教学素材：高中生物学新教材作业系统的功能和习题的设计

高中生物学新教材作业系统的功能和习题的设计教材的作业系统是教材的重要组成部分，直接影响着教材功能的实现。新修订出版的高中生物学教材的作业系统基于课程标准的要求、教材的内容、学生的认知特点等进行统筹设计。下面对它的功能和习题的设计进行分析。

1作业系统相关概念的界定什么是作业？《教育大辞典（增订合编本）》对作业的释义是，为完成某种学习任务而布置的各类练习的通称，是衡量学习者学习有无发生，以及发生到何种程度的客观标志，是教学活动获得反馈信息的重要渠道。[1]杜威分析了主动的作业在教育上的地位，指出教学应从学生的经验和能力出发，使学校在游戏和工作中采用与儿童、青年在校外所从事的活动类似的活动形式。他认为的作业涉及探索、操作工具和材料、建造等实践活动。[2]可见，在教育学领域，作业一般泛指学生为完成学习任务所进行的一系列学习活动；作业的内容丰富，形式多样，既可以是书面的练习，又可以是调查、制作等实践活动。那么，生物学教材的作业系统涉及哪些内容呢？它既包括章节后的作业题，也包括某些探究活动中的讨论题；既有随堂练习和技能训练，又有阶段性的自我检测；既有书面作业，又有课外实践、撰写综述报告等实作评价的内容。[3]具体到新高中生物学教材中，作业系统涉及“思考•讨论”“探究•实践”“思维训练”栏目中的某些讨论题，旁栏中的问题，“探究•实践”中的表达和交流、进一步探究活动，课外实践活动，以及节后“练习”和章后“自我检测”题等。需要说明的是，上述栏目中的讨论题或问答题的作业属性，是根据教师的教学情况而定的，如果用作教学的引入或铺垫，它们显然不具有作业的属性；而如果用以检验教学的效果，反馈学生对知识的掌握程度，它们就属于作业系统的一部分。

2作业系统的功能

新高中生物学教材中多样的作业类型承载着多元的功能。2.1

激发学习兴趣心理学家、教育家布鲁纳认为，学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣，而不是诸如等级或往后的竞争便利等外来目标。[4]教材作业系统设计在激发学生的学习兴趣方面做了不少尝试。像教材中引导学生进一步探究的问题，联系生产生活实际的具有真实情境的习题设计，以及一些开放性问题的提出等，都能够调动学生学习的主观能动性和创造性，从而较大限度地激发他们的学习热情和兴趣。2.2

帮助巩固与理解知识传统的作业系统主要为巩固知识而设计，这也是作业系统最基本的功能，教材章节后面的练习题就十分典型。节后练习中的“概念检测”聚焦本节的核心知识和重要概念来编制，让学生通过练习，及时总结发现问题，进行巩固和提高；栏目中的很多思考讨论题紧扣知识内容设计，可以帮助学生加深对所学知识的理解。例如，在必修1教材中，学生学习了光合作用光反应阶段和暗反应阶段的相关内容后，让他们思考两者在物质变化和能量转化方面的区别和联系，有助于学生加深对光合作用原理的认识。2.3

促进拓展与应用知识作业是课堂学习的延伸和补充，对于学生拓展与应用所学知识也具有十分重要的作用，主要体现在以下几个方面。①提出有思考、应用价值的问题。例如，“思考•讨论”栏目应自主、探究、合作学习的需要而设计，提出的问题有的起知识迁移应用的作用，有的起演绎或拓展思维的作用等。②提供可以扩大知识面的情境素材。“思考•讨论”等栏目，以及练习题里都有不少体现最新科学研究进展，联系知识在现实生活中应用的情境素材，这可以帮助学生拓展视野，了解知识的应用。③编排课外实践活动。生物学是一门具有很强实践性质的学科，教材在“课外实践”“进一步探究”等栏目或活动环节中，都安排了学生可以在课后开展的实践活动，供他们自主选择，在活动开展的过程中，学生运用所学知识的能力将得到锻炼和提高。2.4

发展生物学学科核心素养2017年，教育部颁布《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标），提出了发展学生生物学学科核心素养的课程理念。[5]基于学科核心素养编写的新教材，它的作业系统的功能进一步拓展。2.4.1

