新版教材编写中落实生物学学科核心素养的实践与思考

闫白洋

摘要 为落实课程标准中生物学学科核心素养的要求，在教材编写中明确学习目标以核心素养为导向，以内容要求为载体，通过“情境-问题”贯穿大概念、重要概念、次位概念的形成及应用，注重学生主动参与和实践应用，注重学生跨学科STEM学习，注重学生核心素养不同水平的评价。

关键词 教材编写 核心素养 实践与思考

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

教材是课程标准的体现，也是课程实施的载体。教材在发展学生的核心素养，落实“立德树人”的根本任务中有着不可替代的作用。教材的编写是在课程标准基础上的一次再创造，不仅要充分体现课程标准的基本思想，准确把握课程标准的内容要求，还应成为落实课程目标的基本教学资源。笔者参加了北京师范大学出版社出版的高中生物学选择性必修《生物与环境》教科书的编写。如何在教材编写中落实生物学核心素养？笔者在编写中进行了实践和思考。

1《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）的内容要求、教学要求和学业要求

笔者负责编写内容属于选择性必修课程大概念“生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质渐环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”中的重要概念“人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响，依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件”。其具体的内容要求、教学要求和学业要求如下。

1.1内容要求重要概念下的次位概念包括：

1探讨人口增长会对环境造成压力;

2关注全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、荒漠化和环境污染等全球性环境问题对生物圈的稳态造成威胁，同时也对人类的生存和可持续发展造成影响;

3概述生物多样性对维持生态系统的稳定性以及人类生存和发展的重要意义，并尝试提出人与环境和谐相处的合理化建议;

4举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，达到资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益;

5形成“环境保护需要从我做起”的意识。

1.2教学提示

教学提示主要包括：

1调查当地环境中存在的主要问题，提出保护建议或行动计划;

2搜集生物多样性保护的实例，讨论当地生态系统是否已经出现严重的生物多样性下降的趋势及其对人类的影响;

3组织学生（或学习小组）参观了解人工生态系统的组成及其中蕴含的生态学原理和经济学原理。

1.3学业要求

分析或探讨人类活动对自然生态系统动态平衡的影响及人工生态系统带来的经济、生态和社会效益，并尝试提出人与环境和谐共处的合理化建议（生命观念、科学探究、社会责任）。

2学习目标以核心素养为导向，以内容要求为载体

教材编写中，为使学生在章节学习之前明确学习任务和目标，教材设置“学习目标”栏目。学习目标的设计以生物学核心素养为导向，參照《新课标》中的内容要求、教学提示和学业要求。在学习目标设计过程中，首先在研究和理解“高中阶段学生核心素养指标体系”以及课程标准给出的生物学核心素养内涵的基础上，紧密结合生物学科育人价值和核心概念，编制高中学生生物学核心素养指标表现水平双向细目表，把核心素养转化为与课程标准中内容要求紧密结合的学习目标。如设计生命观念学习目标时，将稳态平衡观与课程标准内容要求中的1～3内容的紧密结合。学习目标语言规范为“通过......分析......形成......指导......”等词语。据此设计的学习目标如下。

2.1生命观念

通过指出某一生态系统中的构成要素及影响其平衡的因素，分析环境问题对可持续发展的影响，形成人与自然和谐发展的平衡观等生命观念，用来指导人们保护环境、维护生态平衡的行为习惯。

2.2科学思维基于人口增长速率以及人口增长对环境影响的事实，能运用归纳与概括、演绎与推理等科学思维方法阐释人口增长与环境保护之间的关系，论证控制人口增长和保护环境的重要性。

2.3科学探究

针对酸雨对环境的影响，能选用简单的仪器，设计实验方案，完成大气降水酸度的测试，讨论当地环境中存在的主要问题，并学会利用实验去研究。

2.4社会责任

主动关注生物多样性对维持生态系统稳态以及人类发展的重要意义，能运用生态平衡观，提出相应的人与环境和谐相处的合理化建议。

3大概念、重要概念、次要概念构建教材内容，少而精

在教材编写中，根据课程标准中核心素养、内容要求、教学提示和学业要求构建教材内容。例如，内容要求次位概念“关注全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、荒漠化和环境污染等全球性环境问题对生物圈的稳态造成威胁，同时也对人类的生存和可持续发展造成影响”落实到教材内容时，选择了“全球气候变暖、臭氧层、酸雨等形成的原因和危害”;教学提示“调查当地环境中存在的主要问题，提出保护建议或行动计划”，教材内容选择“大气降水酸度的简易测试、调查当地生态环境问题”等。学业要求“分析或探讨人类活动对自然生态系统动态平衡的影响”，教材内容选择“人口增长会加剧水资源的污染、空气污染、自然资源衰退、固体废弃物污染”等。类似方式构建此重要概念的教材内容包括：

1世界人口快速增长、人口增长加大对自然资源的利用、人口增长对环境造成压力;

2全球气候变暖威胁人类生存环境、臭氧空洞导致地球遭受紫外线辐射危害、酸雨导致区域生态系统紊乱;

3生物多样性对维持生态系统稳定和人类生存发展有着重要意义、就地保护和迁地保护是保护生物多样性的重要措施、通过防治环境污染和控制资源过度利用促进人与环境和谐发展、善待地球是全人类的重要责任;

