教學(xué)素材：高中生物學(xué)新教材作業(yè)系統(tǒng)的功能和習(xí)題的設(shè)計

高中生物學(xué)新教材作業(yè)系統(tǒng)的功能和習(xí)題的設(shè)計教材的作業(yè)系統(tǒng)是教材的重要組成部分，直接影響著教材功能的實現(xiàn)。新修訂出版的高中生物學(xué)教材的作業(yè)系統(tǒng)基于課程標準的要求、教材的內(nèi)容、學(xué)生的認知特點等進行統(tǒng)籌設(shè)計。下面對它的功能和習(xí)題的設(shè)計進行分析。

1作業(yè)系統(tǒng)相關(guān)概念的界定什么是作業(yè)？《教育大辭典（增訂合編本）》對作業(yè)的釋義是，為完成某種學(xué)習(xí)任務(wù)而布置的各類練習(xí)的通稱，是衡量學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有無發(fā)生，以及發(fā)生到何種程度的客觀標志，是教學(xué)活動獲得反饋信息的重要渠道。[1]杜威分析了主動的作業(yè)在教育上的地位，指出教學(xué)應(yīng)從學(xué)生的經(jīng)驗和能力出發(fā)，使學(xué)校在游戲和工作中采用與兒童、青年在校外所從事的活動類似的活動形式。他認為的作業(yè)涉及探索、操作工具和材料、建造等實踐活動。[2]可見，在教育學(xué)領(lǐng)域，作業(yè)一般泛指學(xué)生為完成學(xué)習(xí)任務(wù)所進行的一系列學(xué)習(xí)活動；作業(yè)的內(nèi)容豐富，形式多樣，既可以是書面的練習(xí)，又可以是調(diào)查、制作等實踐活動。那么，生物學(xué)教材的作業(yè)系統(tǒng)涉及哪些內(nèi)容呢？它既包括章節(jié)后的作業(yè)題，也包括某些探究活動中的討論題；既有隨堂練習(xí)和技能訓(xùn)練，又有階段性的自我檢測；既有書面作業(yè)，又有課外實踐、撰寫綜述報告等實作評價的內(nèi)容。[3]具體到新高中生物學(xué)教材中，作業(yè)系統(tǒng)涉及“思考?討論”“探究?實踐”“思維訓(xùn)練”欄目中的某些討論題，旁欄中的問題，“探究?實踐”中的表達和交流、進一步探究活動，課外實踐活動，以及節(jié)后“練習(xí)”和章后“自我檢測”題等。需要說明的是，上述欄目中的討論題或問答題的作業(yè)屬性，是根據(jù)教師的教學(xué)情況而定的，如果用作教學(xué)的引入或鋪墊，它們顯然不具有作業(yè)的屬性；而如果用以檢驗教學(xué)的效果，反饋學(xué)生對知識的掌握程度，它們就屬于作業(yè)系統(tǒng)的一部分。

2作業(yè)系統(tǒng)的功能

新高中生物學(xué)教材中多樣的作業(yè)類型承載著多元的功能。2.1

激發(fā)學(xué)習(xí)興趣心理學(xué)家、教育家布魯納認為，學(xué)習(xí)的最好刺激，乃是對所學(xué)材料的興趣，而不是諸如等級或往后的競爭便利等外來目標。[4]教材作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣方面做了不少嘗試。像教材中引導(dǎo)學(xué)生進一步探究的問題，聯(lián)系生產(chǎn)生活實際的具有真實情境的習(xí)題設(shè)計，以及一些開放性問題的提出等，都能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性和創(chuàng)造性，從而較大限度地激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和興趣。2.2

幫助鞏固與理解知識傳統(tǒng)的作業(yè)系統(tǒng)主要為鞏固知識而設(shè)計，這也是作業(yè)系統(tǒng)最基本的功能，教材章節(jié)后面的練習(xí)題就十分典型。節(jié)后練習(xí)中的“概念檢測”聚焦本節(jié)的核心知識和重要概念來編制，讓學(xué)生通過練習(xí)，及時總結(jié)發(fā)現(xiàn)問題，進行鞏固和提高；欄目中的很多思考討論題緊扣知識內(nèi)容設(shè)計，可以幫助學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解。例如，在必修1教材中，學(xué)生學(xué)習(xí)了光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的相關(guān)內(nèi)容后，讓他們思考兩者在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面的區(qū)別和聯(lián)系，有助于學(xué)生加深對光合作用原理的認識。2.3

