沪科版高中生物学必修教材中图像系统简析和有效运用

张金鑫 陆安庆 李娟娟

（上海市嘉定二中 上海 201802）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出，教材内容编写应图文并茂，清晰美观，装帧精良，要尽量避免单纯讲述知识的做法，可以尝试结合实验、生活经验、图文资料等各种资源或途径，激发学生的学习热情，落实生物学学科核心素养。上海市普通高中从2021年秋季学期开始全面启用新教材，即上海科学技术出版社最新出版的高中《生物学》（以下简称新教材）。下面通过对新教材必修1、2模块中图像系统的分析统计，了解新教材中图像的表现形式、分布特点和核心素养的体现，提出有效运用图像系统提升教学效果的教学策略。

1 图像系统的数量、分布、分类和构成

1.1 图像系统的数量和密度

图像系统是指教材中具有直观、形象特点的生物图片、照片、图表、表解等储存和传递教育信息的系统，是教材文字系统的补充。梳理新教材必修1、2的图像系统，结果见表1。

表1 沪科版新教材图像系统的数量和密度统计

从表1可以看出，必修1和2中图像系统的数量相同，密度接近，二者的共同特点是图像系统数量丰富、密度较高，图文比例合理，体现了新教材重视利用图像系统来渗透隐性知识、版面丰富多元的特色。

1.2 图像系统的分布位置

沪科版新教材的单元结构包括“章名”“章引言”“章首图”“节名”“学习目标”“概念聚焦”“节引言”“课前活动”“正文”“栏目”“探究实验”“本章小结”“学业评价”等。图像系统所处教材位置有：章节导入（主要集中在章首图、课前活动）、正文、栏目、探究实验（活动、建模）和学业评价（表2）。

表2 沪科版新教材图像系统的分布位置统计

两册必修教材的图像系统均主要分布在正文中，一方面通过高清、精美的图片减少了纯文字描述的枯燥，深化了学生对正文含义的理解，另一方面通过形象的示意图化繁为简、化抽象为生动，拓展了正文的功能。除正文外，新教材的“栏目”中也分布不少图像。可见，新教材比较注重利用图像系统对章节核心知识进行拓展，通过多样化的阅读资料及学习活动满足不同学生的学习需求。必修1在探究实验（活动、建模）中分布的图像尤其多，为必修2的5倍，这一现象的出现与两册教材的内容密切相关——必修1中学生容易动手操作的探究实验（活动、建模）较多，教材以图片的形式呈现操作方法和实验现象，便于学生“按图索骥”，更快地理解和掌握实验操作。相比之下，必修2由于教材内容理论性更强的特点，不便于在中学阶段开展常规实验，因此教材酌情安排了探究活动和建模活动来帮助学生理解核心概念、建构知识体系。这类活动互动性及开放性更强，教材多以文字的形式阐述活动目标、注意事项和简要步骤。

1.3 图像系统的分类

教材中的图像系统从不同角度可有不同的分类方法。按照图像的性质和外在表现形式，这些图片可分为模型/模式图、结构示意图、人物肖像图、实物照片、概念图、流程图、数据统计图表和遗传图解/系谱图，统计结果见表3。

表3 沪科版新教材图像系统的分类统计

整体来看，必修1中结构示意图、显微或亚显微图和生理过程图比必修2多，必修2中动植物和标本照片、实验操作图和遗传图解或系谱图比必修1多。结合教材内容来看，必修1教材内容主要阐述细胞的结构、功能和代谢等相关知识，因此图像系统更集中在分子和细胞结构以及代谢过程等方面。必修2教材内容侧重于遗传和进化等相关知识，因此图像系统更集中于遗传的分子机制、科学家的遗传实验和进化相关的动植物和标本照片。

1.4 图像系统的构成

图像系统一般由说明文字和图片构成，说明文字一般包括图名和图注，图片是主体部分，直观呈现教育信息。两册必修教材除章首图外，其他图片均配置了图名或图名加图注，便于师生使用教材时快速获取图文传达的关键信息。章首图虽然没有相应的图名和图注，但章首图与章引言均为单元的“门面”，章首图占页面1/2的篇幅，通过大幅清晰图片展现本单元的核心元素，与章引言或提纲挈领或启发思考的文字相互呼应，有利于激发学生的学习兴趣。

2 图像系统的功能分析

图像系统作为高中生物学教材的重要组成部分，承载着丰富的生物学信息，在生物学教学中发挥着重要功能。图像系统除了点缀和装饰功能、激发学生兴趣功能、强化和扩展文字的功能，还有利于提升生物学学科核心素养。

