选修课程旨在帮助学生更好地生活、就业,以及满足一部分学生选择从事科学研究的需求。为便于各地区和学校设计有针对性的、适合当地教学条件的选修课程和校本课程,提供课程的选题及设计实施建议如下。
现实生活应用
1. “健康生活”模块开设建议(1学分)
健康是人类全面发展的基础,关系到千家万户的幸福。每个人都有维护自身和他人健康的责任,健康的生活方式能够维护和促进自身健康。健康生活是指有益于健康的习惯化的行为方式,具体表现为生活有规律,没有不良嗜好,讲究个人、环境和饮食卫生,讲科学,不迷信,平时注意保健,具备基本的医学常识,生病及时就医,积极参加有益健康的文体活动和社会活动等。
本模块应选取公民健康生活最基本的知识与技能,涵盖健康生活的基本知识和理念、健康生活方式和行为,以及健康生活的基本技能。具体包括传染病的预防、预防伤害与自救互救、心理健康和精神卫生、学校卫生、口腔卫生、健康生活方式等六个方面的内容。
教师要充分认识和理解人民健康是民族昌盛和国家富强的重要标志,明确健康教育是培养合格公民的重要内容,是实施素质教育的基本组成部分。在组织和开展本课程的教学中,可以根据当地实际情况,通过不同的形式和手段组织好相关教学内容,紧密联系实际,创设问题情境,开发学生思维,让学生将学习健康卫生知识同认识社会、解决与社会有关的健康问题结合起来,培养社会责任感。
对本模块的学习,有助于学生获得健康生活的知识,形成正确的态度、认识和行为习惯,树立尊重生命、热爱生活的人生观,改善公民个体的健康状况,进而促进整个社会的健康发展。
2. “急救措施”模块开设建议(1学分)
随着经济的发展,社会的进步,人们的健康意识明显提高。各种急危重症、意外伤害时有发生,威胁着人们的健康和生命,意外伤害已成为危害人类健康的全球性公共卫生问题。急救知识的普及,可以使公众掌握正确的急救知识,一旦发生意外情况能积极有效地开展现场自救互救,从而为患者赢得宝贵的抢救时机,提高抢救成功率。
本模块内容包括紧急情况下公民必备的最基本的医疗急救措施知识与技能,如常用急救药物的使用、“120”紧急呼叫、心肺复苏、外伤止血、游泳意外的自救、动物咬伤后的处理、煤气中毒后的自救与互救等几方面的内容。
教师应明确普及急救知识对学生的重要意义,应结合当地的具体情况,尽可能选择具有地方特点、适合学生的年龄特征、与学生日常生活关系比较密切的内容。这样,学生容易将所学的知识与发生的突发事件联系起来,对学习内容产生深刻印象。通过教学,应使学生了解急救基础知识,在遇到突发事件时能从容应对。
对本模块的学习,可以使学生意识到急救措施在日常生活中的重要性,帮助学生初步掌握应对常见的突发伤害事件的急救处理方法。
3. “传染病与防控” 模块开设建议(1学分)
传染病是指由各种病原体引起的能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传播的疾病。传染病的流行极大地影响了人类文明的进程:一方面,传染病的大流行曾造成人类大规模的死亡,改变国家和民族的命运;另一方面,与传染病的斗争促进了人类防疫事业的发展。
本模块包括传染源与感染、传播途径、传染病的防控三个部分。课程内容应以传染病的核心概念以及传染的机理为基础,进而让学生学习传染病防控的知识,了解传染病的特征及其传播流行的途径,全球以及我国防疫体系的组成,传染病流行期间的个人日常防护,以及传染病预防措施与检测、相关病原体的消毒灭菌工作等的流程和基本技术,形成“防控并重”的观念。
教师在教学活动中要通过案例,让学生掌握“病原体”“感染”“传染源”“传染”等重要概念的内涵和区别,重点介绍对人类影响巨大的传染病案例,如鼠疫、天花、艾滋病和严重急性呼吸系统综合征(SARS)等的流行及防控;应充分利用传染病案例,组织学生的探究性学习,并开展模拟传染病防控的教学活动,使学生在掌握相关知识的同时,认同“地球村”及“人类命运共同体”的观念;要通过参观当地疾病预防控制单位,介绍我国自新中国成立以来流行病防控所取得的巨大成就等,增强学生的爱国信念,帮助学生了解我国的防疫体系,体会社会主义制度的优越性;鼓励学生通过互联网、书刊等渠道主动收集传染病及其防控的相关资料,并开展交流活动。
对本模块的学习,可以使学生认识到传染病的预防对人类社会和经济发展的重要性,帮助学生初步掌握传染病防控的基本方法。
4. “社会热点中的生物学问题” 模块开设建议(1学分)
本模块选取转基因植物、试管婴儿、克隆哺乳动物、艾滋病、禽流感、SARS以及埃博拉疫情等主题加以论述,旨在向广大学生传递正确的科学知识,有助于他们理性、客观地面对相关的社会议题,为今后继续深造和走上社会奠定必要的基础。
教师在教学中要注意引导学生掌握国家的政策、法规,从主流媒体获取正确的资料和信息,了解相关的原理和主要技术路线,结合已有知识和我国的国情,以辩证唯物主义史观,分别从各专题的学科进展及争议焦点和有待改进之处展开讨论或辩论,丰富相关学识,加深对科学、技术、社会相互关系的认识。
对本模块的学习,有利于学生正确、客观地认识生物技术所取得的成就,提高预防传染病的意识,实现健康生活的目的。
5. “动物福利”模块开设建议(1学分)
浩瀚宇宙之中,动物和人类共同分享着一个地球,文明、人道地对待动物本质上也与人类自身的利益息息相关。动物福利指动物处于基本需求得到满足,痛苦被降至最低的状态。世界上已有一百多个国家和地区制定实施了旨在保护动物福利的法律法规,而我国动物福利的教育才刚刚起步。随着社会上一些虐待和残害动物的事件被陆续曝光,动物福利也成为一个备受公众关注的话题。在生物学课程体系中进行动物福利教育,对于普及动物福利理念,培养学生尊重生命、关爱动物的价值观有重要意义,对于发展学生的生物学学科核心素养,落实立德树人目标有着积极的意义。动物福利是校本课程的一个适宜的选题。
动物福利模块的主要目标在于促进学生形成尊重生命、关爱动物的态度和价值观,同时向学生传递与动物福利相关的基本知识与观点,并培养学生参与社会议题讨论和实践的能力。课程内容可以包括动物与人类的关系、动物福利的概念和认识、动物福利的评估、动物福利立法、动物福利与伦理道德,以及伴侣动物、野生动物、农场动物、实验室动物和动物园动物的福利等。
教学中,教师可以结合本地课程资源设计和开展学习活动,如野生动物救助站、流浪动物救助中心、家禽养殖场等;也可以从社会高度关注的问题深入主题,如实验动物福利标准问题,饲养、运输和疾病处理过程中动物福利的问题,滥食、虐食动物的现象,残害动物的暴力行为等。教师要帮助学生理解动物福利的内容,体会动物福利立法的必要性。同时,教师也要让学生认识到,动物福利的立法要与社会的经济水平和文明程度相适应。动物福利过高,会给生产者或动物的主人带来过重的负担,造成浪费,因此,讨论动物福利需要兼顾动物利益和人的利益的平衡。
6. “外来生物入侵与防控” 模块开设建议(1学分)
一种生物如果由于人为或自然的原因由其原产地迁移到异地,并经自然选择后逐渐繁衍开来,打破当地的生态平衡,威胁当地生物多样性,造成严重生态恶果,即形成生物入侵。伴随着人类活动日益加剧,世界范围内的生物入侵现象愈演愈烈,已经对各国的经济、社会、民生以及生态环境造成了难以挽回的重大损失。
本模块内容应包括世界及我国主要的生物入侵种类、入侵途径、生物入侵对生物圈和生态系统造成的危害,以及应对生物入侵可采取的各种措施。
教师在实施教学时可引用具体案例引导学生理解生物入侵的概念。建议调查外来生物入侵本地的基本情况,对其危害程度作出初步评估,从而帮助学生提高对生物入侵危害性的认识,并提出一些阻止外来生物进一步危害本地生态系统的措施和建议。
本模块的学习,有利于帮助学生认识生物入侵的概念及其途径和危害性,树立生物与生物、生物与环境、人类与环境和谐发展的意识,提高保护生物多样性和保护环境的自觉性。
7. “地方特色动植物研究” 模块开设建议(1学分)
纵观人类历史发展可知,动植物资源是人类社会发展的重要物质资源,人类的物质生活和精神生活都离不开动植物资源。各地具有地方特色的野生动植物不仅具有重要的经济、科学、生态、文化及美学等方面的价值,也大大丰富了人类的文化生活。因此,开展对地方特色动植物的研究不仅是为了合理配置和利用野生动植物资源,更重要的是通过了解当地野生动植物资源的现状,培养人与自然和谐相处的意识,充分认识环境保护与可持续发展,改善人类的物质生活和文化生活的意义。
由于不同地域所具有的地理环境、气候条件、经济水平等都各不相同,在教学中应注意收集编制具有地方特色的动植物资源内容,以当地具有地方特色的动植物为主要研究对象。课程内容可以包括当地动植物的分类、动植物的生长与繁殖、动植物与环境的关系、动植物资源的开发与利用等。
教学应以培养学生实践运用能力为宗旨,除了培养学生掌握扎实的动植物学科知识以外,更重要的是培养学生自主探究学习的意识和能力,掌握当地动植物资源研究的方法,认识利用其价值。教学形式应多样。例如,通过参观调查,引导学生关注家乡的动植物资源与环境变迁,激发热爱家乡、建设家乡的热情;通过实践探究,培养学生了解动植物资源开发的相关技能,掌握科学探究的基本过程和方法;通过家乡动植物资源的调查,培养学生搜集信息、处理信息的能力。在选择具体的内容时,侧重于选择学生常见的、具有地方特色的动植物资源内容,以便于他们将所学的知识与现实生活联系起来,对学习内容产生兴趣。
对本模块的学习,可以使学生了解地方动植物资源的分布特点,以及它们的生态价值、经济价值和社会价值,学会把所学知识应用于生产实践,提高理论与实践结合的能力,培养关心家乡建设、服务家乡经济发展的情感。
职业规划前瞻
1. “生物制药”模块开设建议(1学分)
生物制药是药物学的一部分,是指运用微生物学、基因工程和化学等技术,通过生物活体来生产药物的学科。药物学是指研究药物的来源、炮制、性状和作用,分析、鉴定、调配、生产和研发新药等的学科。
生物制药与药物学的内容非常广泛,本模块侧重于常见药物制备、药物分析和药物作用三个部分。
本模块应首先介绍药物对机体的作用、机体对药物的影响和药物制备的技术,然后再介绍各类药物及其临床应用,并介绍药物发现历史及当前最活跃的药物研发概况。
教师在教学活动中,除了讲解制药的基本技术外,还要通过讲解案例,让学生体会本模块的目的是生产更有效、更高质量和更安全的药物;应教会学生使用最新版的《中华人民共和国药典》,使学生认识到药品标准是药品生产和质量管理的重要组成部分,是药品生产、供应、使用和监督管理部门共同遵循的法定依据,形成按药品标准制药的观念;应组织学生参观当地药厂、医院和药物研发单位,了解我国药物研发和使用的现状,创造条件开展药物研发和制备实习,使学生树立为人类健康事业而努力的信念;鼓励学生通过互联网、书刊等渠道主动收集新药研发的相关资料,并开展交流活动。
通过本模块的学习,学生将掌握药物制备和应用的各个环节和基本技术,认识到现代生物技术对医药产业的重要性。
2. “海洋生物学”模块开设建议(1学分)
海洋占地球总面积的70.8%,其中生活着丰富多彩的生物种类,它们是生物多样性的宝库,吸引着我们去探索和认识。海洋生物学就是研究生活在海洋中的生命有机体的科学。通过对海洋生物形态结构、重要类群、生理、生化、生态、系统发育和地理分布等知识的学习,可以较为系统全面地了解海洋生物,为保护以及合理开发利用海洋生物资源奠定基础。
本模块包括海洋生物的重要类群及其生命特征、海洋生态系统的结构和功能、海洋生物资源的保护和利用3个部分。课程内容应以海洋生物为基础,体现海洋特色,突出海洋中的生命现象及其规律,以及海洋生物在整个地球生物圈中的作用等。
教师在教学活动中要善于利用与陆地相比较的方式,突出海洋环境的特殊性以及与此环境相适应的海洋生物的习性;应充分利用水族馆、博物馆和水产品市场,组织好学生的探究性学习;要通过介绍我国领海及大陆架环境及其生物资源的相关知识,培养学生的海洋观念和海洋国土意识,增强环保理念和爱国信念;鼓励学生通过互联网、书刊等柔道主动收集海洋生物学知识,并开展交流活动,同时帮助生了解世界及我国海洋水产业的发展现状和趋势。
