李娟娟 張萬貴

(上海市嘉定二中 上海 201802)

教材是生物學(xué)課程實施的基本資源,也是教師開展課堂教學(xué)的重要依據(jù)。滬科版《選擇性必修3·生物技術(shù)與工程》(以下簡稱“新教材”)中的“基因工程”部分是以《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》”)為依據(jù),在繼承和發(fā)揚2007年版《生命科學(xué)(試用本)·高中第二冊》(以下簡稱“舊教材”)相關(guān)內(nèi)容基礎(chǔ)上修訂而來,無論是內(nèi)容編排、插圖、欄目設(shè)置,還是單元小結(jié)及習(xí)題方面均有顯著變化,值得廣大教師深入研究,以更好地把握教材,服務(wù)教學(xué)。

1 新舊教材“基因工程”比較

1.1 課程標(biāo)準(zhǔn)的變化

課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、修訂的指南和藍圖。舊教材的編寫是以《上海市中學(xué)生命科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》(以下簡稱“《課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》”)為指導(dǎo)的。分析比較兩版本課程標(biāo)準(zhǔn)“基因工程”部分的內(nèi)容與要求可以發(fā)現(xiàn)如下變化。

《課程標(biāo)準(zhǔn)(試行稿)》中“基因工程”歸屬于高中階段的主題七“現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用”,根據(jù)課程結(jié)構(gòu)的安排為必修,教學(xué)內(nèi)容包含“基因工程的基本過程及應(yīng)用”、“轉(zhuǎn)基因作物和動物”、“現(xiàn)代生物技術(shù)的價值”等。《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中“基因工程”歸屬于模塊3“生物技術(shù)與工程”,在課程結(jié)構(gòu)中為選擇性必修,教學(xué)內(nèi)容涉及2 個大概念(概念5和概念6)下的3 個重要概念(概念5.1、5.2 及6.1)和8 個次位概念(概念5.1.1、5.1.2 等);“學(xué)業(yè)要求”聚焦學(xué)生完成本模塊學(xué)習(xí)后生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

綜上,《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》“基因工程”部分從必修改為選擇性必修是重大調(diào)整,一方面減輕了生物學(xué)合格性考試考生的學(xué)習(xí)負擔(dān),另一方面,教材內(nèi)容廣度和深度的提升有利于滿足熱愛生物學(xué)并參加等級性考試的學(xué)生進一步研究和學(xué)習(xí)的需要。此外,《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》注重通過大概念、重要概念等概念層級助力學(xué)生概念體系的構(gòu)建,對學(xué)生學(xué)業(yè)的要求也從原先偏重知識獲得、能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)向?qū)W科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1.2 教材內(nèi)容的變化

教材作為課程標(biāo)準(zhǔn)的載體,需要與課程標(biāo)準(zhǔn)步調(diào)一致以實現(xiàn)新時代的教育目標(biāo),因而新舊課標(biāo)的差異必然在教材的內(nèi)容體系上體現(xiàn)出來。

1.2.1 內(nèi)容的編排

兩版教材核心內(nèi)容一致,均關(guān)注基因工程的概念、工具、基本過程以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用和安全性等問題(表1),體現(xiàn)了新教材對舊教材的繼承。為契合新課標(biāo)的理念及要求,新教材在保留舊教材精華的基礎(chǔ)上進行了多處修訂與創(chuàng)新。

①為全面、科學(xué)地闡述大概念5 及大概念6 下的重要概念6.1,新教材創(chuàng)造性地將舊教材中僅1 節(jié)篇幅的內(nèi)容經(jīng)調(diào)整、擴充后重組為4 節(jié)。其中的“蛋白質(zhì)工程”是全新內(nèi)容,但科研意義及產(chǎn)業(yè)化價值重大。新增這一內(nèi)容,既彰顯了生物技術(shù)造福于人類生產(chǎn)生活的學(xué)科價值,又體現(xiàn)了教材內(nèi)容的與時俱進。

②新教材對節(jié)名等做了顯著調(diào)整,由舊教材的短語式標(biāo)題改為陳述句的形式,并分別指向核心概念、重要概念和次位概念,凸顯了教材的脈絡(luò)和內(nèi)容主線,對學(xué)生生物學(xué)概念的建構(gòu)起到重要作用。

1.2.2 內(nèi)容的修訂

新教材基于規(guī)范性、時代性等原則修訂了知識內(nèi)容,主要包括以下幾點:

①增加:新教材在內(nèi)容增添方面最顯著的是上文已經(jīng)闡述的“蛋白質(zhì)工程”一節(jié)。除此以外,第三章第一節(jié)結(jié)合科學(xué)史闡述了基因工程誕生的歷程和科學(xué)意義,列舉了基因工程在醫(yī)學(xué)、農(nóng)牧業(yè)等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,既描述了基因工程從哪來、是什么,又闡釋了該技術(shù)服務(wù)于什么、如何服務(wù)。與舊教材直奔主題式的風(fēng)格相比,這一變化使學(xué)生對轉(zhuǎn)基因技術(shù)了解更為深入,有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。再者,第三章第二節(jié)以兩頁的篇幅闡述了PCR 技術(shù),新增此內(nèi)容既是第二目“PCR 是獲取目的基因的主要方法”理論知識學(xué)習(xí)的需要,也為后續(xù)探究·實驗3-3“PCR 擴增DNA 的原理和操作”及3-5“PCR 擴增產(chǎn)物的凝膠電泳鑒定”的順利開展打下基礎(chǔ)。

②刪除:舊教材中將基因工程的三大工具分別比喻為“化學(xué)剪刀”“化學(xué)漿糊”和“分子運輸車”,一定程度上將微觀知識形象化,但由于并不能很好地突顯限制酶、DNA 連接酶等發(fā)揮作用的分子機制,因而在新教材中刪除該內(nèi)容。

③修改:舊教材中的“限制性核酸內(nèi)切酶”在新教材中被修訂為“限制性內(nèi)切核酸酶”。這兩種稱謂沒有對錯之分,但后者與《分子生物學(xué)》等專業(yè)書籍一致,此處修訂體現(xiàn)了新教材中專業(yè)術(shù)語表述的嚴(yán)謹性和規(guī)范性。

1.3 教材插圖的變化

舊教材“基因工程”部分包含實物圖、示意圖、人物圖3 類共10 幅圖;新教材中插圖種類為4 種,總數(shù)為37 幅(表2)。整體來看,插圖數(shù)量上新教材遠高于舊教材,但圖像密度二者基本一致,均接近每頁一幅圖片,體現(xiàn)了兩版教材均重視利用圖像系統(tǒng)豐富版面、拓展知識、增加教材趣味性的共性編寫特色。

表2 兩版教材插圖比較

新教材插圖的主要變化體現(xiàn)在以下兩個方面:①類型及數(shù)量的新增:類型方面,在探究·實驗及課前活動中增添了圖表圖。例如,探究·實驗3-3 及3-5中分別設(shè)置了“PCR 體系配方”表及“50×TAE 電泳緩沖液配方”表,圖表詳細列出了配方所需的各種成分及其體積數(shù),便于學(xué)生完成實驗探究的過程,突破學(xué)習(xí)難點。數(shù)量方面,由于增添了PCR 技術(shù)、蛋白質(zhì)工程等重要內(nèi)容,因而在相關(guān)內(nèi)容處補充了PCR 擴增儀實物圖、PCR 基本程序示意圖及蛋白質(zhì)工程修飾改造天然蛋白策略的基本流程示意圖等,旨在通過形象的圖示化繁為簡闡明原理,幫助學(xué)生理解核心概念、建構(gòu)知識體系。

②圖片的優(yōu)化:主要為同種類型圖片的更新。例如,為促進微觀知識可視化、抽象知識直觀化,兩版教材在闡述限制性內(nèi)切核酸酶和DNA 連接酶時均配了插圖,舊教材在一張圖片中同時體現(xiàn)了兩種酶,著重從整體上展示限制酶的切割作用和DNA 連接酶的連接作用。新教材則更加細致,用兩幅圖分別體現(xiàn)了限制酶和DNA 連接酶的作用。其中,前者將酶的識別序列及切割位點清晰地標(biāo)示出來,并重點展示了切割后的單鏈突出及黏性末端的方向差異;后者除展示低溫下黏性末端之間的氫鍵形成過程,還著重呈現(xiàn)了DNA 連接酶“封閉雙鏈DNA 分子中單鏈‘缺口’”的功能特點。這一變化有助于學(xué)生認識科學(xué)細節(jié),養(yǎng)成嚴(yán)謹?shù)乃季S習(xí)慣。

