馬騰禹 杜亞利 高 超
(延安市新區(qū)高級中學 陜西延安 716000)
人教版生物學高中教材的每一章開篇,即章首頁,都有一個由本章標題、題圖、引言和配詩4個部分構成的首頁。章首頁圖文混排、圖文呼應,獨占一頁,起到了創(chuàng)設本章起始情境的作用。章首頁是一章的邏輯起點和對本章內容的概括,引言具有聯(lián)系學生已有的生活經驗和知識儲備、聯(lián)通學生已知和未知、提出本章將要學習的重點、概括本章生物學觀點和大概念、激發(fā)學生學習本章內容的欲求、挑明本章學習思路的功能;題圖除了有亮明本章主題的用途外,還有激發(fā)學生的探索欲望、愉悅閱讀心情、增強閱讀體驗感的功能;章首頁的配詩或名言或警句,則起到了解讀題圖的含義、暗示了引言主旨、強調了學習重點、提高了審美旨趣的功能。
鑒于章首頁的諸多功能和教學中很多教師沒有引起足夠重視的實際情況,筆者以2019年出版的人教版高中生物學《必修2·遺傳與進化》(簡稱新教材)、2004年出版的高中生物《必修2·遺傳與進化》(簡稱舊教材)為例,詳細對比章首頁,幫助教師在備課時領悟思考其意圖,充分發(fā)揮章首頁的價值。
該章首頁引言字數增多,設置了由4個問題組成的問題串:①基因為什么曾叫“遺傳因子”?②這背后有什么故事嗎?③遺傳因子看不見摸不著,科學家是如何發(fā)現(xiàn)它的呢?④它在親子代間的傳遞有什么規(guī)律呢?
在古舊的淡黃底色下,孟德爾數學計算演算手稿和孟德爾頭像的圖片,彰顯了畫面的歷史凝重感,很容易帶領學生穿越到150年前的情境中。右下角的小詩由黑體變?yōu)榭w,點明了本章的主要內容(孟德爾通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的科學方法、科學態(tài)度和探索精神),提示學生以孟德爾豌豆雜交實驗這一事實為起點,循著科學家探索的足跡一步步地探尋遺傳的奧秘。第一章的章首頁在繼承原有風格和意境的基礎上,以問題串的形式驅動學生將遺傳因子與學生已知的“基因”這一名詞建立鏈接,激發(fā)學生興趣,抓住學生探求遺傳因子背后故事的心理,引導學生像科學家一樣思考基因被發(fā)現(xiàn)的過程以及在親子代之間傳遞的規(guī)律。
題圖的配詩謳歌了基因學說的創(chuàng)始人、現(xiàn)代遺傳學之父摩爾根。對基因和染色體之間的關系,現(xiàn)在人們都清楚基因就定位在染色體上,但在19世紀末20世紀初,這項研究難倒了一大片科學家。這段關于摩爾根的研究歷史讓人驚嘆,果蠅成就了摩爾根。好的科學家會承認錯誤,改變自己的觀點,實際上,這也是科學作為人類活動的一種力量體現(xiàn)。在教學中,教師要利用章首頁所提供的信息,結合科學史材料,培養(yǎng)學生勇于質疑的批判性思維、勤于求證的科學態(tài)度。
章首頁由引言、人體細胞染色體顯微照片和一首小詩構成。引言第一段提出的3個問題也是學生在學完了第一章后會出現(xiàn)的疑問。教材在此處顯示這些問題,既遵循學生的認知規(guī)律,也起到承上啟下的作用,同時還引出了學生感興趣的、想要進一步探究的問題。第二段則概括了本章的主要內容,既簡單解釋了解決上述問題的研究歷程,也回答了“怎樣研究”的問題。對細胞分裂的深入研究和觀察是研究的起始,但觀察什么呢?章題圖的人體細胞染色體顯微照片透露出一些信息:圖中展現(xiàn)了人體細胞完整的46條染色體。細心的學生還會發(fā)現(xiàn),依據形態(tài)和大小可將這些染色體配成23對,這表明要觀察細胞分裂中染色體數目和形為的變化。本章第一節(jié)“減數分裂和受精作用”就是沿著這個思路展開的。章首頁的小詩除了給予學生美的熏陶,還揭示了科學探究的要點和艱辛的歷程:科學探究要提出問題,如“基因在哪里?”;要有科學方法,如“觀察和實驗”;要有探索求真的科學精神,如“懷疑、爭論”;要有嚴謹的科學思維,如“推理”;要付出艱苦的努力,如“悠悠百年,尋尋覓覓”。章首頁恰到好處地激發(fā)了學生學習的興趣,概括了本章學習的內容,提示了科學探究的要點。章首頁與本章內容有機融合,是本章學習的起始。
該章首頁最大的變化有兩處:(1)右下角的配詩由原來的“基因是什么?DNA或蛋白質?幾多實驗,幾多論爭。是誰將謎底揭破?”改為“揭秘基因的化學本質,解析DNA的優(yōu)美螺旋,驗證DNA的精巧復制,測讀ATGC的生命長卷。回響著不同觀點的爭論,傳頌著合作探究的典范!”。(2)DNA結構模式圖是從右側的一個細胞開始的,逐步放大細胞核里的細節(jié),從染色體到核小體(由蛋白質和DNA結合形成),再到DNA雙螺旋結構。
這樣的變化體現(xiàn)了本章的編寫思路是按照科學史的順序展開的(圖1),讓學生進一步體會“觀察現(xiàn)象—提出假說—實驗驗證”的科學思維,感受科學家富于想象、大膽假設的創(chuàng)新思維和嚴謹務實的求知態(tài)度。

圖1 對基因的本質探索的科學史順序
該章首頁的變化有兩處:(1)引言中用蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因轉入普通棉花,培育出的棉花植株會產生Bt抗蟲蛋白。為什么轉入的是基因,得到的卻是蛋白質?(2)增加了3個設問:①為什么一種生物的基因能在另一種生物中表達呢?②基因的表達過程是怎樣的?③各種生物的基因表達過程有什么共同點呢?