通过本模块的学习,学生将认识到海洋生物对人类社会和经济发展的重要性,逐渐形成海洋生态平衡观以及地球生态系统整体观。
3.“食品安全与检渡”模块开设意议(1学分)
食品安全指食品符合应有的营养要求,对人及其后代健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害,其范围包活在食品加工、存储和销售等过程中确保食品卫生及食用安全,降低疾病隐患,防范食物中毒。随着人类文明的进步,人们越来越重视食品的安全性。食品安全关系国民的健康和民族的永续发展。
本模块包括食品生产安全、食品经营安全和食品安全检疫三个部分。课程内容应围绕食品(食物)的生产、加工、存储、销售等环节,介绍食品安全的基础知识,进而阐明食品安全检疫的原理和基本操作技术。
教师在教学活动中要围绕食品安全的含义和“食品数量安全”“食品质量安全”和“食品可持续安全”三个层次,介绍食品安全标准及相关检疫技术;应通过典型的食品安全案例,组织学生的探究性学习,并开展食品安全的实践教学活动,使学生在掌握相关知识的同时,形成“防控并重”的观念;要通过介绍国家关于食品的强制标准和要求,参观当地食品药品监督管理部门等,帮助学生了解国的食品安全保障体系和政策;鼓励学生通过互联网、书刊等渠道主动收集食品安全及其检疫的相关资料,并开展交流活动。
通过本模块的学习,学生将了解食品生产的途径,食品生产过程质量控制的重要性,全球以及我国食品检疫体系的组成,掌握食品安全预防措施、食品检疫工作等的流程和基本技术。
4.“职业期与防控”模块开设造议(1学分)
职业病是指企事业等单位的劳动者在职业活动中,因接触粉尘、放射性物质和其他有毒、有害因素而出现的疾病。最主要的职业病有尘肺、职业中毒、职业性皮肤病等。职业病不仅影响劳动者的身体健康,也影响家庭幸福。我国对职业病的防控非常重视。
本模块包括职业疾病的形成和防控两个部分。课程内容应以学习职业疾病形成的病因为基础,进而学习职业病防控的知识和国家有关的法律法规。
教师在教学活动中要通过案例的讲解,重点介绍职业病的特点、预防对策和控制措施;应充分利用当地常见职业病案例,通过宣传《中华人民共和国职业病防治法》等,组织学生探究性的活动,使学生在掌握相关知识的同时,形成“防控并重”的观念;要通过介绍我国自新中国成立以来职业病防控所取得的巨大成就,参观当地职业病防治单位等,使学生了解当地和我国职业病及其防控的现状,认识到职业病防控不仅关系到广大劳动者身体健康和生命安全,也关系到经济社会可持续发展和社会的和谐稳定;应充分发挥学生的学习主动性,鼓励学生通过互联网、书刊等渠道主动收集职业病及其防控的相关资料,并开展交流活动。
通过本模块的学习,学生将了解职业病的构成要件、主要特点、主要类型和诊断标准等,掌握职业疾病预防和控制的基本知识。
5. “园艺与景观生态学”模块开设建议(1学分)
园艺学是研究园艺作物的种质资源、生长发育规律、繁殖、栽培、育种、储藏、加工、病虫以及造园等的科学。造园学又叫园林规划设计学,是研究园林绿地的设计、规划、施工和养护管理的科学。园艺作物一般指以较小规模集约栽培的具有较高经济价值的作物,主要分为果树、蔬菜和观赏植物三大类。现代园艺已成综合应用各种科学技术成果以促进生产的重要领域,对丰富人类营养和美化、改造人类生存环境具有重要意义。
景观生态学是研究在一个相当大的区域内,由许多不同生态系统所组成的整体(即景观)的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支,重点在于研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护。
教师在教学中,应在讲解清楚园艺学、景观生态学的基本概念的基础之上,重点介绍当地的园艺作物的代表种类、景观设计的基本原理,然后应用相关理论与技术,与学生一起设计具体的“园林景观”,如校园景观。在实践活动中强化相关理论知识,激发学生的学习热情,开发学生的创造能力。
通过本模块的学习,学生能够理解园艺学、景观生态学的基本概念,了解园艺植物(如当地代表种类)的基本栽培管理技术、景观设计的基本原理,能够感受到美化环境在生活中的重要意义。
6. “环境友好与经济作物” 模块开设建议(1学分)
经济作物是指与人类生存和生活密切相关的作物,主要包括棉花、油料作物、果蔬、茶叶等。人类为了获取高额经济回报往往肆意割除原有植被,大规模集中种植某种(些)作物,而且在耕作过程中大量使用化肥、农药和除草剂,在获得较高产量的同时也对生态环境造成日益严重的影响。
1992年,在里约热内卢召开的联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》中提出了“环境友好”的理念。在2006年10月召开的中国共产党第十六届五中全会上,中央正式将建设资源节约型和环境友好型社会确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务。
环境友好是指人与自然和谐共处,人类的生产和消费活动与自然生态系统相协调,人类社会处于可持续发展状态。本模块内容应包括环境友好的实质和内涵,明确环境保护和经济作物都是人类赖以生存和发展的基石。要阐明环境保护是国际社会环境保护战略思想演变和可持续发展实践进展的必然结果。强调种植经济作物应该努力在获得较高经济效益和环境保护之间取得适当的平衡,力求在生产过程中将对环境的干扰和危害降到最低程度。
教师在教学过程中,可通过组织学生观看相关视频或列举人类发展史上发生的企业排污或生产事故等“重经济,轻环保”的案例,告诫学生生产与环保协调发展的重要性,指出“先污染,后治理”是文明社会不能容忍的行为,是危害人类健康和发展、祸害子孙的不负责任的行为;同时,探讨高效栽培经济作物与环境保护协同发展的各种可能措施。
本模块的学习,有利于帮助学生认识生产和环保是人类社会发展的两个轮子,缺一不可。只有把发展生产对环境造成的压力或危害降低到最低程度,人类社会才可能持续不断发展。
7. “生物资源开发与利用” 模块开设建议(1学分)
生物资源是自然资源的有机组成部分,是生物圈中一切动物、植物和微生物组成的生物群落的总和,是对人类具有实际或潜在应用价值的可再生资源,是人类生活和生产的物质基础。生物资源包括基因、物种以及生态系统三个层次。
本模块可包括野生生物资源、农作物资源(如粮食作物、油料作物、水果蔬菜等)、畜牧水产资源(如畜类、禽类、水产品等)、微生物资源(如食用菌、酵母菌等)。教学内容可以根据当地生物资源特点,结合地方社会经济发展需求,聚焦于“地方特色生物资源”;在学生了解生物资源(代表物种)的基本生物学特征的基础上,教师应重点介绍对生物资源(代表物种)的合理开发利用,如对相关生物资源深加工的原理方法、生产工艺流程及研究动态等。
通过本模块的学习,学生应该清楚认识到,我国虽然是生物资源最丰富的国家之一,但是生物资源承载力与人们需求间的矛盾也日趋尖锐,生态系统非常脆弱,生存环境压力巨大。因此,合理保护并科学利用生物资源,涵养生态系统并使其结构与功能得到恢复,对于我们的生存和可持续发展具有重要意义。
8. “本地受胁物种保护”模块开设建议(1学分)
受胁物种是指受到人类活动或受自然剧变(如灾害)影响,其野生种群在不久的将来灭绝概率很高的物种。一个关键物种的灭绝可能破坏当地的食物链,造成生态系统的不稳定,并可能最终导致整个生态系统的崩解。
国际自然保护联盟(IUCN)公布的《世界受胁物种红皮书》将受胁物种分为极危、濒危、易危、近危四个等级,它们均属于优先关注和保护对象。其中,“濒危物种”是公众视野中出现频率较高的术语,一般是指数量稀少,分布区很狭窄,在居民区附近难以见到的物种。
教师在教学中应采用多种形式的活动,引导学生理解中国虽然是世界上动植物资源最丰富的国家之一,但按人均资源情况,中国是资源贫乏国家。我国生物物种数量正在以每天一个受胁甚至走向灭绝的速度减少。全球持续变暖会导致部分动植物物种因种种不适应而发生种群数量减少、迁移、生态退化,一些受胁物种难逃灭绝厄运,可能使地球上多达1/6的物种消失。同时,国家为了进一步加强野生动植物保护和受胁物种拯救繁育工作,已建立700多个自然保护区,植物园,动物驯养繁殖中心,400多处珍稀植物迁地保护繁育基地以及种质资源库。另外,教师应该结合当地受胁生物资源的具体情况,分析这些物种对地方生态环境、社会经济可持续发展的实际意义。
通过本模块学习,学生应该理解,保护受胁生物(特别是当地的)资源对生存环境、生活方式,以及可持续发展的重要意义;保护生物资源特别是受胁生物资源,人人有责;从我做起,积极参与对当地受胁生物资源的保护行动中去。
学业发展基础
1. “细胞与分子生物学”模块开设建议(1学分)
本模块的内容侧重细胞生命活动的分子机制,以“中心法则”为主线,包括DNA复制、DNA损伤及其修复、DNA突变、逆转录、转录、翻译和基因表达调控等。
教师在教学中要注意紧扣“中心法则”和“碱基互补配对”原则,利用分子生物学中的“分子逻辑”,从结构决定功能的高度,结合模型和多媒体手段,深入浅出地介绍相关的分子生物学原理,提倡理论联系实际,尽可能组织一些探究实验和课外活动,如 DNA 指纹分析;要引导学生利用所学过的知识去关注和探讨与分子生物学有关的社会热点问题,如艾滋病病毒、埃博拉病毒和流感病毒等,以帮助学生丰富相关知识,加深对科学、技术和社会相互关系的认识。
对本模块的学习,可激发学生对生命科学的热爱,理解三种生物大分子DNA、RNA和蛋白质在细胞内的功能分工和相互关系,真正理解生命的本质,并能更好地理解各种分子生物学技术,如聚合酶链式反应(PCR)、基因的定点突变以改造或改良蛋白质,以及利用小卫星DNA进行DNA指纹分析等。
2. “生物信息学与人类基因组” 模块开设建议(1学分)
生命科学的发展带来了各种生物数据的爆炸性增长,未来还将以越来越快的速度增长。然而,数据并不等于知识,其增长所带来的挑战包括海量数据的存储、管理、共享,特别是如何将这些数据变为生物学知识。
生物信息学是以计算机为工具,用数理及信息科学的理论和方法研究生命现象,对生物信息进行存储、检索、分析和整合的一门学科。其核心内容是基因组信息学,包括基因组(如人类基因组)信息的获取、处理、存储、分配和解释。基因组信息学的关键是“读懂”基因组的碱基顺序,包括全部基因在染色体上的确切位置以及各DNA片段的功能;同时测量这些基因的转录和翻译活动信息,以及进行蛋白质三维结构模拟和预测,然后依据特定蛋白质的功能进行药物设计。
对本模块内容的学习,可以让学生了解生物信息学和人类基因组的基本概况,让学生掌握基因组测序原理、DNA和蛋白质序列分析、蛋白质结构预测和系统发育树分析的基本原理和方法。教师在教学中要注意结合具体的案例进行分析,利用互联网上各种数据库的数据,来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义,并应用于解决生命科学研究和生物技术相关产业中的各种问题,为学生进一步深造学习、获得职业技能等奠定基础。
3. “神经系统与疾病”模块开设建议(1学分)
神经系统协调人体内部各器官的功能以适应内、外环境的变化,起着“司令部”的作用。凡是能够损伤和破坏神经系统的各种因素都会引起神经系统疾病。近年来神经系统的疾病逐年增加,尤其是精神方面的疾病及成瘾性疾病。对神经系统及其与疾病相关性的了解有助于从保护神经系统的角度,保持健康的生活习惯,远离毒品。
本模块的内容侧重于神经系统疾病发生和预防。发生于中枢神经系统、周围神经系统、自主神经系统的,以感觉、运动、意识、自主神经功能障碍为主要表现的疾病,称为神经病,而中枢神经系统受致病因素影响以精神活动障碍为主要表现的疾病,称为精神病。此类病的病因有多种,如感染、外伤、中毒、免疫损伤、遗传缺陷及营养障碍等。中毒包括金属中毒和有机物中毒,如毒品。精神类疾病包括强迫症、抑郁症等,神经类疾病包括慢性神经炎、神经末梢炎、肌肉震颤、神经性头痛、帕金森病、癫痫等。此外,人体其他系统的失调也可能导致神经系统疾病,如胃溃疡等。由于神经细胞损伤后不易再生,许多神经系统疾病仍无有效疗法。