助力生命观念形成生物学概念是生命观念形成的基础。教材节后练习的“概念检测”部分，引导学生关注概念的形成，帮助学生理解、巩固概念，其实就是在助力生命观念的形成。教材设计的作业系统中帮助学生形成生命观念的例子还有很多。例如，必修2教材让学生在开展了“制作DNA双螺旋结构模型”的探究实践活动后，讨论DNA为什么能够储存足够量的遗传信息，可以帮助学生建立信息观；选择性必修1教材第1节安排的“思考·讨论——分析内环境稳态失调的实例”有助于学生认识机体维持稳态与平衡的重要意义，促进稳态与平衡观的形成等。需要指出的是，选择性必修3教材对学生生命观念素养发展的要求更高，侧重在运用水平。因此教材设计了活动或编排了习题让学生运用生命观念进行解答。例如，教材“微生物的培养技术及应用”一节中无论是让学生设计从土壤中分离分解尿素的细菌的培养基的配方，还是设计从土壤中分离纤维素分解菌的实验方案，都需要运用生物与环境相适应的观点；“动物细胞工程”一节的习题中探讨了与大熊猫保护、北方白犀牛繁育有关的问题，这都涉及人与自然、人与社会协调发展的生态观的运用.2.4.2

加强科学思维训练教材设计的作业系统对学生科学思维的训练显隐结合。一方面，教材显性地设计了“思维训练”和“批判性思维”栏目。5册教材的“思维训练”多达17个，相关内容从证据的获取与甄别、数据的处理与解释、辨别假设、展开推理、评估论断等多个方面系统、全面地训练学生的科学思维。另一方面，教材隐性地通过章节后的习题、设计的活动等进行训练。例如，选择性必修1教材第1章的“复习与提高”中有一道题，让学生运用所学知识，并通过查阅相关资料获得更多的证据，尝试对“酸碱体质理论”进行评判，这可以训练批判性思维里面评估的技能。2.4.3

发展科学探究能力

发展学生科学探究能力的一条重要途径是安排需要学生动手实践的探究活动。教材的“探究·实践”栏目中编排的学生可以进一步探究的活动，可以让学生在课后收集资料、设计方案、开展活动等，从而使他们自主经历探究的过程，发展科学探究能力。除了实际动手操作的探究活动，教材中的理论性探究也占据重要的位置。例如，一些习题要求搜集资料进行分析讨论，可以发展学生搜集分析资料、口头交流等方面的能力。此外，教材还安排了一些分析科学家进行实验、通过逻辑推理得出结论的探究活动，如必修2教材中的“思考·讨论——DNA结构模型的建立”，选择性必修1教材中的“思考·讨论——促胰液素的发现”“思考·讨论——研究激素的方法”等活动。通过这些活动的开展，学生可以了解科学家进行科学探究的过程，学习科学研究的方法，体会科学家严谨、认真、求实、批判质疑、勇于创新实践的科学思维品质和科学探究的精神。2.4.4

提升社会责任意识教材的作业系统在培育学生的社会责任方面的内容同样丰富。社会责任建立在对祖国和家乡热爱的基础上，提升社会责任意识的一个重要途径是进行爱国主义教育。教材不少“思考·讨论”活动，习题等用到的素材反映了我国的科技成就，如神舟十一号载人飞船与“天宫二号”成功实现自动交会对接，航天员顺利进入空间实验室，培育转基因鲤鱼、体细胞克隆猴，提取青蒿素等研究成果，它们无不彰显着我国科技创新的活力和实力，可以涵养学生的家国情怀，也必然会激励着他们发奋学习，增长才干，报效祖国。不同册次的教材，作业系统渗透的社会责任意识的侧重点有所不同：选择性必修1教材主要与健康有关，渗透了健康生活的理念；选择性必修2教材关注生态文明建设，帮助学生树立人与自然和谐共生的理念；选择性必修3教材则主要探讨了一些由生物技术和工程发展引发的社会议题，让学生感受到科学、技术与社会的复杂关系，培养他们参与社会事务讨论和决策的意识与责任感。

3

习题的设计习题是教材作业系统的有机组成部分，新课标专门针对教材习题的配置提出了要求，包括习题的设计应有难度梯度、循序渐进；应该有助于促进学生的知识迁移和发散思维、紧密联系生产和生活实际等。[5]教材习题的设计充分考量了这些要求。3.1

整体设计新高中生物学教材习题的整体设计具有显著的层次性。每节后的“练习与应用”题分为“概念检测”和“拓展应用”两个层次。“概念检测”题以判断题、选择题为主，主要引导学生关注概念的形成，考查他们对基础知识的掌握。“拓展应用”题以问答、分析说明题为主，注重知识的迁移应用、思维技能的提升等。每章后则编排了“复习与提高”题，必修1、2和选择性必修1、2教材，参照高考题的题型，设计了“选择题”和“非选择题”。选择题主要考查学生对重要概念的理解和应用；非选择题综合性较强，涉及生命观念的运用、科学思维的培养、社会责任的渗透等多个方面。选择性必修3教材与这4册教材有所不同，考虑到它是高中阶段生物学课程的最后一个模块，“复习与提高”中不再有选择题，而是设计了几道综合性更强的大题，很多都需要学生综合运用本章和其他章或模块所学的知识来进行解答。3.2

