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(jì)

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(jì)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的要求、教材的內(nèi)容、學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)等進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。下面對(duì)它的功能和習(xí)題的設(shè)計(jì)進(jìn)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(duì)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(lèi)練習(xí)的通稱，是衡量學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有無(wú)發(fā)生，以及發(fā)生到何種程度的客觀標(biāo)志，是教學(xué)活動(dòng)獲得反饋信息的重要渠道。[1]杜威分析了主動(dòng)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(yàn)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(dòng)類(lèi)似的活動(dòng)形式。他認(rèn)為的作業(yè)涉及探索、操作工具和材料、建造等實(shí)踐活動(dòng)。[2]可見(jiàn)，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(jìn)行的一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)；作業(yè)的內(nèi)容豐富，形式多樣，既可以是書(shū)面的練習(xí)，又可以是調(diào)查、制作等實(shí)踐活動(dòng)。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(dòng)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(cè)；既有書(shū)面作業(yè)，又有課外實(shí)踐、撰寫(xiě)綜述報(bào)告等實(shí)作評(píng)價(jià)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(shí)踐”“思維訓(xùn)練”欄目中的某些討論題，旁欄中的問(wèn)題，“探究?實(shí)踐”中的表達(dá)和交流、進(jìn)一步探究活動(dòng)，課外實(shí)踐活動(dòng)，以及節(jié)后“練習(xí)”和章后“自我檢測(cè)”題等。需要說(shuō)明的是，上述欄目中的討論題或問(wèn)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(yàn)教學(xué)的效果，反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)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(lèi)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(rèn)為，學(xué)習(xí)的最好刺激，乃是對(duì)所學(xué)材料的興趣，而不是諸如等級(jí)或往后的競(jìng)爭(zhēng)便利等外來(lái)目標(biāo)。[4]教材作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)一步探究的問(wèn)題，聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際的具有真實(shí)情境的習(xí)題設(shè)計(jì)，以及一些開(kāi)放性問(wèn)題的提出等，都能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)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(shí)傳統(tǒng)的作業(yè)系統(tǒng)主要為鞏固知識(shí)而設(shè)計(jì)，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(cè)”聚焦本節(jié)的核心知識(shí)和重要概念來(lái)編制，讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)，及時(shí)總結(jié)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行鞏固和提高；欄目中的很多思考討論題緊扣知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)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(duì)光合作用原理的認(rèn)識(shí)。2.3

促進(jìn)拓展與應(yīng)用知識(shí)作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的延伸和補(bǔ)充，對(duì)于學(xué)生拓展與應(yīng)用所學(xué)知識(shí)也具有十分重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①提出有思考、應(yīng)用價(jià)值的問(wèn)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(jì)，提出的問(wèn)題有的起知識(shí)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(kuò)大知識(shí)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(jìn)展，聯(lián)系知識(shí)在現(xiàn)實(shí)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(shí)的應(yīng)用。③編排課外實(shí)踐活動(dòng)。生物學(xué)是一門(mén)具有很強(qiáng)實(shí)踐性質(zhì)的學(xué)科，教材在“課外實(shí)踐”“進(jìn)一步探究”等欄目或活動(dòng)環(huán)節(jié)中，都安排了學(xué)生可以在課后開(kāi)展的實(shí)踐活動(dòng)，供他們自主選擇，在活動(dòng)開(kāi)展的過(guò)程中，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)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(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)），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(xiě)的新教材，它的作業(yè)系統(tǒng)的功能進(jìn)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(cè)”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(shí)就是在助力生命觀念的形成。教材設(shè)計(jì)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(kāi)展了“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”的探究實(shí)踐活動(dòng)后，討論DNA為什么能夠儲(chǔ)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(shí)例”有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)與平衡的重要意義，促進(jìn)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(duì)學(xué)生生命觀念素養(yǎng)發(fā)展的要求更高，側(cè)重在運(yùn)用水平。因此教材設(shè)計(jì)了活動(dòng)或編排了習(xí)題讓學(xué)生運(yùn)用生命觀念進(jìn)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(wú)論是讓學(xué)生設(shè)計(jì)從土壤中分離分解尿素的細(xì)菌的培養(yǎng)基的配方，還是設(shè)計(jì)從土壤中分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)方案，都需要運(yùn)用生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)；“動(dòng)物細(xì)胞工程”一節(jié)的習(xí)題中探討了與大熊貓保護(hù)、北方白犀牛繁育有關(guān)的問(wèn)題，這都涉及人與自然、人與社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)觀的運(yùn)用.2.4.2

