念中发展科学思维
环节一：初步认识细胞核在胚胎移植中的作用
克隆牛的性状与提供细胞核的母牛的性状保持一致
初步获得概念：克隆牛的性状是由细胞核决定的。
环节二：思考·讨论 细胞核有什么功能？
次级概念
重要概念
分析
抽象或概括
环节三：从结构上认识细胞核的功能
形成了生命的物质观和结构决定功能的生命观念
概括
环节四：将概念转化为物理模型
加深和巩固在环节三过程中建构的概念，同时这也是概念的应用，是概念建构的延伸和拓展。
在建构概念中发展科学思维
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，是基于科学事实建立模型的抽象与概括过程；是科学思维方法在科学研究和实践领域的具体运用。
例如，在“对细胞膜成分的探索”的“思考·讨论”中提出的4个问题，分别反映了科学思维的不同侧面，体现出科学思维的特征，一方面帮助学生学习和训练科学思维方法，培养科学思维品质；另一方面也帮助学生形成“细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成”的重要概念。
比较、归纳
归纳、概括
类比、概括
抽象、演绎
尊重事实和证据；
严谨求实的态度；
严密的逻辑推理
学习是一个建构概念的过程，
建构概念是一个科学思维的过程。
在建构“氨基酸结构通式”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
《分子与细胞》
”思维训练“栏目：结合正文相关内容训练学生的科学思维品质和运用科学思维方法的能力。
《遗传与进化》
《稳态与调节》
推断假说与预期
验证假说，预测结果
评价实验设计和结论
这些思维训练紧扣所学内容，也充分说明了思维能力的训练和提升离不开概念的道理。
重视科学探究活动
Topic.03
一是建构概念的重要途径，探究活动的结果和结论就是概念，这个概念的形成需要通过探究来建构；
二是学习和训练科学方法、科学思维，培养创新精神和实践能力。
科学探究活动的意义：
2种呈现形式
思考·讨论
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,有助于科学思维的训练和重要概念的形成，有助于对科学过程和本质的理解。
细胞学说的建立过程
非常重视科学思维
重要内容的呈现尊重科学史，
探掘科学史中的科学方法
事实、证据
分析、推断
重要概念的建构中
发展科学思维
分析、比较、综合
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。
教材在落实课程标准的前提下,充分考虑探究实践本身的内容特点,以及教学的实际情况,对探究实践进行了优化。
探究·实践
下面以《分子与细胞》模块教材中的探究实践为例,介绍探究活动的设计思路。
使用高倍显微镜观察几种细胞
检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质
观察DNA和RNA在细胞中的分布
体验制备细胞膜的方法
用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
探究植物细胞的吸水和失水
比较过氧化氢在不同条件下的分解
探究影响酶活性的条件
探究酵母菌细胞呼吸的方式
绿叶中色素的提取和分离
探究环境因素对光合作用强度的影响
模拟探究细胞大小与物质运输的关系
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
使用高倍显微镜观察几种细胞
检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动
探究植物细胞的吸水和失水
比较过氧化氢在不同条件下的分解
探究影响酶活性的条件
淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用
探究酵母菌细胞呼吸的方式
绿叶中色素的提取和分离
探究环境因素对光合作用强度的影响
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
调整数量
修改完善
增加了为什么做这个实验的说明
对实验材料和方法步骤进行了完善
增加了实验现象或结果的呈现
排版上更加美观大方
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
增加科学方法的学习
全面渗透社会责任意识
Topic.04
“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。
学生应能够以造福人类的态度和价值观，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，辨别迷信和伪科学；
结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活问题；
树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，形成生态意识，参与环境保护实践；
主动向他人宣传关爱生命的观念和知识，崇尚健康文明的生活方式，成为健康中国的促进者和实践者。
无论是从发展学生的生物学学科核心素养的角度看，还是从树立社会主义核心价值观、落实立德树人根本任务的角度看，全面系统地渗透社会责任意识，是生物学教材的必然做法。
教材分栏目、分内容，多方面地渗透了社会责任意识，在“科学家访谈”中，在正文中，在“与社会的联系”中，在相关阅读栏目中，都有意识地渗透了社会责任。
渗透科学家的爱国、敬业、奉献、团队合作、科学精神、对人类的贡献等价值观。
“科学家访谈”：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
科学家的研究成果和杰出贡献，以及他们的思想言行，是青年学生学习的榜样，有利于建立家国情怀的社会责任感
寄语：把访谈的落脚点放在了科学家对青年学子的希望上，提升了他们的社会责任感
家国情怀
永不自满、敢于追求
关爱老年人
正文内容是呈现生物学知识的主体，一些正文内容所承载的知识内容与社会责任密切相关，正是培养社会责任的好材料。
民族自豪感
《遗传与进化》
让学生认识到可卡因成瘾的机制及造成的危害，真正认同珍爱生命，远离毒品，向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，是每个人应尽的责任和义务。
成瘾的机制
危害
《稳态与调节》
《稳态与调节》
爱护生物，保护环境
健康生活
社会老龄化，关爱老年人
与社会的联系：集中渗透健康生活、关爱他人、爱护环境等社会责任
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 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
《分子与细胞》模块教材中“与社会联系”栏目一览
“生物科技进展”
介绍生物科学发展的新成果和新进展，突出了我国科学家的研究成果。
引导学生努力学习，培养他们的家国情怀等。
《分子与细胞》
激励学生增强民族自豪感，培养学生的自信，以及为国家发展做出贡献的情怀。
《遗传与进化》
体现了科技的力量，展现了人文关怀，提升了学生的社会责任意识。
《稳态与调节》
在练习中考查和提升核心素养
Topic.05
习题是教学的重要组成部分。教材中的习题分为两部分，第一部分“练习与应用”,位于每节的节尾,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实际问题；第二部分位于每章的章尾，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）注重生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的考查和提升；（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,是对重要概念的理解和应用进行检测和提升而设置的习题，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，这类习题摒弃了直接判断概念内涵是否正确的判断题，而是设置新的情境，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。
考查对概念的理解
考查对结构与功能观的理解
考查科学思维和社会责任
考查科学探究能力
“复习与提高”是学完一章后所设置的习题,是对每一章主要知识内容的复习,并进一步提升关键能力和形成必备品格。习题按照高考题型设为“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,主要考查基于重要概念进行科学思维、解释新情境中的问题的能力(例5),以及渗透和培养社会责任意识和能力(例6）。
考查和提升对概念的理解和应用能力
考查和提升保护环境的社会责任意识
创设真实的任务情境发展核心素养
Topic.06
教材从章引言到“复习与提高”中的习题，都在有意识、有目的地创设真实而恰当的情境，以帮助学生建构重要概念，发展生物学学科核心素养。
创设情境，
阐明学习目标
创设情境，启发类比思维
培育四个自信
在真实情境中分析、思考、讨论，形成分析问题和解决问题的能力，培养其思维品质和意志品质，形成相应的生物学学科核心素养。
创设情境，
激发学习兴趣，发展实证意识、寻求证据的能力
情境创设的连续性，
有利于思维发展的连惯性
情境创设连贯、自然，逐渐加深，前后呼应，强化了对概念的理解
情境创设连贯、自然，逐渐加深，前后呼应，强化了对概念的理解
结 束 语
发展生物学核心素养，不是孤立地落实四个方面。
教材的每一章每一节都在系统的发展学生的生物学学科核心素养。
科学家访谈
生命观念
结构与功能
科学思维
科学探究
社会责任家国情怀
章小结
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