教师在教学中要注意紧扣神经系统是人体内起主导作用的系统。一方面它控制与调节各器官、系统的活动,使人体成为一个统一的整体。另一方面神经系统的分析与综合,使机体对环境变化的刺激作出相应的反应,达到与环境的统一。神经系统的疾病对人体的危害很大,且不易治疗。在联系实际方面,教师应介绍滥用药物,包括毒品,可造成药物成瘾,成为慢性、复发性的强迫行为,成瘾后对神经系统造成损伤。引导学生认识到药物成瘾不仅是生物医学问题,更是广泛的社会问题。教育学生注意心理健康,树立正确世界观、人生观和价值观,预防精神类疾病的发生。
对本模块的学习,有助于学生了解神经系统疾病的成因和危害,从而保护神经系统不受损伤。
4. “干细胞与应用”模块开设建议(1学分)
干细胞是一类具有自我复制能力并能分化成其他类型功能细胞的多潜能细胞。因而具有巨大的基础研究价值和临床应用前景。干细胞研究也是目前全球范围内生物医学领域的热点和焦点。学习和了解干细胞相关知识是培养新世纪生物学科人才所必需的。
本模块的内容包括干细胞的定义、基本特征、分类、生长和分化机制及应用。干细胞在特定的条件下,能分化成多种类型的特化细胞。根据干细胞所处的发育阶段可分为胚胎干细胞和成体干细胞;根据干细胞的发育潜能可分为三类:全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。干细胞的应用领域包括发育生物学研究的体外模型、指导药物的研制和应用、器官克隆、细胞治疗、组织再生和修复等。课程内容还应扩展讨论干细胞应用中存在的潜在危险,以及可能产生的伦理问题。
教师在教学活动中要突出如下基本概念:胚胎干细胞在不同发育阶段中的潜能差异,干细胞分化的机制及条件等。目前人类胚胎干细胞已能成功地在体外培养,成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,甚至成体细胞也可以逆转化为诱导多能干细胞(iPS cell),这些成果为干细胞广泛的临床应用提供了基础。同时,教师也应强调干细胞研究的社会价值和意义。
5. “植物组织培养”模块开设建议(1学分)
植物组织培养由于无需昂贵的仪器设备和药品,投资少,可以在短时期内不受自然条件限制培育出大量具有优良性状的幼苗,以及进行植物去病毒处理,因此在名贵花卉、果蔬和中药材植物等的迅速扩大繁殖等方面发挥了重要的作用。
本模块应包括培养基配制、植物外植体的选择、外植体的消毒、外植体无菌切割、愈伤组织培养、愈伤组织增殖和诱导分化、炼苗等内容。
教师在教学中可以播放植物组织培养的视频,组织学生逐段观看和讨论,强调无菌操作是组织培养贯穿始终的关键因素;根据当地的实际情况组织学生参观植物组织培养的现场,请技术人员讲解植物组织培养的要领;可组建自己的植物组织培养实验室;组织学生分组讨论,提出植物组织培养的实验方案,教师指导修订该方案,提供必需的实验器具和药品,让学生亲自动手领悟植物组织培养的全过程,体会科学研究的艰辛与成功的乐趣。
6. “生态安全”模块开设建议(1学分)
生态安全是人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度,包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境、水资源可持续利用、生态系统的稳定性等基本要素。随着城市化进程的加快和人口的增加,人类赖以生存和发展的环境不断发生变化,资源、环境、人口等社会经济问题也日益尖锐,环境问题已成为影响生态安全,影响可持续发展的重要因素之一。
在过去几十年的发展过程中,无节制地开发生物资源、过度放牧等,使得生态系统严重退化,土地荒漠化,生物多样性减少,种种潜在的危机迫使人们不得不重视生态安全问题。学校的生态安全教育应在全面认识自然、社会和学生心理基础上,依据现实社会的需要去实施,教育学生从自身做起,为保护人类共同生存的家园,贡献自己的力量。生态安全教育的内容可以涵盖生态环境知识,人类与环境,动植物与环境,资源、能源危机,人口危机,生态平衡等。
学校的生态安全教育应从实际出发,遵循教育的基本规律,既要适合于学生的年龄、生理、心理水平,同时也要考虑到现实乃至未来社会的需要。生态安全教育应在充分了解学生现有水平及社会发展需要的基础上,因地制宜,因人因时而异,尽量做到从学生的生活经验出发,注重结合当地具体生态状况。教育的内容可包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境、动植物与环境资源等基本要素。教学可采取游戏、观察、操作、感受、借助现代教育媒体等形式,通过各种丰富多彩的生态活动,提升学生对生态文明的理解,积极营造激发学生学习的和谐氛围。在联系沟通中训练学生学会用生物学的观点去观察和认识周围的生态状况,体会生态安全的重要意义,逐渐形成生态安全意识。
本模块的教学,要求使学生理解人与自然是生命共同体,人与环境是相互制约、不可分割的整体;懂得环境为人类提供生命活动的物质基础,同时人类的生活和生产活动也以各种形式不断地对环境施加影响,环境破坏造成的后果往往需要很长的时间才能恢复,有些甚至是不可逆的;将生态安全教育与世界观、人生观、价值观教育联系起来,让学生意识到生态安全的重要性,树立“绿水青山就是金山银山”的观念和“生态安全从我做起”的意识,养成环境友好的道德行为习惯,珍视和热爱自然环境,建立有利于生态安全的生活方式。
7.“校园动植物分类”模块开设意议(1学分)
当前,校园生态规划建设已经成为人们讨论的热点话题。让生态理念进入校园,不仅有利于全民生态意识的提高,也丰富了学生的学习实践内容,有利于学生的全面发展。校园动植物环境是校园生态最基本的环境元素,是一个半人工生态系统(即由自然生态系统和人造生态系统共同组成)。让学生积极参与到校园生态建设和生态保护行动中去,对于培养学生的情趣、陶冶情操、热爱自然环境等都具有十分重要的意义。
开设本模块应依托校园自然环境,着眼于学生的兴趣爱好,因地制宜开展丰富多彩的校园文化活动,让学生养成关注身边事物的习惯,激发学生在生活中学科学、用科学的兴趣。校园动植物分类内容可以包括调查校园动植物资源,动植物分类的过程与一般方法,学会使用动植物分类表,学习编制简单的检索表,介绍校园动植物有关的科、属、种的特征及识别方法,动植物标本采集及制作,建立校园动植物资源管理数据库以及了解动植物与环境的适应关系等。
教学中教师应根据本地的地理特点,充分利用校园动植物资源,拉近学生与真实自然环境之间的距离。教学可以通过各种不同形式的活动展开。例如,以小组为单位制订寻找、观察校园动植物的计划;交流认识校园里的动植物的学习经验;以科技为主导,以校园为依托,开发利用校园动植物资源;广泛收集教学需要的文字、声音、图片、动画等素材,建立校园动植物资源库等,实现教学与校园动植物资源的有效整合。激发学生的学习兴趣,培养学生的自然观察能力,提升学生的综合素养。校园动植物分类课程以提高学生的实践能力和创新能力为核心,重视培养学生的科学思维能力、探究能力、创新精神及自主学习能力。本课程不仅培养学生关注身边校园的动植物,更重要的是培养学生爱护校园环境,自觉维护校园绿化的行为习惯,培养学生的合作精神和社会责任感。
五、学业质量
(一)学业质量内涵
学业质量是学生在完成本学科课程学习后的学业成就表现。学业质量标准是以本学科核心素养及其表现水平为主要维度(见附录1 )。结合课程内容,对学生学业的总体刻画。依据不同水平学业成就表现的关键特征,学业治疗标准明确将学业质量分为不同水平,并描述了不同水平学习结果的具体表现。高中生物学学业质量标准是依据生物学学科核心素养中的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任的四个唯独及其划分的水平,结合必修课程和选择性必修课程的重要概念、方法等对学生学习相应的课程后所表现出的核心素养水平的描述。
(二)学业质量水平
水平
质量描述
1-1 能初步以结构与功能观、物质与能量观等观念,说出生物体组成结构和功能之间的关系、光合作用和呼吸作用中的物质与能量转换、遗传与变异的物质基础和规律等;初步运用进化与适应观,说出生物的多样性和统一性;在给定的问题情境中,能以生命观念为指导,分析生命现象,探讨生命活动的规律,设计解决简单问题的方案。
1-2 能认识到生物学概念是基于科学事实,经过归纳与概括、演绎与推理等方法形成的;能理解分子与细胞、遗传与变异等相关概念的内涵;能用上述概念和科学思维方法解释简单情境中的生命现象。
1-3 能针对给定的分子与细胞、遗传与进化等相关的生物学问题,根据实验计划,使用简单的实验器具,按照实验操作步骤进行实验,如实记录实验数据,并分析得出结论,写出实验报告并与他人进行必要的交流;认同在生物学的探究过程中开展合作的必要性。
1-4 形成热爱生命、人与自然和谐共处的基本观念,认同环境保护的必要性和重要性;认同健康的生活方式,远离毒品;能对有关生物学的社会热点议题进行理性判断。
2-1 能运用结构与功能观、物质与能量观等观念,举例说明生物体组成结构和功能之间的关系、光合作用和呼吸作用中的物质与能量转换、遗传与变异的物质基础和规律等;运用进化与适应观举例说明生物的多样性和统一性;在特定的问题情境中,能以生命观念为指导,分析生命现象,探讨生命活动的规律,设计方案解决简单问题。
2-2 能基于特定的生物学事实,采用归纳与概括、演绎与推理等方法,以文字、图示的形式,说明分子与细胞、遗传与变异等相关概念的内涵;针对生物学相关问题,能运用科学思维方法展开探讨;在面对有争议的社会议题时,能利用生物学重要概念或原理,通过逻辑推理阐明个人立场。
2-3 能提出分子与细胞、遗传与进化等相关的生物学问题;能熟练地使用常见的实验器具,制订简单的实验方案或在给出的多个方案中选取恰当的方案并实施,如实记录实验数据,并分析各项数据,得出合理的结论;能与他人合作开展探究活动,规范撰写实验报告,与他人交流所得结果和存在的问题。
2-4 形成热爱生命、人与自然和谐共处的基本观念,初步形成保护环境的意识,参与绿色家庭、绿色学校、绿色社区等行动;养成健康文明的生活方式,远离毒品,并能抵制封建迷信和伪科学;形成敬畏生命的观念,遵循正确的伦理道德,能对有关生物学的社会热点议题进行理性判断。
3-1 能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等观念,举例说明生物体组成结构和功能之间的关系、遗传与变异的物质基础、稳态的维持和调节机制、生态系统的平衡原理等;运用进化与适应观举例说明生物的多样性和统一性,以及与环境的关系;在特定的问题情境中,能以生命观念为指导,分析生命现象,探讨生命活动的规律;基于上述观念,能综合运用科学、技术、工程学和数学(STEM)知识和能力,设计方案,解决特定问题。
3-2 能基于给定的事实和证据,采用归纳与概括、演绎与推理等方法,以文字、图示或模型的形式,说明分子与细胞、遗传与变异、稳态与调节、生物与环境等相关概念的内涵,举例说明生物工程与技术的原理及其与社会之间的关系;针对生物学相关问题,能运用科学思维方法展开探讨、审视或论证;在面对有争议的社会议题时,能利用生物学重要概念或原理,通过逻辑推理阐明个人立场,作出决策。
3-3 能够针对特定情境提出可探究的生物学问题或生物工程需求,基于给定的条件,设计并实施探究实验方案或工程学实践方案,运用多种方法如实记录和分析实验结果;能举例说明人类的活动对环境产生的影响,以及生物多样性对生态系统的维持、人类生存和发展的重要意义;能主动合作,推进探究方案或工程实践的实施,并运用科学术语报告实验结果。