创编特点3.2.1

针对重要概念生物学概念是生物学课程内容的基本组成，概念学习和掌握重要概念是学生学习生物学的主要内容和主要目标之一。教材习题通过让学生辨析概念、建立概念之间的联系、迁移应用概念等检测学生对重要概念掌握的情况。节后练习中专门的“概念检测”部分就有很多概念辨析题。例如，必修1第2章第4节“蛋白质是生命活动的主要承担者”，节后“概念检测”第1题让学生辨析蛋白质的结构和功能相关概念；第4章第2节“主动运输与胞吞、胞吐”，节后“概念检测”第1题要求辨析有关物质进出细胞方式的概念等。教材章后“复习与提高”题中完成概念图的习题是典型的考查学生对所学重要概念以及这些概念之间逻辑关系的理解程度的习题。必修1教材中有补充完整动物细胞的结构和功能概念图、有关物质进出细胞方式概念图的习题；必修2教材中有完成可遗传的变异相关概念图的习题；等等。厘清概念之间的联系有助于学生形成良好的知识结构，对逻辑思维能力也是一种训练和提高。对概念的真正掌握则体现在能够迁移应用概念，教材中也有相关习题对学生进行引导。例如，将从能合成组氨酸的枯草杆菌中提取的某种物质，加入培养基中，培养不能合成组氨酸的枯草杆菌，结果获得了活的能合成组氨酸的枯草杆菌，让学生推测这种物质可能是什么。回答这个问题需要迁移应用“DNA是主要的遗传物质”这一重要概念。3.2.2

以学科核心素养为导向生物学学科核心素养是生物学课程育人价值的集中体现。前面分析教材作业系统在发展生物学学科核心素养方面的功能时，从核心素养的四个方面阐述了一些习题创编的意图。其实，核心素养还蕴含着强烈的情境属性，作为情境性的知识运用能力，它是个体认知、非认知资源与情境交互的产物。[6]以学科核心素养为导向的教材习题创编还体现在创设真实的问题情境。教材习题中情境素材的来源十分广泛。有的直接来自学生的生活体验，有的源于科研论文，有的是社会热点事件等。例如，必修2教材在“基因通常是有遗传效应的DNA片段”一节节后的习题中，分别创设了执法部门发现餐馆出售国家二级保护动物斑羚的肉的情境和交通路口启用人脸识别技术的情境，引导学生认识每种生物DNA的特异性和基因的多样性。这本教材中利用科学研究素材创设的情境也不少，如番薯是天然转基因作物的研究、某类细菌对碳青霉烯类抗生素耐药率变化的研究、我国科学家对家鸽体内能识别外界磁场并自动顺应磁场方向排列的相关蛋白以及编码基因的研究等。在选择性必修3教材的习题中，结合社会热点议题创设的情境是最多的，比如讨论是否要推广“黄金大米”的问题，分析培育“人兽嵌合体胚胎”、利用基因组编辑技术对人类胚胎进行编辑带来的伦理问题等。面对从这些多样、复杂的情境中提出的问题时，学生要运用的已不单纯是所学的知识，他们还需要激活思维、调动情感等，从而实现素养的发展。3.2.3

兼顾封闭性和开放性教材习题的编制兼顾了封闭性与开放性，两者搭配，既保证了让学生通过具有明确条件和结论、答案标准化的封闭式习题，复习巩固、强化所学知识；又能通过开放性习题开拓思维、促进认知发展。下面通过几个选择性必修3教材中开放性习题的例子，分析教材编制开放性习题所作的探索。问题条件的开放性，即让学生从多种条件中寻找信息，探求解决问题所需的条件，也可以作进一步补充。教材“细胞工程”一章“复习与提高”题的第2题，题干中列出了5条与青蒿素研究有关的信息，让学生根据这些信息和所学知识提出提高青蒿素类药物产量的研究思路。这些信息涉及的研究方向其实都有研究者在研究，也都有提高青蒿素类药物产量的可能性，设计开放性问题就是鼓励学生发表自己的见解和看法，引导他们结合自己的理解或者假设的其他条件来进行判断、选择或进一步补充，从而发展他们的创新思维能力。解决问题策略的开放性，即解决问题的途径可能有多种，学生不能局限于既定的模式，需要从不同的角度寻找解决问题的方法。教材“胚胎工程”一节后面的习题中，让学生思考可以使用哪些现代生物技术人工繁育北方白犀牛。问题的答案显然不唯一，学生提出的方案可能多种多样，他们在思考回答问题的过程中，思维的发散性将得到培养，同时这也促进了知识的融会贯通