促進拓展與應(yīng)用知識作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的延伸和補充，對于學(xué)生拓展與應(yīng)用所學(xué)知識也具有十分重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。①提出有思考、應(yīng)用價值的問題。例如，“思考?討論”欄目應(yīng)自主、探究、合作學(xué)習(xí)的需要而設(shè)計，提出的問題有的起知識遷移應(yīng)用的作用，有的起演繹或拓展思維的作用等。②提供可以擴大知識面的情境素材。“思考?討論”等欄目，以及練習(xí)題里都有不少體現(xiàn)最新科學(xué)研究進展，聯(lián)系知識在現(xiàn)實生活中應(yīng)用的情境素材，這可以幫助學(xué)生拓展視野，了解知識的應(yīng)用。③編排課外實踐活動。生物學(xué)是一門具有很強實踐性質(zhì)的學(xué)科，教材在“課外實踐”“進一步探究”等欄目或活動環(huán)節(jié)中，都安排了學(xué)生可以在課后開展的實踐活動，供他們自主選擇，在活動開展的過程中，學(xué)生運用所學(xué)知識的能力將得到鍛煉和提高。2.4

發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)2017年，教育部頒布《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標），提出了發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課程理念。[5]基于學(xué)科核心素養(yǎng)編寫的新教材，它的作業(yè)系統(tǒng)的功能進一步拓展。2.4.1

助力生命觀念形成生物學(xué)概念是生命觀念形成的基礎(chǔ)。教材節(jié)后練習(xí)的“概念檢測”部分，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注概念的形成，幫助學(xué)生理解、鞏固概念，其實就是在助力生命觀念的形成。教材設(shè)計的作業(yè)系統(tǒng)中幫助學(xué)生形成生命觀念的例子還有很多。例如，必修2教材讓學(xué)生在開展了“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的探究實踐活動后，討論DNA為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息，可以幫助學(xué)生建立信息觀；選擇性必修1教材第1節(jié)安排的“思考·討論——分析內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)的實例”有助于學(xué)生認識機體維持穩(wěn)態(tài)與平衡的重要意義，促進穩(wěn)態(tài)與平衡觀的形成等。需要指出的是，選擇性必修3教材對學(xué)生生命觀念素養(yǎng)發(fā)展的要求更高，側(cè)重在運用水平。因此教材設(shè)計了活動或編排了習(xí)題讓學(xué)生運用生命觀念進行解答。例如，教材“微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用”一節(jié)中無論是讓學(xué)生設(shè)計從土壤中分離分解尿素的細菌的培養(yǎng)基的配方，還是設(shè)計從土壤中分離纖維素分解菌的實驗方案，都需要運用生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點；“動物細胞工程”一節(jié)的習(xí)題中探討了與大熊貓保護、北方白犀牛繁育有關(guān)的問題，這都涉及人與自然、人與社會協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)觀的運用.2.4.2

加強科學(xué)思維訓(xùn)練教材設(shè)計的作業(yè)系統(tǒng)對學(xué)生科學(xué)思維的訓(xùn)練顯隱結(jié)合。一方面，教材顯性地設(shè)計了“思維訓(xùn)練”和“批判性思維”欄目。5冊教材的“思維訓(xùn)練”多達17個，相關(guān)內(nèi)容從證據(jù)的獲取與甄別、數(shù)據(jù)的處理與解釋、辨別假設(shè)、展開推理、評估論斷等多個方面系統(tǒng)、全面地訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。另一方面，教材隱性地通過章節(jié)后的習(xí)題、設(shè)計的活動等進行訓(xùn)練。例如，選擇性必修1教材第1章的“復(fù)習(xí)與提高”中有一道題，讓學(xué)生運用所學(xué)知識，并通過查閱相關(guān)資料獲得更多的證據(jù)，嘗試對“酸堿體質(zhì)理論”進行評判，這可以訓(xùn)練批判性思維里面評估的技能。2.4.3

發(fā)展科學(xué)探究能力

發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的一條重要途徑是安排需要學(xué)生動手實踐的探究活動。教材的“探究·實踐”欄目中編排的學(xué)生可以進一步探究的活動，可以讓學(xué)生在課后收集資料、設(shè)計方案、開展活動等，從而使他們自主經(jīng)歷探究的過程，發(fā)展科學(xué)探究能力。除了實際動手操作的探究活動，教材中的理論性探究也占據(jù)重要的位置。例如，一些習(xí)題要求搜集資料進行分析討論，可以發(fā)展學(xué)生搜集分析資料、口頭交流等方面的能力。此外，教材還安排了一些分析科學(xué)家進行實驗、通過邏輯推理得出結(jié)論的探究活動，如必修2教材中的“思考·討論——DNA結(jié)構(gòu)模型的建立”，選擇性必修1教材中的“思考·討論——促胰液素的發(fā)現(xiàn)”“思考·討論——研究激素的方法”等活動。通過這些活動的開展，學(xué)生可以了解科學(xué)家進行科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，體會科學(xué)家嚴謹、認真、求實、批判質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新實踐的科學(xué)思維品質(zhì)和科學(xué)探究的精神。2.4.4