1.4 教材欄目的變化

欄目是課程觀的載體,其形式和內(nèi)容等都體現(xiàn)了教材深層次的教育理念。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),舊教材含有“廣角鏡”“關(guān)鍵問題”“想一想,做一做”“閱讀與思考”“發(fā)現(xiàn)之路”以及“思考與討論”共6 種12 個欄目;新教材中則設(shè)置了“廣角鏡”“學(xué)習(xí)提示”“科學(xué)史話”“探究·建?！薄疤骄俊嶒灐薄疤骄俊せ顒印薄八季S訓(xùn)練”“前沿視窗”“自我評價”共9 種26 個欄目。

新教材無論是在欄目數(shù)量還是欄目種類上均顯著多于舊教材,除旨在對學(xué)生可能感興趣的內(nèi)容進行適當(dāng)拓展的“廣角鏡”在新舊教材中均有設(shè)置,其他欄目都是全新設(shè)立而舊教材中沒有的,體現(xiàn)了新教材在繼承基礎(chǔ)上的推陳出新。

根據(jù)欄目的性質(zhì)和作用,新教材的欄目可分為引導(dǎo)提示類、發(fā)展素養(yǎng)類、評價類、拓展學(xué)習(xí)類、科學(xué)發(fā)現(xiàn)史類等5 大類,尤其前3 類欄目是新教材的一大亮點。引導(dǎo)提示類欄目“學(xué)習(xí)提示”每節(jié)均設(shè)有2 至3個,例如“重組DNA 技術(shù)的科學(xué)意義在于突破物種之間遺傳信息交流的天然屏障,體現(xiàn)進化與適應(yīng)觀”,與正文內(nèi)容銜接,幫助學(xué)生聚焦、凝練學(xué)習(xí)內(nèi)容,建構(gòu)生命觀念。發(fā)展素養(yǎng)類欄目中的“探究·建?！薄疤骄俊嶒灐钡确植加谥攸c和難點內(nèi)容處,落實課程標(biāo)準(zhǔn)中要求的學(xué)習(xí)活動并適當(dāng)拓展,例如第三章第二節(jié)的建模活動“模擬限制性內(nèi)切核酸酶的切割作用”,引導(dǎo)學(xué)生以紙片進行實物模擬,將微觀抽象的切割過程和結(jié)果可視化呈現(xiàn);評價類欄目“自我評價”位于每節(jié)末尾,以問答題的形式引導(dǎo)學(xué)生及時診斷每節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況,促進學(xué)業(yè)發(fā)展。此外,科學(xué)發(fā)現(xiàn)史類欄目“科學(xué)史話”、拓展學(xué)習(xí)類欄目“前沿視窗”等,內(nèi)容新穎、內(nèi)涵豐富,是寶貴的教育資源。

1.5 單元小結(jié)及習(xí)題的變化

單元小結(jié)是教材單元結(jié)構(gòu)體系中旨在系統(tǒng)總結(jié)本章核心知識點、引導(dǎo)學(xué)生溫故知新的重要部分。單元習(xí)題是對學(xué)生學(xué)習(xí)成效進行檢驗和評價的重要材料。新舊教材的單元小結(jié)名稱不同,但其主要內(nèi)容有共通之處,均重視對概念的梳理和回顧,通過呈現(xiàn)本章的主要概念幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系(表3)。與舊教材小結(jié)僅關(guān)注知識點的復(fù)習(xí)鞏固相比,新教材以“核心素養(yǎng)為宗旨”等理念為指導(dǎo),其單元小結(jié)不僅系統(tǒng)總結(jié)本章的主要概念,更聚焦本單元需要達成的科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo),體現(xiàn)新教材從知識、能力立意向素養(yǎng)立意的轉(zhuǎn)變。

單元評價方面,舊教材在章結(jié)尾沒有習(xí)題,不利于學(xué)生及時自我評價、查漏補缺。新教材中設(shè)置了“學(xué)業(yè)評價”,以簡答題、選擇題、表述題、設(shè)計題等形式呈現(xiàn),題量適中、題型多樣,而且題目設(shè)計重視情境創(chuàng)設(shè),通過將問題置于情境中來評價學(xué)生對本章學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成情況,有利于學(xué)生對所學(xué)知識的遷移應(yīng)用及素養(yǎng)發(fā)展。