3-4 形成珍爱生命、人与自然和谐共处的观念,养成保护环境、维护生态平衡的行为习惯,积极参与绿色家庭、绿色学校、绿色社区等行动,并提出人与环境和谐相处的一些建议;养成健康文明的生活方式,远离毒品,自觉地抵制封建迷信和伪科学;形成敬畏生命的观念,遵循正确的伦理道德,能对生殖性克隆人等社会热点议题进行科学判断。
4-1 能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等观念,阐释生物体组成结构和功能之间的关系、遗传与变异的物质和结构基础、稳态的维持和调节机制、生态系统的平衡原理等;运用进化与适应观阐释生物的多样性和统一性,以及与环境的关系;在新的问题情境中,能以生命观念为指导,解释生命现象,探究生命活动的规律;基于上述观念,能够将科学、技术、工程学和数学(STEM)知识和能力综合运用在实践活动中,解决生活中的实际问题。
4-2 能基于事实和证据,采用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法,以恰当的形式阐释分子与细胞、遗传与变异、稳态与调节、生物与环境等相关概念的内涵,论述生物工程与技术的原理及其与社会之间的关系;在面对生产、生活中与生物学相关的新问题情境时,能熟练运用科学思维方法展开探讨、审视或论证;在面对有争议的社会议题时,能利用生物学重要概念或原理,通过逻辑推理阐明个人立场,作出决策并解决问题。
4-3 能够针对日常生活和生产中的真实情境,提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题或生物工程需求,查阅相关资料、设计并实施恰当可行的方案,运用多种方法如实记录,创造性地运用数学方法分析实验结果,并客观分析与评价生物技术产品在生产和生活中的应用所产生的效益和风险;能论证人类的活动对环境产生的影响,阐释生物多样性对生态系统维持、人类生存和发展的重要意义;在生物学的探究过程中起组织和引领作用,运用科学术语精确阐明实验结果,善于沟通,开展有效的合作。
4-4 形成珍爱生命、人与自然和谐共处以及可持续发展的观念,养成保护环境、维护生态平衡的行为习惯,积极参与绿色家庭、绿色学校、绿色社区等行动,并提出人与环境和谐相处的合理化建议;养成健康文明的生活方式,自觉远离毒品,参与毒品危害的宣传;能够鉴别并自觉地抵制封建迷信和伪科学;遵循正确的伦理道德,能对生殖性克隆人等社会热点议题进行科学的评价。
(三)学业质量水平与考试评价的关系
学业质量标准是阶段性评价、学业水平考试命题的重要依据。学业质量水平二是高中毕业生在本学科应该达到的合格要求。学业质量水平四是学业水平等级性考试的命题依据。
1.学业质量的每一级水平均包括生物学学科核心素养的四个维度以及不同水平间的差异,主要表现在不同复杂程度的情境中运用各种重要概念和方法解决问题的程度,水平从低到高具有递进关系。
2.一、二级水平,除解决问题的情境相对简单和解决问题的程度相对较低外,涉及的大概念、方法等仅限于必修课程内容,是本学科学业水平合格考试的命题依据。
3.三、四级水平,解决问题的情境相对复杂,解决问题的程度要求相对较高,涉及的大概念、方法等包括必修课程和选修必修课程的全部内容,是本学科学业水平等级性考试的命题依据。
六、实施建议
(一)教学与评价建议
1.教学建议
本课程标准是高中生物学教学的依据。教师应在认真学习和领会的基础上,结合学校和学生的实际,创造性地开展教学工作。生物学课程的根本任务是提高学生终身发展所需生物学学科核心素养。完成这样的教学任务,教师需要在教学过程中关注每一个学生,关注每一节课的学习过程,努力促进学生在原有基础上良好发展。为此提出以下教学建议。
培养学生生物学学科核心素养是本课程的价值追求,也是课程预期的教学目标。核心素养所涵盖的生命观念、理性思维、科学探究、社会责任四个方面的基本要求,是较以往生物学课程更具有挑战性的教学要求,需要通过每节课或每项活动来逐步培养形成。教师在制订每个单元、每节课(或活动)的教学计划时,都要全面考虑核心素养任务的针对性落实和有效完成。同时,根据不同的教学内容,在落实核心素养时其侧重点也应该有所不同。在科学技术迅猛发展、技术产品高度融入生活的时代,获得并提升生物学学科核心素养关乎学生一生的发展,因此,要在扩展、深入学习学生生物学知识的同时,特别要注意对学生能力和品格方面的要求。
1.2 组织以探究为特点的主动学习是落实生物学学科核心素养的关键
以探究为特点的教学不仅会直接影响核心素养中“理性思维”“科学探究”的落实,也会间接影响另外两个核心素养的达成。因此,生物学教学不仅是教师讲解和演示的过程,也是师生交流、共同发展的互动过程。教师应该提供更多的机会让学生亲自参与和实践,重视信息化环境的学习。这种有目的、有步骤的学生自主学习活动主要包括对生物及其相关事物进行观察、描述、提出问题、查找信息、提出假设、验证假设、思维判断、作出解释,并能与他人合作和交流等。在此过程中,培养学生的创新精神和实践能力。
教师在引导和组织学生进行上述探究性学习时应注意以下事项。
探究性学习不是全部的教学活动。教师应结合具体的教学内容,采用多种不同的教学策略和方法,达到教学目标。
(1)需要为探究性学习创设情境。例如,提供相关的图文信息资料、数据,或呈现生物的标本、模型、生活环境的图片或影像资料,或从学生的生活经验、经历中提出探究性的问题,或从社会关注的与生物学有关的热点问题切入。
(2)应该鼓励学生自己观察、思考、提问,并在提出假设的基础上进行探究活动方案的设计和实施。在小组合作探究时,教师应兼顾不同发展水平的学生,成员间要分工明确并适时调整,使每一成员都有机会担任不同的角色。
(3)注意探究性学习活动的课内、外结合。教师应有计划地安排好需要用一定时间才能完成的课外活动,包括必要的调查、访问、参观、资料收集整理以及观察记录等。
(4)重视探究性学习报告的完成和交流。教师应培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线图等方式完成报告,组织交流探究的过程和结果,并进行适当的评价。
(5)充分利用信息技术提高课堂教学效率。信息技术的快速发展为生物学课堂提供了诸如图片、视频、模拟实验等丰富多样的教学资源。充分利用以“互联网+”为代表的教育技术可在一定程度上减少主动学习活动对实验耗材及相关场地条件的依赖。教师应充分利用这一技术优势,开展多种形式的主动学习括动,提高教学效果。
1.3 通过大概念的学习,帮助学生形成生命观念
大概念是处于学科中心位置,对学生学习具有引领作用的基础知识。在生物学课程中,大概念包括了对原理、理论等的理解和解释,是生物学科知识的主干部分。高中生物学课程的必修课程和选择性必修课程都是围绕着几个大概念展开的,内容要求基于大概念描述了具有学科逻辑、符合高中学生认知特点的重要概念,形成了课程的内容框架。在教学中,教师围绕着生物学大概念来组织并开展教学活动,能有效地提高教学效益,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用,也有助于发展学生的生命观念。
教师在设计和组织每个单元的教学活动时,应该围绕大概念和重要概念展开,依据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式,其教学策略既可以是讲解、演示、讨论,也可以是基于学生动手活动或对资料的分析及探究,所有的教学活动都要有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。
为了帮助学生形成正确的生物学重要概念进而建立生物学观念,教师一方面需要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑;另一方面,教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零散的生物学事实的层面上,而是要通过对事实的抽象和概括,帮助学生建立生物学概念,并以此来建构合理的知识框架,为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础。在教学过程中,教师还必须注意学生头脑中已有的前概念,特别是那些与科学概念相抵触的错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念,建立科学概念。
1.4 加强和完善生物学实验教学
本课程标准所说的“实验教学”是指教师组织学生在生物学实验室和校园内外开展的教学活动,既可以是动手、观察类的实践活动,也可以是以问题解决为特点的探究活动。实验教学是生物学课程的特点,也是生物学教学的基本形式之一。课程内容中教学提示部分所列的教学活动有一部分就是实验教学。实验教学是促成学生达成生物学学科核心素养的重要支撑。
为更好地开展实验教学,建议教师注意以下几点。
(1)实验设计应该多样化。例如,可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验,也可以设计低成本、低消耗、低(无)污染的教学实验;可以采用生物材料设计和开展实验,也可以利用电子设备设计、完成模拟性实验;有条件的学校还可以充分利用多媒体、互联网及无线通讯技术进行虚拟实验。应鼓励学生参与设计实验。
(2)在重视定性实验的同时,也应重视定量实验,让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应给学生提供机会学习生物学研究中的测量方法,实事求是地记录、整理和分析实验数据,定量表述实验结果等。
(3)要注意实验安全教育。安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(如酒精、酸、碱等)是生物学实验的基本技能。教师应强化安全教育,增强学生自我保护意识。同时,要注意实验室废弃物的妥善处理。
1.5 落实科学、技术和社会相互关系的教育
注重科学、技术和社会相互关系是贯穿本课程的重要主线之一,也是生物学学科核心素养达成的重要途径。本课程在内容要求和教学提示中多层面、多角度地强调了科学、技术和社会的相互关系教育的重要性。
在教学中,教师应该注意以下几方面。
(1)了解科学、技术、社会的相互关系,关注和参加与生物科学技术有关的个人与社会问题的讨论和决策,是生物学学科核心素养的重要组成部分,也是培养学生对自然和社会责任感的重要途径。教师应该重视渗透科学、技术、社会相互关系的教育,通过具体事例帮助学生认识生物学与社会发展的紧密联系。
(2)科学、技术、社会相互关系的问题涵盖面很广,包括全球性的、国家的、地区的科学技术与社会生活、生产、发展相关的问题。教师要引导学生特别关注我国和学校所在地区与学生现实生活相关的问题,使学生积极思考与生物学有关的社会问题,宣传生物学知识和健康的生活方式,识别伪科学和迷信,尝试参与社会决策,培养学生的社会责任感。生物学教学还应注意介绍相关的职业现状和发展趋势,为学生选择学习和职业方向奠定必要的基础。
(3)生物科学技术和社会关系密切,内容丰富。教师应引导学生通过图书、报刊、音像和网络等了解更多的信息,开展调查、研究、讨论和宣传等活动,理解生物科学技术对社会发展的作用,同时也了解技术可能带来的多方面影响。
1.6 注意学科间的联系
自然界是一个统一的整体,自然科学中的物理学、化学、生物学等各门学科,其思想方法、基本原理、研究内容有着密切的联系。同时,生物学和数学、技术、工程学、信息科学是相互渗透、共同发展的。此外,生物学与人文社会学科也是相互影响、相互促进的。加强学科间的横向联系,有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和跨学科的科学概念和过程,这将有利于学生建立科学的生命观,逐步形成正确的世界观,发展生物学学科核心素养。