章引言以轉入蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因的轉基因棉創(chuàng)設情境,引出了基因的表達的概念,呼應了本章標題。3個設問中“基因的表達過程是怎樣的?”指向本章的重要概念;“為什么一種生物的基因能在另一種生物中表達呢?”和“各種生物的基因表達過程有什么共同點呢?”則指向了生物進化觀。由此可見,章引言圍繞著重要概念和學科核心素養(yǎng)中的生命觀念創(chuàng)設情境,層層遞進的問題設計也充分考慮了學生的學習心理。
本章的章首頁的引言、題圖、配詩都有很多的變化。引言中通過對普通虎和白虎體色的描述和對白虎形成原因的介紹,配上章題圖中普通虎和白虎體色的對比照片,拋出問題串:①什么是基因突變?②基因突變是怎樣發(fā)生的?③基因突變對生物的生存是有利的還是有害的?④除基因突變外,染色體的數目和結構會不會發(fā)生改變呢?⑤人類的遺傳病是怎樣產生的?又該怎樣檢測和預防呢?配詩中提到的“分子機制”是什么?與人類健康有什么關系?這些問題都給學生留下來懸念。在整個單元的學習完成之后,教師可以再讓學生重新讀一下此詩,使學生對本章內容的有更深刻的理解,同時培育“結構與功能觀”這一生命觀念。
引言中問題串的設置合乎認知邏輯,并直指本章的重要概念。基于學生前概念的提問,章首頁有效地將學生的思考引向了深入,也將變異從分子水平拓展到細胞水平;還引導學生聯(lián)系社會,聯(lián)系生活和健康。章首頁的小詩層層遞進地從遺傳、進化和健康3個方面闡述了學習和理解基因突變和染色體變異的重要意義。
新教材刪掉了舊教材的第六章,并將第七章前移。引言從達爾文提出生物進化論開始,指出這一轟動世界的理論并未解決關于生物進化的所有問題,接著從19世紀達爾文的困境一下跨越到21世紀中國科學家研究蘭花進化的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn),從基因水平解開蘭花進化之謎,適時提出問題:生物的多樣性和適應性是怎樣形成的?這與基因的變化有關嗎?與環(huán)境又有怎樣的關系?
在介紹了達爾文的進化論之后,學生可能會對蘭花多種多樣的適應性結構既驚嘆好奇又困惑不解。本章的章首頁指出在達爾文之后這個問題成為百年難解之謎,造成學生的驚奇感和困頓感,以此烘托探幽入微的氛圍;介紹我國科學家如何從基因水平解開蘭花進化之謎,從而進一步激發(fā)學生的好奇心,也自然而然地反映我國科技新成就,提升學生對國家和民族的自豪感。引言第三段在上述情境基礎上,提出了本章要研究的中心問題,并且指出關于生物進化的解釋一直不乏各種理論的爭論,正是在各種理論的論爭中,進化理論本身也在“進化”,以此來提升學生對科學本質的認識。
由以上的分析可以看出,新教材各章章首頁都是圍繞該模塊的主線和各章特點精心設計的。教師不能孤立地看待教科書的章首頁,而應將其置于模塊整體之中,作為模塊的有機組成部分來分析。在教學中,教師應充分利用好章首頁的教學功能,以課程標準為導向,幫助學生對本章內容有大致了解的同時,也可以利用章首頁建構核心概念及知識體系,提升學生的生物學學科核心素養(yǎng),充分發(fā)揮其教學、育人等潛在的價值與功能。