提升社會責(zé)任意識教材的作業(yè)系統(tǒng)在培育學(xué)生的社會責(zé)任方面的內(nèi)容同樣豐富。社會責(zé)任建立在對祖國和家鄉(xiāng)熱愛的基礎(chǔ)上，提升社會責(zé)任意識的一個重要途徑是進行愛國主義教育。教材不少“思考·討論”活動，習(xí)題等用到的素材反映了我國的科技成就，如神舟十一號載人飛船與“天宮二號”成功實現(xiàn)自動交會對接，航天員順利進入空間實驗室，培育轉(zhuǎn)基因鯉魚、體細胞克隆猴，提取青蒿素等研究成果，它們無不彰顯著我國科技創(chuàng)新的活力和實力，可以涵養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，也必然會激勵著他們發(fā)奮學(xué)習(xí)，增長才干，報效祖國。不同冊次的教材，作業(yè)系統(tǒng)滲透的社會責(zé)任意識的側(cè)重點有所不同：選擇性必修1教材主要與健康有關(guān)，滲透了健康生活的理念；選擇性必修2教材關(guān)注生態(tài)文明建設(shè)，幫助學(xué)生樹立人與自然和諧共生的理念；選擇性必修3教材則主要探討了一些由生物技術(shù)和工程發(fā)展引發(fā)的社會議題，讓學(xué)生感受到科學(xué)、技術(shù)與社會的復(fù)雜關(guān)系，培養(yǎng)他們參與社會事務(wù)討論和決策的意識與責(zé)任感。

3

習(xí)題的設(shè)計習(xí)題是教材作業(yè)系統(tǒng)的有機組成部分，新課標專門針對教材習(xí)題的配置提出了要求，包括習(xí)題的設(shè)計應(yīng)有難度梯度、循序漸進；應(yīng)該有助于促進學(xué)生的知識遷移和發(fā)散思維、緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實際等。[5]教材習(xí)題的設(shè)計充分考量了這些要求。3.1

整體設(shè)計新高中生物學(xué)教材習(xí)題的整體設(shè)計具有顯著的層次性。每節(jié)后的“練習(xí)與應(yīng)用”題分為“概念檢測”和“拓展應(yīng)用”兩個層次?！案拍顧z測”題以判斷題、選擇題為主，主要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注概念的形成，考查他們對基礎(chǔ)知識的掌握?！巴卣箲?yīng)用”題以問答、分析說明題為主，注重知識的遷移應(yīng)用、思維技能的提升等。每章后則編排了“復(fù)習(xí)與提高”題，必修1、2和選擇性必修1、2教材，參照高考題的題型，設(shè)計了“選擇題”和“非選擇題”。選擇題主要考查學(xué)生對重要概念的理解和應(yīng)用；非選擇題綜合性較強，涉及生命觀念的運用、科學(xué)思維的培養(yǎng)、社會責(zé)任的滲透等多個方面。選擇性必修3教材與這4冊教材有所不同，考慮到它是高中階段生物學(xué)課程的最后一個模塊，“復(fù)習(xí)與提高”中不再有選擇題，而是設(shè)計了幾道綜合性更強的大題，很多都需要學(xué)生綜合運用本章和其他章或模塊所學(xué)的知識來進行解答。3.2

創(chuàng)編特點3.2.1

針對重要概念生物學(xué)概念是生物學(xué)課程內(nèi)容的基本組成，概念學(xué)習(xí)和掌握重要概念是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的主要內(nèi)容和主要目標之一。教材習(xí)題通過讓學(xué)生辨析概念、建立概念之間的聯(lián)系、遷移應(yīng)用概念等檢測學(xué)生對重要概念掌握的情況。節(jié)后練習(xí)中專門的“概念檢測”部分就有很多概念辨析題。例如，必修1第2章第4節(jié)“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”，節(jié)后“概念檢測”第1題讓學(xué)生辨析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)概念；第4章第2節(jié)“主動運輸與胞吞、胞吐”，節(jié)后“概念檢測”第1題要求辨析有關(guān)物質(zhì)進出細胞方式的概念等。教材章后“復(fù)習(xí)與提高”題中完成概念圖的習(xí)題是典型的考查學(xué)生對所學(xué)重要概念以及這些概念之間邏輯關(guān)系的理解程度的習(xí)題。必修1教材中有補充完整動物細胞的結(jié)構(gòu)和功能概念圖、有關(guān)物質(zhì)進出細胞方式概念圖的習(xí)題；必修2教材中有完成可遺傳的變異相關(guān)概念圖的習(xí)題；等等。厘清概念之間的聯(lián)系有助于學(xué)生形成良好的知識結(jié)構(gòu)，對邏輯思維能力也是一種訓(xùn)練和提高。對概念的真正掌握則體現(xiàn)在能夠遷移應(yīng)用概念，教材中也有相關(guān)習(xí)題對學(xué)生進行引導(dǎo)。例如，將從能合成組氨酸的枯草桿菌中提取的某種物質(zhì)，加入培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不能合成組氨酸的枯草桿菌，結(jié)果獲得了活的能合成組氨酸的枯草桿菌，讓學(xué)生推測這種物質(zhì)可能是什么?；卮疬@個問題需要遷移應(yīng)用“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一重要概念。3.2.2