1.7 注重生物科学史和科学本质的学习
科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的思路和方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的生物学学科核心素养是很有意义的。本课程标准中的多处内容都包含科学史的要素,教师应充分利用这些科学史来开展教学。
高中生物学课程是自然科学课程,学生在学习该课程中不仅要获得诸如细胞、遗传、进化等生物学方面的知识,还应该学习一些“关于自然科学的知识”。在科学教育领域,“关于自然科学的知识”也称为“科学本质”。高中生物学课程中适合教授的科学本质内容可以涉及“科学知识可能随着研究的深入而改变”“科学工作依赖观察和推论”“科学工作采用基于实证的范式”“科学是创造性的工作”“科学工作中要高度关注主观因素的影响”“理论和定律赋予科学解释的能力,但两者不尽相同”以及“科学会受到社会和文化的影响”等。对科学本质的学习有助于学生建立生物学观念,了解科学知识产生的特点,把握自然科学的特点,并以此来辨别现实生活中的科学和非科学,从而促进生物学学科核心素养的达成。
2.评价建议
评价是日常教学过程中不可或缺的重要环节,是教师了解教学过程,调控教和学的行为、提高教学质量的重要手段。评价以学生发展为本,以生物学课程内容、学业质量标准为依据,聚焦学科核心素养,促进教师的教和学生的学。
2.1 评价原则
评价应遵循立德树人的指导思想,直视学生爱国主义情操和社会责任感的形成;评价应关注学生对生物学大概念的理解和融会贯通;评价应指向学生生物学学科核心素养的发展;评价应体现导向性和激励性;评价方式应具有多样性。使评价既促进学生核心素养水平的提升,又推动教师教学水平的提高,实现评价者和被评价者共同发展的目的。
2.2 评价内容
评价内容应以课程目标、课程内容和学业质量标准为依据,结合具体的教学内容,以生物学大概念、重要概念等主干知识为依托,检测学生生物学学科核心素养的发展水平。评价主要包括以下内容。
(1)学生的生命观念。学生是否逐步形成了认识生命的基本观念,如生物体的结构与功能相适应、生物始终处于发展变化之中,生物对环境具有适应性等。学生能否运用这些生命观念,探索生命活动规律,解决实际问题。
(2)学生科学思维的发展。学生是否逐步养成科学思维习惯,运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法,探讨、阐释生命现象及规律的能力。
(3)学生科学探究的能力。学生是否具备了观察能力、发现问题的能力、设计和实施探究方案以及探究结果的分析、交流等能力。
2.3 评价方式
评价应依据评价内容和对象的不同,采用多元评价方式。评价方式的选择,应该考虑评价目标、评价内容、评价对象和评价现场等实际情况,可采用学生自评和互评、小组评和教师评相结合的形式。
评价方法应该多样。例知:学生成长记录,记录学生成长过程中的点点滴演,将实验报告、实验设计、小论文、作业等收入记录袋中,作为衡量学习态度和能力的依据之一;课堂行为观察,关注学生在课堂上师生互动、自主学习、同伴合作中的行为我现、参与热情、情感体验和探究、思考的过程等;作业练习测验;实践与应用检测,根据学生实际情况,利用课余时间,以小组为单位,自拟研究题目,进行实践活动;阶段性纸笔检测,如单元和学期考试等。
2.4 结果反馈
对评价结果的科学分析和及时反馈,有利于提高评价的时效性。教师要根据教学目的,参照相关标准,对评价结果作出合理的解释。可利用评语、谈话等形式对学生学习情况及时反馈。应注重发现和发展学生的潜能,激发学生学习的积极性和主动性,促进学生生物学学科核心素养的养成。
(二)学业水平考试与命题建议
学业水平考试包括高中毕业的学业水平合格性考试和学业水平等级性考试,主要目的是评价学生学科核心素养的发展水平。
1. 学业水平合格性考试与学业水平等级性考试
高中毕业的学业水平合格性考试在于考查全体学生生物学学科核心素养的达成情况,其内容以必修课程要求为准,难度不超过学业质量二级水平的要求。高中毕业的学业水平合格性考试试题难度要低于学业水平等级性考试,让坚持正常学习的学生,一般都能达到高中毕业生应达到的合格水平要求。
学业水平等级性考试的内容范围以必修课程和选择性必修课程要求为准,难度不超过学业质量四级水平的要求:在强化基础的前提下,凸显学生的学科特长,体现甄别与选拔的功能。
2.命题建议
2.1 命题原则
命题应以课程标准中的内容要求、学业质量标准为依据,指向生物学学科核心素养的发展水平。试题素材应贴近学生生活实际,以真实情况情境组织命题,应注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力。
试题的表述和指向要明确、清晰、直接,确保题目的公平性、科学性和规范性,要能够区分出不同素养水平的学生。
2.2 命题程序
(1)明确测试类别、确定难度。依据高中毕业的学业水平合格性考试与学业水平等级性考试的性质,基于相应的学业质量水平,结合本地区的实际情况,确定恰当的题目难度
(2)规划核心素养的测试蓝图。将四项生物学学科核心素养、素养的水平表现、所涉及的知识和方法对应起来,确定测试蓝图,指导命题。
(3)创设真实情境、合理设问。试题情境应围绕现实问题(包括热点问题)展开,尽量做到新颖、真实、科学、恰当,有一定的信息量和适当的复杂度,能够成为学生运用学科知识分析和解决实际问题的载体。基于试题情境的设问要有清晰的层次和严谨的逻辑,指向核心素养的不同水平。
(4)审核修改定题。依据课程目标、考试类别和测试蓝图,反复打磨和修改试题,确保和提升题目质量。
(二)说明
学业质量标准是依据生物学核心素养中的生命观念、理性思维、科学探究和社会责任的四个维度及其划分的水平,结合必修课程和选修Ⅰ课程的重要概念、方法等对学生学习相应的课程后所表现出的核心素养水平的描述。学业质量的每一级水平均包括生物学核心素养的四个维度以及不同水平间的差异,主要表现在不同复杂程度的情境中运用各种重要概念和方法解决问题的程度,水平从低到高具有递进关系。一、二级水平,除解决问题的情境相对简单和解决问题的程度相对较低外,涉及的重要概念、方法等仅限于必修课程内容,是高中毕业生应达到的合格水平标准;三、四级水平,解决问题的情境相对复杂,解决问题的程度要求相对较高,涉及的重要概念、方法等包括必修课程和选修Ⅰ课程的全部内容,是修习相应课程后的大多数高中生应达到的等级考试的水平标准。
六、 实施建议
(一) 教学与评价建议
Ⅰ. 教学建议
本课程标准是高中教育阶段生物学教学的依据。教师应在认真学习和领会的基础上,结合学校和学生的实际,创造性地开展教学工作。生物学课程的根本任务是提高学生的生物学素养,特别是一个普通公民终身发展所需的 生物学核心素养。完成这样的教学任务,教师需要在教学过程中关注每一个学生,关注每一节课的学习过程,努力促进学生在原有基础上良好发展。为此提出以下教学建议。
教学建议共计有 7 条,第 1 条是关于落实课程目标的建议,其余 6 条都是围绕课程目标达成提出的教学策略方面的建议,包括开展科学探究、概念教学、科学史及科学本质教育等方面的建议,以帮助教师理解和把握。
培养学生生物学核心素养是本课程的价值追求,也是课程预期的教学目标。核心素养所涵盖的生命观念、理性思维、科学探究、社会责任四个方面的基本要求,是较以往生物学课程更具有挑战性的教学要求,需要通过每节课或每项活动来逐步培养形成。教师在制订每个单元、每节课(或活动)的教学计划时,都要全面考虑核心素养任务的针对性落实和有效完成。同时,根据不同的教学内容,在落实核心素养时其侧重点也应该有所不同。在科学技术迅猛发展、技术产品高度融入生活的时代,获得并提升生物学核心素养关乎学生一生的发展,因此,要在扩展、深入学习学生生物学知识的同时,特别要注意对学生能力和品格方面的要求。
2. 组织以探究为特点的主动学习是落实核心素养的关键
以探究为特点的教学不仅会直接影响核心素养中“理性思维”“科学探究”的落实,也会间接影响另外两个核心素养的达成。因此,生物学教学不仅是教师讲解和演示的过程,也是师生交流、共同发展的互动过程。教师应该提供更多的机会让学生亲自参与和实践。这种有目的、有步骤的学生自主学习活动主要包括对生物及其相关事物进行观察、描述、提出问题、从各种渠道查找信息、提出假设、验证假设、思维判断、作出解释,并能与他人合作和交流等。
教师在引导和组织学生进行上述探究性学习时应注意以下事项。
(1)需要为探究性学习创设情境。例如,提供相关的图文信息资料、数据,或呈现生物的标本、模型、生活环境,或从学生的生活经验、经历中提出探究性的问题,或从社会关注的与生物学有关的热点问题切入,等等。
(2)应该鼓励学生自己观察、思考、提问,并在提出假设的基础上进行探究活动方案的设计和实施。在小组合作探究时,教师应兼顾不同发展水平的学生,成员间要分工明确并不时互换,使每一成员都有机会担任不同的角色。
(4)重视探究性学习报告的完成和交流。教师应培养学生通过文字描述、数字表格、示意图、曲线图等方式完成报告,组织交流探究的过程和结果,并进行适当的评价。
(5)探究性学习不是全部的教学活动。教师应结合具体的教学内容,采用多种不同的教学策略和方法,达到教学目标。
3. 对重要概念的学习要帮助学生形成生命观念
重要概念是处于学科中心位置,对学生学习具有引领作用的基础知识。在生物学课程中,重要概念包括了对原理、理论等的理解和解释,是生物学科知识的主干部分。高中生物学课程的必修课程和选修Ⅰ课程都是围绕着几个大概念展开的,内容标准基于大概念描述了具有学科逻辑、符合高中学生认知特点的重要概念,形成了课程的内容框架。在教学中,教师围绕着生物学大概念来组织并开展教学活动,能有效地提高教学效益,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用,也有助于发展学生的生命观念。
教师在设计和组织每个单元的教学活动时,应该围绕大概念和重要概念展开,依据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式,其教学策略既可以是讲解、演示、讨论,也可以是基于学生动手活动或对资料的分析及探究,所有的教学活动都要有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。
为了帮助学生形成正确的生物学重要概念进而建立生物学观念,教师一方面需要向学生提供各种丰富的、有代表性的事实来为学生的概念形成提供支撑;另一方面,教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零散的生物学事实的层面上,而是要通过对事实的抽象和概括,帮助学生建立生物学概念,并以此来建构合理的知识框架,为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础。在教学过程中,教师还必须注意学生头脑中已有的前概念,特别是那些与科学概念相抵触的错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念,建立科学概念。
4. 加强和完善生物学实验教学
本课程标准所说的“实验教学”是指教师组织学生在生物学实验室和校园内外开展的教学活动,既可以是动手、观察类的实践活动,也可以是以问题解决为特点的探究活动。实验教学是生物学课程的特点,也是生物学教学的基本形式之一。本课程标准的内容标准部分列举的一些活动建议中有一部分就是实验教学。
实验教学是促成学生达成生物学核心素养的重要支撑。
为更好地开展实验教学,建议教师注意以下几点。
(1)实验设计应该多样化。例如,可以采用比较规范的实验仪器设备设计实验,也可以设计低成本、低消耗、低(无)污染的教学实验;可以采用生物材料设计和开展实验,也可以利用电子设备设计、完成模拟性实验;有条件的学校还可以充分利用多媒体、互联网及无线通讯技术进行虚拟实验。应鼓励学生参与设计实验。