加強(qiáng)科學(xué)思維訓(xùn)練教材設(shè)計(jì)的作業(yè)系統(tǒng)對(duì)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(jì)了“思維訓(xùn)練”和“批判性思維”欄目。5冊(cè)教材的“思維訓(xùn)練”多達(dá)17個(gè)，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(kāi)推理、評(píng)估論斷等多個(gè)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(guò)章節(jié)后的習(xí)題、設(shè)計(jì)的活動(dòng)等進(jìn)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(yùn)用所學(xué)知識(shí)，并通過(guò)查閱相關(guān)資料獲得更多的證據(jù)，嘗試對(duì)“酸堿體質(zhì)理論”進(jìn)行評(píng)判，這可以訓(xùn)練批判性思維里面評(píng)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(dòng)手實(shí)踐的探究活動(dòng)。教材的“探究·實(shí)踐”欄目中編排的學(xué)生可以進(jìn)一步探究的活動(dòng)，可以讓學(xué)生在課后收集資料、設(shè)計(jì)方案、開(kāi)展活動(dòng)等，從而使他們自主經(jīng)歷探究的過(guò)程，發(fā)展科學(xué)探究能力。除了實(shí)際動(dòng)手操作的探究活動(dòng)，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(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)、通過(guò)邏輯推理得出結(jié)論的探究活動(dòng)，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(dòng)。通過(guò)這些活動(dòng)的開(kāi)展，學(xué)生可以了解科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，體會(huì)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、求實(shí)、批判質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新實(shí)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(huì)責(zé)任意識(shí)教材的作業(yè)系統(tǒng)在培育學(xué)生的社會(huì)責(zé)任方面的內(nèi)容同樣豐富。社會(huì)責(zé)任建立在對(duì)祖國(guó)和家鄉(xiāng)熱愛(ài)的基礎(chǔ)上，提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)的一個(gè)重要途徑是進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。教材不少“思考·討論”活動(dòng)，習(xí)題等用到的素材反映了我國(guó)的科技成就，如神舟十一號(hào)載人飛船與“天宮二號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，航天員順利進(jìn)入空間實(shí)驗(yàn)室，培育轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)、體細(xì)胞克隆猴，提取青蒿素等研究成果，它們無(wú)不彰顯著我國(guó)科技創(chuàng)新的活力和實(shí)力，可以涵養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷，也必然會(huì)激勵(lì)著他們發(fā)奮學(xué)習(xí)，增長(zhǎng)才干，報(bào)效祖國(guó)。不同冊(cè)次的教材，作業(yè)系統(tǒng)滲透的社會(huì)責(zé)任意識(shí)的側(cè)重點(diǎn)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(shù)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(huì)議題，讓學(xué)生感受到科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的復(fù)雜關(guān)系，培養(yǎng)他們參與社會(huì)事務(wù)討論和決策的意識(shí)與責(zé)任感。

3

習(xí)題的設(shè)計(jì)習(xí)題是教材作業(yè)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，新課標(biāo)專(zhuān)門(mén)針對(duì)教材習(xí)題的配置提出了要求，包括習(xí)題的設(shè)計(jì)應(yīng)有難度梯度、循序漸進(jìn)；應(yīng)該有助于促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)遷移和發(fā)散思維、緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際等。[5]教材習(xí)題的設(shè)計(jì)充分考量了這些要求。3.1

整體設(shè)計(jì)新高中生物學(xué)教材習(xí)題的整體設(shè)計(jì)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(cè)”和“拓展應(yīng)用”兩個(gè)層次?！案拍顧z測(cè)”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(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握?！巴卣箲?yīng)用”題以問(wèn)答、分析說(shuō)明題為主，注重知識(shí)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(jì)了“選擇題”和“非選擇題”。選擇題主要考查學(xué)生對(duì)重要概念的理解和應(yīng)用；非選擇題綜合性較強(qiáng)，涉及生命觀念的運(yùn)用、科學(xué)思維的培養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任的滲透等多個(gè)方面。選擇性必修3教材與這4冊(cè)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(gè)模塊，“復(fù)習(xí)與提高”中不再有選擇題，而是設(shè)計(jì)了幾道綜合性更強(qiáng)的大題，很多都需要學(xué)生綜合運(yùn)用本章和其他章或模塊所學(xué)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行解答。3.2