2.1 图像系统体现生命观念

新教材必修1注重结构和功能观、物质和能量观的渗透。例如，教材第78页中酶活性抑制示意图，图片呈现出抑制剂通过与酶分子结合占据或改变了酶分子的活性中心，从而影响酶与底物的结合这一现象。学生通过读图便能领悟到酶与底物相互作用需要形状上相互契合的生理机制，体现了结构与功能相适应的观念。教材第84页中有氧呼吸过程示意图呈现了呼吸作用过程中的物质变化并伴随着能量的变化，体现了物质和能量观。新教材必修2更注重进化和适应观的渗透。例如，教材第106页的组合图4-18“栖息在不同颜色树干上的桦尺蛾”，两幅图对比在不同环境下桦尺蛾的体色与树干的颜色。学生通过读图可以一目了然地看出，无论是深色蛾还是浅色蛾只有栖息在与各自体色相近的树干上才不容易被天敌发现并捕食。这一生物学事实有利于学生进一步理解达尔文以“适者生存”为核心的进化理论，由此形成进化和适应的生命观念。

2.2 图像系统体现社会责任

新教材的图像系统在社会责任方面也有所体现。例如，由必修2教材第48页的男性和女性体细胞染色体组成示意图可以看出，生育后代的性别由男性的精子类型决定，而不是由女性决定。学生能够通过此图，鉴别并自觉抵制封建迷信。又如，学生通过阅读教材第69页常见致癌物质示意图，可以了解到烟酒、腌制食品、电离辐射、病原微生物等会诱发各类癌症，从而警醒自己在日常生活中对各种致癌因素注意加以避免和防护，并在此基础上养成健康文明的生活方式。

2.3 图像系统体现科学探究

除了对生命观念及社会责任的渗透，新教材也更加注重利用图像系统进行科学探究能力的培养。例如，必修1教材第103页中以表格形式呈现实验结果，要求学生依据表格信息绘制曲线图来表示灯的距离和气泡产生速度的关系，让学生学会运用多种方法如实记录并分析实验结果，得出结论，提升其科学探究能力。

2.4 图像系统体现科学思维

必修1教材第15页中呈现了几种生物细胞图片，学生通过图片对比，归纳出细胞结构的异同点，有利于培养归纳与概括能力。必修2教材第41页中一对相对性状杂交实验的遗传图解和第44页的两对相对性状杂交实验的遗传图解，详细呈现了孟德尔对实验现象提出的假说并进行演绎验证的过程。学生可根据孟德尔提出的假说，带入图中进行验证，发现演绎出来的结果与孟德尔观察到的实验现象一致，从而证明假说的合理性。此过程能够培养学生演绎与推理能力。

3 有效运用图像系统的教学策略

3.1 利用图像系统，创设教学情境

高中生物教材的图像系统是创建情境的重要素材。在生物学教学中，教师可以利用图像系统，为学生创设学习情境，调动学生的学习兴趣，引导学生在情境模式下，主动参与到课堂学习中。

例如，必修1教材第106页的人成长过程示意图，呈现了婴儿、幼儿、少年到成年的4幅图片。教师可以据此创设情境，提出层层递进的问题：①人成长过程中，体内细胞的数量和大小有什么变化？②人成长过程中通过什么方式增加细胞数量？③在这个过程中，体内细胞所含遗传信息是否有变化？为什么？④如何确保新增殖的子细胞的遗传信息与亲代细胞基本一致？教师利用循序渐进的问题串，逐步引出这节课的主题“细胞分裂”。同时，学生根据已有知识暂时还答不出有些问题，教师可以引导学生带着问题开始新课的学习，通过学习和探究积极主动地解决疑惑，体现学生的学习主体地位。

3.2 利用图像系统，发展科学探究能力

社会的发展，科技的进步，都与科学家们的科学探究密不可分。在高中生物学教学中培养学生的科学探究能力具有十分重要的现实意义。在沪科版新教材中，有很多科学探究实验、科学史都是以图片的形式直观呈现，教师可充分利用图像系统中蕴含的素养信息，发展学生的科学探究能力。

例如，必修2教材第4页图1-3呈现了赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验示意图。教师可在讲述完放射性标记技术和噬菌体结构特点之后，组织学生根据以下问题进行讨论和思考：①混合物经离心后，上清液和沉淀物中主要是什么结构？②放射性同位素S出现在试管的什么位置？这说明什么？③放射性同位素P出现在试管的什么位置？这说明什么？④进一步检测细菌裂解释放出的子代噬菌体，能检测到P，但检测不到S，为什么？

3.3 利用图像系统，提升科学思维能力

在新课程改革背景下，生物学学习对学生识图析图能力要求越来越高。在上海市普通高中学业水平考试中，综合题主要考查学生图像分析能力。在教学中，教师可以利用图像系统，引导学生分析图像，从图像中收集和提炼有效信息，以此提高其科学思维能力。

例如，必修2教材第90页NF-1蛋白与恶性肿瘤的关系示意图。教师可引导学生观察该图并结合题目文字说明，推理产生恶性肿瘤的可能原因。学生通过对图像和文字的分析，总结出发生恶性肿瘤的原因有以下几点：NF-1基因发生突变或该基因所在染色体发生变异；SOS蛋白的活性增强；RAS蛋白与GTP的结合能力增强等。