(2)在重视定性实验的同时,也应重视定量实验,让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应给学生提供机会学习生物学研究中的测量方法,实事求是地记录、整理和分析实验数据,定量表述实验结果等。
(3)要注意实验安全教育。安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(如酒精、酸、碱等)是生物学实验的基本技能。教师应强化安全教育,增强学生自我保护意识。同时,要注意实验室废弃物的妥善处理。
5. 落实科学、技术和社会相互关系的教育
注重科学、技术和社会相互关系是课程标准的理念之一,也是生物学核心素养达成的重要途径。本课程标准多层面、多角度地强调了科学、技术和社会的相互关系教育的重要性,包括了重要概念水平和教学建议水平。
在教学中,教师应该注意以下几方面。
(1)了解科学、技术、社会的相互关系,关注和参加与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策,是生物学核心素养的重要组成部分,也是培养学生对自然和社会责任感的重要途径。教师应该重视渗透科学、技术、社会相互关系的教育,通过具体事例帮助学生认识生物学与社会发展的紧密联系。
(2)科学、技术、社会相互关系的问题涵盖面很广,包括全球性的、国家的、地区的科学技术与社会生活、生产、发展相关的问题。教师要引导学生特别关注我国和学校所在地区与学生现实生活相关的问题,使学生积极思考与生物学有关的社会问题,宣传生物学知识和健康的生活方式,识别伪科学和迷信,尝试参与社会决策,培养学生的社会责任感。生物学教学还应注意介绍相关的职业现状和发展趋势,为学生选择学习和职业方向奠定必要的基础。
(3)生物科学技术和社会关系密切,内容丰富。教师应引导学生通过图书、报刊、音像和网络等了解更多的信息,开展调查、研究、讨论和宣传等活动,理解生物科学技术对社会发展的作用,同时也了解技术可能带来的多方面影响。
6. 注意学科间的联系
自然界是一个统一的整体,自然科学中的物理学、化学、生物学等各门学科,其思想方法、基本原理、研究内容有着密切的联系。同时,生物学和数学、技术、工程学、信息科学是相互作用,共同发展的。此外,生物学与人文社会学科也是相互影响、相互促进的。加强学科间的横向联系,有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和跨学科的科学概念和过程,这将有利于建立科学的生命观,逐步形成正确的世界观,发展生物学核心素养。
7. 注重生物科学史和科学本质的学习
科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的思路和方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的生物学核心素养是很有意义的。本课程标准中的多处内容都包含科学史的要素,教师应充分利用这些科学史的切入点,开展教学。
高中生物学课程是自然科学课程,学生在学习该课程中不仅要获得诸如细胞、遗传、进化等生物学方面的知识,还应该学习一些“关于自然科学的知识”。在科学教育领域,“关于自然科学的知识”也称为“科学本质”。高中生物学课程中适合教授的科学本质内容可以涉及“科学知识可能随着研究的深入而改变”“科学工作依赖观察和推论” “科学工作采用基于实证的范式” “科学是创造性的工作”“科学工作中要高度关注主观因素的影响”“理论和定律赋予科学解释的能力,但两者不尽相同”以及“科学会受到社会和文化的影响”等。对科学本质的学习有助于学生理解生物学观念,了解科学知识产生的特点,把握自然科学的特点,并以此来辨别现实生活中的科学和非科学,从而促进生物学核心素养的达成。
Ⅱ. 评价建议
教学评价是教学过程中不可或缺的重要环节,是教师了解教学过程,调控教学行为,提高教学质量的重要手段。在高中生物学教育中,教育和教学是融为一体的过程。因此,高中生物学课程的教育评价也就是教学评价。高中生物学课程的教学评价要依据生物学核心素养和教学目标的要求,运用合理、可行的方式,系统地搜集多种信息,对教学效果作出客观的判断,并指导教学行为进行必要的调整。教学评价的目的不仅仅在于评定学生的学业成绩,更重要的作用在于了解学生对生物学核心素养的理解和掌握程度,对生物学各大概念是否能够融会贯通,检测教学上存在的不足与缺陷,为改进和有效实施教学设计以及全面提升教
育教学质量提升提供依据。
1. 评价的目的与原则
高中生物学教学评价以知识为载体,以生物学核心素养为宗旨,培养学生树立创新意识、爱国主义情操和社会责任感。评价中要贯彻“立德树人”的思想,要从提高每个学生的生物学核心素养出发,坚持形成性评价和终结性评价相结合,建立评价内容合理、评价主体多元、评价方式多样的综合性评价体系。评价应遵循高中生物学课程标准和具体教学目标相一致的原则,要关注被评价者的个体差异,注重发挥评价的导向性、激励性、反馈性和鉴定性等功能的发挥,使评价达到既促进学生的全面发展,又推动教师的教学能力和教学水平的提高,实现评价者和被评价者共同发展的评价目的。
2. 评价任务的设计
高中生物学学业水平评价可以分成日常学习评价和学业水平考试两类。
2.1 日常学习评价 应注重学生的平时表现和综合素质,关注教学过程中学生智能发展的过程性结果,及时对学生的学习情况作出评估,肯定进步,找出差距,制订措施,迎头赶上。对日常学习的评价是一种贯穿于高中阶段生物学课程学习的全过程评价。可以采用学生自我评价、小组评价和教师评价相结合的形式,通过连续性观察评价,确认学生的进步和达到的学业水平程度,用以诊断学生学习中存在的问题,促进学生的反思和发展。评价应关注学生的学习态度、自主学习的能力、合作学习的精神等,以引导学生改进学习方式、提高学习效率、不断超越自我、促进生物学核心素养的全面发展。其内容可以包括学生参与综合实践活动的态度、合作与交流的能力、实践及创新能力、对学习方法与研究方法掌握的情况等。评价方式主要采用成长记录和各种质性评价形式,如“评语”“行为观察”“学习日记”“情境测验”与“成长记录”等,直观地描述学生学业发展的独特性和差异性,真实、深入地反映学生学习的发展过程以及发展状态。
2.2 学业水平考试 学业水平考试不仅是对教育、教学质量的检验,对学生学习情况的检测,同时也反作用于教育、教学,对高中生物学教学具有指导功能。高中生物学学业水平考试的内容包括必修模块和选修Ⅰ模块两部分,以知识为载体,通过对生命科学探究的一般方法和所涉及的能力,包括搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决实际问题的能力,以及交流与合作的能力等的考核,测量学生通过学习所形成的生物学核心素养及其水平。考试形式主要以纸笔测试为主。高中生物学学业水平考试分为学业水平合格考试和学业水平等级考试两类。
3. 评价结果的解释与反馈
根据教学目的的要求,依据一定的参照标准,对教学评价结果(一般为分数或等级)作出通俗的阐释。教师可以利用评语、谈话等形式对学习情况和评价结果进行解释与反馈。在这一过程中,应注重发现和发展学生的潜能,有效促进学生实现自身价值的最大化。通过对评价结果的分析、解释、反馈与运用来促进学生学习情况的改善,有效促进学生心理健康和生物学核心素养的养成,从而凸显评价和反馈的价值。
(二)学业水平测试与高考命题建议
Ⅰ. 学业水平测试
学业水平合格考试 基于高中生物学必修模块的学业水平合格考试,目的在于检查学生在学完必修模块的内容后所达到的学业水平。学业水平合格考试命题以课程标准的基本要求为依据,着重考查学生对基础知识、基本技能和基本方法的理解、掌握与运用的能力。
学业水平等级考试 基于高中生物学必修模块和选修Ⅰ模块的学业水平等级考试,强调甄别与选拔的功能。主要测试内容除了学业水平合格考试内容外,还包括人体的内环境与稳态、植物的激素调节,生态系统、生态环境的保护以及基因工程、细胞工程、发酵工程等内容,注重考查学生获取新知识和处理信息的能力,批判性思维的能力,分析和解决实际问题的能力等。考试采用等级制计分的方式。
Ⅱ. 高考命题建议
1. 确立考试目的
高中生物学学业水平考试的目的是检验学习效果、促进学生发展、提高教学水平。因此,考试必须遵循课程标准的质量要求,以发展学生的生物学核心素养为基准,力求做到对学生生物科学能力和核心素养进行全面考查,尤其注重加强对学习习惯和学科创造力的考查。力求更真实地反映教和学的水平,引导师生转变教和学的方式,促使学生在课内外进行生动活泼的学科学习,使学生的生物学核心素养得到全面均衡的发展。
2. 设计命题路径
(1)设计核心素养的测量量表 参照本课程标准中生物学核心素养的内涵,科学合理制订本学科的核心素养的测量量表。核心素养是一个抽象概念,要对它进行测量,就必须将其具体化为一系列指标。根据学业质量标准分别将每一项核心素养的测量维度具体化,制订成 1~4 级测量等级指标,以达成测量指标的针对性、测量内容的科学性和测量方法的可行性。
(2) 科学合理编制测量试题 研究和理解课程标准中考试应测量的核心素养及其行为特征(如批判性思考和解决问题能力、沟通与协作能力、创造与革新能力等),保证基于核心素养命制的试题符合可教、可学、可测的特点,试题要符合基于学科重要概念、基于学科核心素养和基于学科主要方法这三个维度。
(3)把握命题的基本要素 ①命题立意:考查目标要有层次性、相关性和逻辑性,以正确实现考试目的,体现考查核心素养的主旨;②命题情境:根据考生的生活经验和理解程度选择有关的知识内容设计情境,尽量做到情境真实、科学、适切;③情境要新颖,有相当的信息量和一定的复杂性,注意考查知识点与核心素养的对应,将考查的知识点置于情境之中;④命题设问:根据考查目标,围绕问题情境选编设问,在情境中设置问题,问题要有层次性和递进性。
3. 建构命题框架
(1) 命题的原则 ①关注对学生在新情境中综合运用所学知识分析和解决具体问题能力的考查;②关注有助于学生创新精神和实践能力发展的考查;③关注对科学探究与理性思考协同发展的考查;④关注学科知识与核心素养的对应关系,进而关注学科知识对学生核心素养影响的考查。
(2) 命题的依据 ①命题必须依据课程标准中的内容标准、学业质量标准要求进行,并注意内容标准、学业质量标准试题与核心素养的对应关系;②命题贴近于教学实际和学生生活,以生物学核心素养、学科教学内容和真实问题情境等要素组织命题;③试题立意不仅是考知识,而是通过感悟、体验,考查批判性思维、实践能力和创新能力,进而形成、建构和发展学科核心素养。
(3) 命题的要求 ①情境设定应尽量真实。情境是问题的出发点和归宿,情境设定尽可能符合高中学生的生活经验;②命题的问题指向要明确,尽可能清晰、直接,确保题目的公平性、科学性和规范性;③根据课程标准中学业质量要求,设计对学习内容的考查要求层次,试题要能够测量出不同素养水平学生的表现,并设计相应的评分标准(四级)。
4. 基于核心素养测量的试题分析
关于“生命观念”的测量
试题 1 :日本京都大学教授山中伸弥因对诱导多能干细胞(iPS cell)的研究,获得 2012年诺贝尔生理学或医学奖。他们在实验室中获得 iPS 细胞的方法是:把四种转录因子基因引入小鼠的成纤维细胞并表达,诱导这种细胞发生转化,产生 iPS 细胞。iPS 细胞在形态、基因表达、分裂能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。这一研究成果为某些疾病的基础研究及其临床应用提供了一种新的解决途径,于是有人产生了用 iPS 细胞治疗某些疾病的设想(图 2)。
设问:
(1)根据题意,iPS 细胞在细胞分化方面的特点是什么?