以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是生物學(xué)課程育人價值的集中體現(xiàn)。前面分析教材作業(yè)系統(tǒng)在發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面的功能時，從核心素養(yǎng)的四個方面闡述了一些習(xí)題創(chuàng)編的意圖。其實，核心素養(yǎng)還蘊含著強烈的情境屬性，作為情境性的知識運用能力，它是個體認知、非認知資源與情境交互的產(chǎn)物。[6]以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教材習(xí)題創(chuàng)編還體現(xiàn)在創(chuàng)設(shè)真實的問題情境。教材習(xí)題中情境素材的來源十分廣泛。有的直接來自學(xué)生的生活體驗，有的源于科研論文，有的是社會熱點事件等。例如，必修2教材在“基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”一節(jié)節(jié)后的習(xí)題中，分別創(chuàng)設(shè)了執(zhí)法部門發(fā)現(xiàn)餐館出售國家二級保護動物斑羚的肉的情境和交通路口啟用人臉識別技術(shù)的情境，引導(dǎo)學(xué)生認識每種生物DNA的特異性和基因的多樣性。這本教材中利用科學(xué)研究素材創(chuàng)設(shè)的情境也不少，如番薯是天然轉(zhuǎn)基因作物的研究、某類細菌對碳青霉烯類抗生素耐藥率變化的研究、我國科學(xué)家對家鴿體內(nèi)能識別外界磁場并自動順應(yīng)磁場方向排列的相關(guān)蛋白以及編碼基因的研究等。在選擇性必修3教材的習(xí)題中，結(jié)合社會熱點議題創(chuàng)設(shè)的情境是最多的，比如討論是否要推廣“黃金大米”的問題，分析培育“人獸嵌合體胚胎”、利用基因組編輯技術(shù)對人類胚胎進行編輯帶來的倫理問題等。面對從這些多樣、復(fù)雜的情境中提出的問題時，學(xué)生要運用的已不單純是所學(xué)的知識，他們還需要激活思維、調(diào)動情感等，從而實現(xiàn)素養(yǎng)的發(fā)展。3.2.3

兼顧封閉性和開放性教材習(xí)題的編制兼顧了封閉性與開放性，兩者搭配，既保證了讓學(xué)生通過具有明確條件和結(jié)論、答案標準化的封閉式習(xí)題，復(fù)習(xí)鞏固、強化所學(xué)知識；又能通過開放性習(xí)題開拓思維、促進認知發(fā)展。下面通過幾個選擇性必修3教材中開放性習(xí)題的例子，分析教材編制開放性習(xí)題所作的探索。問題條件的開放性，即讓學(xué)生從多種條件中尋找信息，探求解決問題所需的條件，也可以作進一步補充。教材“細胞工程”一章“復(fù)習(xí)與提高”題的第2題，題干中列出了5條與青蒿素研究有關(guān)的信息，讓學(xué)生根據(jù)這些信息和所學(xué)知識提出提高青蒿素類藥物產(chǎn)量的研究思路。這些信息涉及的研究方向其實都有研究者在研究，也都有提高青蒿素類藥物產(chǎn)量的可能性，設(shè)計開放性問題就是鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的見解和看法，引導(dǎo)他們結(jié)合自己的理解或者假設(shè)的其他條件來進行判斷、選擇或進一步補充，從而發(fā)展他們的創(chuàng)新思維能力。解決問題策略的開放性，即解決問題的途徑可能有多種，學(xué)生不能局限于既定的模式，需要從不同的角度尋找解決問題的方法。教材“胚胎工程”一節(jié)后面的習(xí)題中，讓學(xué)生思考可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)人工繁育北方白犀牛。問題的答案顯然不唯一，學(xué)生提出的方案可能多種多樣，他們在思考回答問題的過程中，思維的發(fā)散性將得到培養(yǎng)，同時這也促進了知識的融會貫通