4生态工程可以实现资源多层次、循环利用，生态工程可以实现环境保护的目的。

4“情境-问题”贯穿重要概念、次位概念的形成及应用

核心素养是解决实际生活问题的必备品格和关键能力。为发展学生的生物学学科核心素养，教材内容组织形式通过“情境-问题”贯穿重要概念、次位概念形成。情境选择要真实性、生活化，而且情境选择不仅仅是引入概念学习，而是要贯穿整个概念学习中，问题设问要围绕情境和概念，注重情境和概念的联系。通过情境、问题解决构建重要概念和次位概念过程中，发展学生生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的生物学学科核心素养。例如，“生态工程在环境保护中的应用”中为使学生形成稳态与平衡观，并利用此观念指导人们保护环境、维护生态平衡，培养学生的归纳与概括、演绎与推理科学思维及科学探究能力，并落实内容要求中“举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，达到资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益”。教材情境选择是：“稻田养鱼是将种植业与养殖业有机结合，多层次利用土地资源和水资源，提高生态经济效益的一种农业生产方式。在这个系统中，稻田为鱼生长提供适宜的环境，水中的杂草、害虫、水生动物、浮游植物和浮游动物等为鱼提供食物。鱼可以捕食害虫，减少水稻虫害发生，鱼的粪便还可以作为水稻生长的有机肥料。水稻和鱼互惠互利，相互促进，形成了良好的生态系统”。问题设计是：“1稻田养鱼人工生态系统中的物质是怎样循环的？能量是怎样流动的？2稻田养鱼人工生态系统有哪些优势？3类似稻田养鱼人工生态系统的实例还有哪些？”此情境问题贯穿整个概念的形成过程，设计来自真实的生活。问题创设和探究过程不仅可以落实课程标准的内容要求，而且有利于培养学生的生命观念、科学思维和科学探究的核心素养。

5教材编写中概念组织形式注重学生主动参与和实践应用

学生核心素养的提升有赖于日积月累的课上和课下的主动学习，学习过程注重以科学探究、工程实践、积极求索、合作交流为特征的主动学习，学生在主动学习中建构和理解生物学概念，在生物学概念的基础上形成生命观念，并能用这样的大概念解释生命现象。在此过程中，注重提高学生综合运用知识解决实际问题的能力，发展学生的科学思维和科学探究能力，培养学生担当社会责任。因此，教材编写中注重学生的主动参与和实践应用。在教材中设置寻找证据、实践应用的板块。例如，“根据曲线分析世界人口的变化趋势”“交流讨论经济发展与环境保护的关系”“大气降水酸度的简易测试”“根据全球表层温差变化，主动探究全球表层温度变化趋势、导致全球表层温度变化的主要原因、全球表层温度变化可能带来的危害有哪些”“调查当地生态环境问题”“调查污水治理方法”“搜集生物多样性现状资料”等。

6教材编写注重发展学生核心素养的跨学科STEM学习

在第八次基础教育课程改革中，以探究为标志的主动学习方式成为教学改革的突破口。十多年来，这一改革的浪潮已经得到理科教师的认可，并较多地用于教学实践。《新课标》在保持与全球理科课程改革方向一致的同时，将科学、技术、工程学、数学融入生物学课程，并强调了跨学科的认识与实践，将学生的生活经验、问题解决、工程设计、讨论决策、动手实践等教学建议贯穿课程内容之中，期待学生在主动学习的过程中，真正取得少而精的學习成果，达成生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面的生物学学科核心素养。因此，教材编写中增加科学、技术、工程学和数学的跨学科STEM学习。例如“汇总调查到的污水处理工艺类型，分析污水处理的关键过程和工艺，并简述作用机理”“设计一个日常生活污水的简易处理装置”

“小组讨论提出当地生态环境问题可行的整改措施”等。这些教材内容体现了科学与工程学的本质特征，获取对其深入理解有助于学生认识到科学与工程学在保护生态环境所起的作用。这些跨学科的概念理解是学生在面对科学相关的个人及社会议题时做出理性决策的前提和基础，是值得学生花时间去认真学习的内容。

7教材编写中注重发展学生核心素养不同水平的评价

教材编写中每个单元均有检测评价，对学生发展核心素养进行测量和评价。评价从知识向能力、从能力向素养转变。强化以知识为载体，以学科核心素养为立意的评价。理解学科核心素养与学业质量的关系，教材检测评价核心素养试题编写时，关注学生在真实情境中，运用生物学知识，解决实际问题的能力。关注学生个体性差异，关注核心素养不同水平的学生表现特征。例如，第2节的检测评价题目：为判断酸雨是否会对中国亚热带森林产生影响，以便更好地对已退化的森林进行恢复，研究者配制pH为2.5、4.0、5.6的3种酸雨喷洒液喷洒马尾松幼苗，测定其对马尾松光合速率的影响，结果如图1所示。请回答下列问题：

1酸雨对马尾松光合速率的影响是什么？查阅资料分析可能的影响机制。

2酸雨除了对植物的光合作用有影响外，还会影响植物种子的萌发，设计实验方案探究酸雨对小麦种子萌发率的影响。

3自然界中形成酸雨的机制是什么？主要的原因是什么？写出控制酸雨的2个方法。

问题1主要测评学生的科学思维，问题2主要测评学生的科学探究，问题3主要测评学生的生命观念和社会责任。在3个问题中的参考答案及评价均设置核心素养的不同水平，如在问题2参考答案及核心素养水平设计见表1。

《新课标》是教材编写的重要依据，教材是教育教学的重要参考。生物学课程标准核心素养的提出对教材编写提出了新的挑战。如何在教材编写中的内容选择、组织形式、活动设计等方面，落实发展学生生物学学科核心素养？如何在教学过程中更尊重学生个性化和多样化的发展要求？如何贴近社会实际和学生的生活经验？如何更好地发展学生的创新精神和实践能力？还需要不断地实践和探索。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程方案：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018：22-26.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通高中课程方案和课程标准修订情况说明[J].基础教育课程，2018（，1）：11-15.

[3]刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018：1-30.