(2)iPS 细胞是否完全等同于胚胎干细胞?为什么?
(3)有学者设想,对于皮肤遭受大面积烧伤的患者,可以取患者本人的细胞,利用 iPS细胞进行治疗。该设想的依据是什么?
解析:
本试题以因诱导多能干细胞的研究,获得 2012 年诺贝尔生理学或医学奖的素材为背景,要求学生运用“生命观念”学科核心素养中的结构与功能相适应的观念,解释生命现象,认识并阐释生命活动。通过分析 iPS 细胞的潜力,考查学生运用已有的细胞分裂、分化、基因工程、免疫等知识解决实际问题的能力。
核心素养表现、答题要求及水平划分依据:
设问
核心素养具体表现
答题要求
水平
(1)
初步具有结构与功能相适应的观念
据图能判断 iPS细胞具有分化成不同组织细胞的特点
(2)
能够运用结构与功能相适应的观念分析和解释简单情境中的生命现象
能对 iPS 细胞与胚胎干细
胞进行比较
(3)
能够运用结构与功能相适应的观念分析和解释特定情境中的生命现象
能够分析出利用 iPS细胞治疗烧伤的
原因
关于“理性思维”的测量
试题 2:试管婴儿技术诞生于 1978 年,随着医学进步不断成熟与完善,现在已经发展出了孕前基因诊断(PGD)的胚胎分析技术。PGD 是在种植胚胎前从体外受精的胚胎中取出一个至数个细胞或者取出第一极体进行基因分析,然后移植基因正常的胚胎。这种技术极大地改善了染色体异常人群的生育状况,有助于降低自然流产率,提高妊娠质量。
现有一对夫妇,妻子有习惯性流产经历,他们接受了 PGD 检查。图 3 中的甲是 PGD分析的细胞中的部分染色体及其基因分布图,乙和丙分别是已获知的丈夫和妻子细胞中的部分染色体及其基因分布图,对于基因 A/a 和 B/b,妻子是纯合子。
设问:
(1)PGD 能够诊断分析的疾病或项目有_________(多选);
A.血友病 B.唐氏综合征
C.胎儿数量 D.胚胎性别
(2)图中甲是来自于胚胎细胞还是第一极体?为什么?
(3)诊断得知这对夫妇不育与染色体结构变异有关,此变异源于丈夫还是妻子?属于哪种类型的染色体结构变异?
(4)这对夫妇虽然由于染色体结构变异而不育,但其他表型并未发现异常,为什么?
(5)已知基因 A 和 B 在胚胎发育中起作用,等位基因 a 和 b 没有功能。基因型中含有AAA 或 BBB,基因 A 或 B 完全缺失,都会导致个体在发育中死亡。如果不考虑基因突变,结合上图分析,若甲来自胚胎细胞,此胚胎能正常发育的概率是多少?
解析:
本试题以生殖遗传相关疾病的诊断为背景,阐述了在试管婴儿技术中运用孕前基因诊断(PGD)的胚胎分析技术,以减少遗传性疾病的发生概率。要求学生运用核心素养中的“理性思维”,以特定的生物学事实为基础形成相关的生物学概念。考查学生通过理性思维,对试题中的 PGD 资料信息进行分析,运用单基因遗传病、染色体遗传病、减数分裂及基因的自由组合定律等知识,对 PGD 能够诊断分析的疾病或项目作出正确判断,并解决相应具体问题的能力。
核心素养表现、答题要求及水平划分依据:
设问
核心素养具体表现
答题要求
水平
(1)
能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念,并用文字正确表达
知道单基因遗传病和染色体遗传病、性别决定、受精作用,在
此基础上作出正确选择
(2)
能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念,并用文字正确表达,进而用其解释相应的生命现象
理解减数分裂的过程,在此基础上正确判断细胞类型,且能对染色体行为进行分析
(3)
能够以特定的生物学事实为基础形成简单的生物学概念,并用文字正确表达,进而用其解释相应的生命现象
(4)
能够从不同的生命现象中,运用归纳的方法概括出生物学规律,并在某一给定情境中,运用生物学规律和原理,对可能的结果或发展趋势作出预测
能正确判断因染色体易位导致的细胞中的染色体和基因的变化及其与性状的关联
(5)
理解染色体易位及由此造成的基因变化,结合减数分裂和受精
作用作出正确分析
关于“科学探究”的测量
试题 3 :为了提高圈养雌性大熊猫的受孕率,增加产子数量,某大熊猫繁育研究基地科研人员在大熊猫没有自然交配的情况下,用 3~4 头雄性大熊猫的精液交替给 1 头正处于发情期的雌性大熊猫授精,结果显著提高了雌性大熊猫的受孕产子率。然而,这种方式也留下了子代的父亲是谁这样一个谱系严重不清的问题。为此,科研工作者采用 DNA 指纹技术开展了一系列的研究,从而解决这一难题。
设问:
(1)根据上述资料,拟订一个开展此项研究的课题名称。
(2)要开展研究,首先要采集实验材料。大熊猫是国宝级的保护动物,因此,取样时,为尽量避免对大熊猫的伤害,除采集血样外,还可采集哪几种样品用于研究?阐述采用这些样品的理由。
(3)假如下图是研究得到的 DNA 指纹图谱,根据该图谱,F 1 的父亲最可能是哪位?为什么?
(4)为解决我国各地圈养大熊猫的近亲繁殖问题,需开展哪些研究以及采取哪些措施?
解析:
本试题以大熊猫生殖为背景,呈现了通过人工受精技术提高雌性大熊猫的受孕产子率,同时又产生子代的父亲是谁这样一个谱系严重不清的问题情境。要求学生运用核心素养中的“科学探究”,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施,对实验结果进行分析并得出初步的结论。主要考查学生的科学探究思想方法和实际应用的能力,特别是运用 DNA 指纹技术等相关知识解决具体问题的能力。
核心素养表现、答题要求及水平划分依据:
设问
核心素养具体表现
答题要求
水平
(1)
基于给定的实验方案完成简单的实验
能根据要解决的问题,提出合适的课题名称
(2)
提出生物学问题,在给出的多个方案中选取恰当的方案并实施
能初步根据实验设计的要求,选择合适的实验材料
(3)
运用多种方法如实记录和分析实验结果
能对实验结果进行分析并得出初步的结论
(4)
能针对真实情境提出解决问题的新方案
关于“社会责任”的测量
试题 4 :每年 7 月至 10 月,在加拿大、美国阿拉斯加和挪威等地可观赏到三文鱼洄游的奇观。临近产卵期的三文鱼浩浩荡荡地逆流而上,跳跃小瀑布和小堤坝,历经艰辛回到出生地产卵,随即结束自己的生命。而孵出的小鱼苗将顺流而下回到海洋,通常 3 至 5 年长大成熟。据统计,野生三文鱼数量在过去 30 年内已减少2/3。仅在 1994 年至 1999 年间,北美河流的三文鱼年穿行量就从大约 20 万尾下降到 8 万尾。自 20 世纪 60年代开始的肆无忌惮的商业捕捞是三文鱼濒临生存警戒线的根本原因。
2015 年 11 月,美国食品药品监督管理局在经过 5 年食用安全性和 3 年环境安全性的评估后,批准了转基因三文鱼上市。该转基因三文鱼是在大西洋三文鱼的基因组中导入了两个基因,其中一个是奇努克三文鱼的生长激素基因,从而改变了大西洋三文鱼原有的生长
激素调节方式。这些转基因三文鱼经进一步实验处理成为三倍体雌鱼。经过基因修饰后的
大西洋三文鱼生长迅速,仅需 18 个月便能生长到成年体型。
设问:
(1)三文鱼是深受人们喜爱的鱼类,其竭尽生命产卵的景象辉煌而悲壮。人类可以采取哪些措施保护野生三文鱼资源?
(2)对转基因生物释放到自然界中的担忧之一是:转基因生物中含有的目的基因会通过有性生殖扩散到野生种群的基因库中,从而对遗传多样性造成影响。你认为本例中的转基因三文鱼是否会发生此种情况?为什么?
(3)你认为培育转基因三文鱼的优势是什么?