2 新教材“基因工程”的編寫特色

2.1 內(nèi)容呈現(xiàn)聚焦學(xué)科大概念

如上文“內(nèi)容編排”所述,為落實“內(nèi)容聚焦大概念”的編寫理念,新教材在遵循學(xué)生認知規(guī)律的基礎(chǔ)上對節(jié)名和目名進行了調(diào)整:節(jié)名指向課標(biāo)大概念和重要概念,目名則指向次位概念。例如,本模塊四個節(jié)名依次對應(yīng)大概念5 及重要概念5.1、5.2 和6.1,第三章第一節(jié)第一目的標(biāo)題對應(yīng)次位概念5.1.1。這一特色使學(xué)生通過瀏覽目錄就能對本單元的核心內(nèi)容形成整體的把握,為概念的建構(gòu)奠定基礎(chǔ)。

2.2 活動組織強化實驗和探究

新教材高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的實踐經(jīng)歷,與舊教材僅有1 個關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品安全性的“小組討論”活動相比,新教材中共設(shè)置了3 個探究實驗、2個建模活動及1 個辯論活動。教師可以在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)中做、在做中學(xué),學(xué)生通過主動參與動手和動腦的系列活動深化對概念的理解,并在討論交流中構(gòu)建新知、發(fā)展思維,增強科學(xué)探究能力。

2.3 情景創(chuàng)設(shè)關(guān)注學(xué)科育人

新教材“基因工程”的核心內(nèi)容是在法律和倫理的約束下,以人類需求為導(dǎo)向進行產(chǎn)品開發(fā)和制造,因而在內(nèi)容的選擇和組織上,創(chuàng)設(shè)了人胰島素的大規(guī)模制備及性能改善的單元情境貫穿始終,欄目及學(xué)業(yè)評價也注重引導(dǎo)學(xué)生在真實情境中思考和解決問題。這一特色有利于學(xué)生在關(guān)注、探討社會熱點問題的過程中,逐步形成以科學(xué)技術(shù)發(fā)展造福人類的社會責(zé)任意識。

3 教學(xué)啟示與建議

教材的編寫和修訂是為教學(xué)和育人服務(wù)的。《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》、新教材對教師的課堂教學(xué)及學(xué)生的學(xué)習(xí)均帶來了較大挑戰(zhàn)。因此,教師可以在明晰教材變化的基礎(chǔ)上采取以下策略提高教育教學(xué)效果。

3.1 摒棄固有教學(xué)思維,關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)

《課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》的價值取向是以人的發(fā)展為核心,重視學(xué)生核心素養(yǎng)的達成。雙新背景下教師應(yīng)及時轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,明確學(xué)生的學(xué)習(xí)主體的地位,拋棄知識灌輸?shù)睦纤枷?。教師在教學(xué)設(shè)計時應(yīng)始終以發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)為首要目標(biāo);教學(xué)過程中,基于真實情境,提供驅(qū)動問題,引導(dǎo)學(xué)生在思考、探究、問題解決的過程中內(nèi)化知識,形成概念,發(fā)展思維。同時,教師可以采用欄目解讀、案例分析或查閱資料、開展辯論等形式引導(dǎo)學(xué)生探討生物技術(shù)的安全與倫理問題,落實生命觀念、科學(xué)思維、社會責(zé)任等素養(yǎng)的培育。

3.2 依托章節(jié)特色內(nèi)容,建構(gòu)單元概念體系

新教材提倡以學(xué)科大概念為核心,建構(gòu)結(jié)構(gòu)化知識體系。為達成這一目標(biāo),教師可以挖掘教材的章引言等特色內(nèi)容進行教學(xué)。新課開始時,教師可以將章首頁、章引言和章首圖有機結(jié)合,以圖文并茂的形式概括并展示本章聚焦的主要內(nèi)容和核心問題,引導(dǎo)學(xué)生通過討論交流,以繪制思維導(dǎo)圖等形式初步梳理單元結(jié)構(gòu)框架和內(nèi)容主線。學(xué)習(xí)結(jié)束,教師可以指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“本章小結(jié)”修改完善思維導(dǎo)圖,建構(gòu)單元概念層級和知識網(wǎng)絡(luò),促進學(xué)生對概念的整體把握,實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

3.3 注重學(xué)科實驗探究,引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

“教學(xué)過程重實踐”是新教材的重要編寫理念。本模塊的知識比較微觀抽象,傳統(tǒng)的講授式教學(xué)難以調(diào)動學(xué)生積極性。教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件保障教材的實驗及實踐活動充分開展?？紤]到課時問題,教師還可以將部分活動(如模型制作)安排在課余時間,通過課上課下聯(lián)動,提供更多探索空間,促進學(xué)生學(xué)習(xí)。