創(chuàng)編特點(diǎn)3.2.1

針對(duì)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(biāo)之一。教材習(xí)題通過(guò)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(cè)學(xué)生對(duì)重要概念掌握的情況。節(jié)后練習(xí)中專(zhuān)門(mén)的“概念檢測(cè)”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(dòng)的主要承擔(dān)者”，節(jié)后“概念檢測(cè)”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(dòng)運(yùn)輸與胞吞、胞吐”，節(jié)后“概念檢測(cè)”第1題要求辨析有關(guān)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(duì)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(bǔ)充完整動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能概念圖、有關(guān)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)邏輯思維能力也是一種訓(xùn)練和提高。對(duì)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(duì)學(xué)生進(jìn)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(cè)這種物質(zhì)可能是什么。回答這個(gè)問(wèn)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(jià)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(shí)，從核心素養(yǎng)的四個(gè)方面闡述了一些習(xí)題創(chuàng)編的意圖。其實(shí)，核心素養(yǎng)還蘊(yùn)含著強(qiáng)烈的情境屬性，作為情境性的知識(shí)運(yùn)用能力，它是個(gè)體認(rèn)知、非認(rèn)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(shí)的問(wèn)題情境。教材習(xí)題中情境素材的來(lái)源十分廣泛。有的直接來(lái)自學(xué)生的生活體驗(yàn)，有的源于科研論文，有的是社會(huì)熱點(diǎn)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(mén)發(fā)現(xiàn)餐館出售國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚的肉的情境和交通路口啟用人臉識(shí)別技術(shù)的情境，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)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(lèi)細(xì)菌對(duì)碳青霉烯類(lèi)抗生素耐藥率變化的研究、我國(guó)科學(xué)家對(duì)家鴿體內(nèi)能識(shí)別外界磁場(chǎng)并自動(dòng)順應(yīng)磁場(chǎng)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(huì)熱點(diǎn)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(wèn)題，分析培育“人獸嵌合體胚胎”、利用基因組編輯技術(shù)對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行編輯帶來(lái)的倫理問(wèn)題等。面對(duì)從這些多樣、復(fù)雜的情境中提出的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生要運(yùn)用的已不單純是所學(xué)的知識(shí)，他們還需要激活思維、調(diào)動(dòng)情感等，從而實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)的發(fā)展。3.2.3

兼顧封閉性和開(kāi)放性教材習(xí)題的編制兼顧了封閉性與開(kāi)放性，兩者搭配，既保證了讓學(xué)生通過(guò)具有明確條件和結(jié)論、答案標(biāo)準(zhǔn)化的封閉式習(xí)題，復(fù)習(xí)鞏固、強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)；又能通過(guò)開(kāi)放性習(xí)題開(kāi)拓思維、促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展。下面通過(guò)幾個(gè)選擇性必修3教材中開(kāi)放性習(xí)題的例子，分析教材編制開(kāi)放性習(xí)題所作的探索。問(wèn)題條件的開(kāi)放性，即讓學(xué)生從多種條件中尋找信息，探求解決問(wèn)題所需的條件，也可以作進(jìn)一步補(bǔ)充。教材“細(xì)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(shí)提出提高青蒿素類(lèi)藥物產(chǎn)量的研究思路。這些信息涉及的研究方向其實(shí)都有研究者在研究，也都有提高青蒿素類(lèi)藥物產(chǎn)量的可能性，設(shè)計(jì)開(kāi)放性問(wèn)題就是鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見(jiàn)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(lái)進(jìn)行判斷、選擇或進(jìn)一步補(bǔ)充，從而發(fā)展他們的創(chuàng)新思維能力。解決問(wèn)題策略的開(kāi)放性，即解決問(wèn)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(wèn)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(wèn)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?cè)谒伎蓟卮饐?wèn)題的過(guò)程中，思維的發(fā)散性將得到培養(yǎng)，同時(shí)這也促進(jìn)了知識(shí)的融會(huì)貫通