解析:
本题试以社会广泛关注的转基因三文鱼上市为背景,阐述了运用转基因技术修饰野生三文鱼基因,产生“三倍体雌性”三文鱼,以既满足人们对三文鱼的食用需求,又减少对三文鱼的捕捞,保护了生态环境。要求学生运用核心素养中的“社会责任”,关注涉及生物学的社会议题,结合本地资源开展科学实践,尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。试题考查学生保护环境等相关知识,根据题干信息运用三倍体形成与减数分裂产生配子的相关知识,分析转基因三倍体三文鱼的生物学特点,及转基因三文鱼上市的生态学价值等。
核心素养表现、答题要求及水平划分依据:
设问
核心素养具体表现
答题要求
水平
(1)
参与社区生物多样性保护以及环保活动的宣传和实践;具有通过科学实践解决生活中问题的意识和想法
能根据题干情境,提出合理的、有效的保护措施
(2)
针对现代生物技术在社会生活中的应用,基于生物学的基本观点,辨别并揭穿伪科学
知道三倍体生物难以进行减数分裂产生正常配子因而不育
(3)
基于生物学的基本观点,辨别迷信和伪科学;参与社区生物多样性保护以及环保活动的宣传和实践
能阐述培育转基因三文鱼具有节省资源的优势,并能考虑野生三文鱼种群的保护和发展
(三)教材编写建议
1. 教科书编写的基本原则
教科书编写是在课程标准基础上的一次再创造,必须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,教科书应成为落实课程目标的基本教学资源。
体现科学性、思想性和艺术性的统一。教科书内容应系统规范,严谨准确;有利于学生建立科学的自然观,养成科学态度和科学精神,发展创新精神和实践能力;文字表述准确、生动,可读性强;图文并茂,清晰美观,装帧精良。
应符合高中学生的心理特征和认知水平,能够激发学生的求知欲,体现学习方式的多样化,有利于学生自主学习和主动建构知识。能够与初中教科书有效衔接,没有内容和思维上的明显脱节或不必要的重复。容量和难度合理,课时安排有一定的弹性,在达成教学目标的基础上,努力减轻学生课业负担。
2. 教科书内容的选择
(1)以有利于学生生物学核心素养的发展作为选取内容的出发点 高中阶段的生物学教育,不仅是让学生掌握基础的生物学知识,而且更应培养学生的生物学核心素养,为学生的终身发展奠定基础。因此,内容的选取除了考虑知识的系统性和完整性,还应以核心概念和原理为中心,重点选取对学生核心素养形成有利、在学生的终身发展中具有长效性和迁移性的内容。
(2)应符合学生的知识基础、心理特点和认识规律 高中学生已经具备一定的生物学知识,从媒体和日常生活中也积累了不少与生物学有关的信息或经验。但是,这些知识是浅显、零散的,生活经验也多是感性的;从思维特点来看,学生的形象思维比较发达,而辩证逻辑思维能力不强。因此,教科书内容的选择要充分考虑学生已有的知识和经验,注意与初中生物学课程,以及其他学科相关课程的衔接,并且针对高中生的思维特点、兴趣指向和接受能力,引导他们学会辩证地看问题。
(3)要反映社会、经济和科技发展的需要,体现“科学、技术、社会”的思想 生物科学技术的迅猛发展对社会和经济的发展日益显现巨大的推动作用,也影响到社会和个人生活的方方面面;当代社会发展的许多重大问题的解决,又都依赖于生物科学技术的进一步发展。教科书编写应当融生物科学技术和社会为一体,充分体现三者的互动,反映生物科学技术的发展及其对社会发展和个人生活的影响,注意介绍我国生物科学技术的成就和发展。
(4)适当引入生物科学史内容 生物科学史蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学世界观、科学精神和科学态度等内容,具有很高的教育价值。尤其是生物科学史中的许多经典实验,是培养学生科学素养的最好范例,教科书编写应利用好这些资源。
(5)重视科学探究活动的设计 科学探究活动对于培养学生创新思维和实践能力具有不可替代的作用,教科书编写应着力研究、精心设计,使探究活动真正起到激发思维、培养能力的作用。科学探究活动的设计和安排应当以科学方法训练为重要线索,应当在设计教科书知识体系的同时,设计较完整的科学方法体系,将两者进行整合,使之形成有机的整体。就某一具体教学内容来说,究竟设计为哪一种类型的活动,要视内容特点、学生基础和学校条件而定。
(6)应具有一定的弹性和灵活性 在按照课程标准编写必学内容的基础上,可以适当安排一些选学内容或选做的活动,以拓宽学生的视野,发展学生的爱好和特长,培养学生的创新精神和实践能力。例如,在教科书中编入一些小资料和课外阅读材料,设计一些选做实验和实践活动等。
3. 教科书内容的组织和呈现方式
(1)教科书内容的组织应当实现学科内在逻辑与学生认识逻辑的统一 学科逻辑与学生的认识逻辑是不尽一致的。例如,结构是功能的基础,这属于学科的内在逻辑,如果按照先结构后功能的顺序组织教学内容,学生固然能够接受,但是,不一定能够引起学生的学习兴趣。从功能出发,提出与结构有关的问题,再引导学生探究结构与功能的关系,学生的兴趣就会增加。
在遵循课程内容标准的基础上,教科书的逻辑结构可以打破课标的编排次序,重新组织。但教科书自身的逻辑结构,必须考虑知识的内在联系和学生的认知规律,同时要兼顾不同模块之间,以及与其他学科之间的联系。每个课时的容量必须相对均衡。单元与章节的划分,既要考虑内容的相对独立性,也要考虑彼此之间的相互衔接。
(2)教科书内容的组织应当实现课程知识目标达成与生物学核心素养发展的统一 学生生物学素养的发展当然需要生物学知识作为基础,但有知识不等于有素养。如何将课程知识的学习过程提升为学生生物学核心素养的发展过程,需要教科书编写者突破传统思维,对课程内容进行有机组织、巧妙呈现。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,引导学生积极思维,主动探索,培养他们从不同的角度和高度认识生命世界,养成综合、开放、创造性思维的习惯,并提升动手实践能力。要做好这点并不容易,需要经验和智慧。但从另一个角度看,教科书编写中蕴含的智慧同样具有教
育价值,对学生综合素养的形成与发展也有着潜移默化的影响。
(3)教科书内容的呈现方式应当有利于学生通过活动建构新知识 教科书的编写,应重视情境的创设。有效的教学情境,能够激发学生的好奇心和求知欲,点燃学生的学习热情,使学生形成良好的求知心理,从而使学生主动参与对所学知识的探索发现和认识过程,体验学习的乐趣。这样的学习方式,不仅能够帮助学生有效掌握知识,灵活解决问题,也能够培养学生不断探索、勇于创新的科学精神,实事求是的科学态度,以及终身学习的能力。在这方面,广大一线教师在教学实践中积累了大量生动、精彩、有效的教学案例,教科书编写者可以从中吸收或借鉴。
(4)教科书内容的呈现可渗透人文精神 中国传统文化源远流长,博大精深,其中不乏经过实践检验的生物学知识。在教科书中适当引入这方面的内容,既能帮助学生更好地理解生物学知识,又能在科学与人文之间搭建沟通的桥梁,提高学生的人文素养。当然,教科书自身的语言逻辑和文学美感,也是提高其可读性和人文气息的重要体现。
(5)教科书应留给使用者一定的空间,体现开放性和可塑性 教科书应当尽量避免以绝对权威的面孔出现,应当让学生认识到教科书不是让他们被动地、不加思考地全盘接受知识,而是提供一些供他们分析和思考的素材,提出一些供他们活动参考的建议。学生对教科书中某个观点提出不同看法,不仅是允许的,而且是值得鼓励的。关于探究活动的指导,有些活动的材料和方法步骤,在教科书中可以不作详细的规定,而是让学生自己设计方案,进行探究。但是,这并不意味着教科书可以推卸引导和帮助学生的责任,相关的背景材料、提示和建议仍是必要的,而且是需要精心设计的。在课时安排上要留有余地,适当考虑阶段性巩
(6)教科书的习题配置,应当体现多样、灵活、开放、减负的特点 课后习题主要用于帮助学生巩固所学知识,拓展思维,引导学生将所学知识应用于解决实际问题。因此,习题的设计应有难度梯度,循序渐进。题型可以多样化,有些题目可以设计为开放性的问题,还可设计些探究性或实践类的小课题。习题应当有助于促进学生的知识迁移和发散思维;应当紧密联系人们的生产和生活实际,特别是学生的生活经验;应当渗透人文精神。同时要把握好题量和难度,避免加重学生的课业负担。
(7)教科书的整体风格应该一致,体现每一版本各自的特色 同一版本的教科书,在内容组织、行文风格、栏目设置、图文排版、装帧设计等方面要尽可能统一,形成自己的风格和特色。
(四)地方和学校实施本课程的建议
1. 精心规划并全面落实高中生物学课程
高中生物学课程在高中课程体系中是不可缺少的,生物学核心素养是学生科学素养的重要组成部分,应充分发挥生物学课程在“立德树人”和促进学生全面发展上的作用。各地方、学校应认真研究生物学课程体系,以及各地学业水平考试方案和各校实际,做好高中三年生物学课程的整体实施规划,保证生物学课程目标的全面落实。
面向全体学生,开齐、开足必修部分。必修部分是培养学生核心素养的共同基础,是学生达到生物学核心素养一、二级水平所必须修习的生物学课程,是高中生毕业水平要求。地方和学校应严格依照《普通高中课程方案(修订)》的要求,做好开设年级和开设学期的规划。鉴于必修部分内容基础性强,建议高一年级全年开设,每周 2 课时,或高一年级第二学期开设,每周 4 课时;在课程安排上应保证所有学生都得到修习,全体学生都能达到学业质量标准和生物学核心素养的相应水平要求。如果在生物学必修内容中加入地方或校本课程的相关内容,应该增加相应课时,保证必修内容不被挤占和削弱,不宜以其他课程整合的方式替代生物学课程的必修部分。
为充分满足学生兴趣、升学需要和职业发展的需求,学校应该合理开设选修课程。选修Ⅰ部分是为满足学生兴趣、升学要求和进一步提高部分学生生物学核心素养水平而设置的。地方和学校可依据学生的特点,以及高中课程的整体规划,灵活安排开课的学段、开设的方式以及学时,并对学生开展选学指导。选修Ⅰ课程应该在必修的基础上开设,但“稳态与调节”“生物与环境”“生物技术与工程”三模块之间没有必然顺序,可以结合学校和学生的实际,与学生兴趣活动、科技活动、社会实践等有机结合,可以依据选课学生的数量、师资和设备等条件,发挥校际间的资源优势联合开设,供学生跨校修习。选修Ⅱ部分提供了三个方向若干个课程,供学校参考,也可发挥学校和教师的积极性和创造性,开设出具有地方和学校特色的校本课程。
2. 强化以评价为导向的课程管理
评价是生物学课程管理的重要手段,地方、学校在生物学课程管理中,可依据《普通高中课程方案(修订)》的精神,按照生物学课程目标的要求,制订课程评价体系,规范、激励、引导教师和学生的教和学的行为,保证课程规划和目标的有效落实。
地方和学校应依据生物学核心素养的内涵以及相应的表现水平,制订学业水平考试方案和模块的学业质量标准达标测评方案,及时研究反馈测评结果,指导学校不断改进课程规划和课程管理,引导教师和学生朝着课程目标的方向不断改进教学方式和学习方式。
学校可组织教师认真研究生物学核心素养和课程目标,不断完善教学评价标准,关注教学目标是否指向学生的核心素养,教学方式是否有利于学生形成核心素养,教学结果是否发展了核心素养。学校应积极支持和鼓励教师教学方式的转变,创造条件支持教师开展探究式学习、小组合作式学习、项目式学习等教学方式的实践探索。
学生核心素养的形成,不仅受教师教学方式的影响,更取决于学生的学习过程和学习方式。学校可充分发挥《学生综合素质评价方案》的引导作用,积极开设选修Ⅱ课程,鼓励教师开设与生物学课程相关的课外科技活动和社会实践活动,记录学生相关活动的成果;引导学生以生活、生产实际问题为导向,开展探究、自主、合作式学习;在学习中激发学生的学习兴趣、提高学生应用所学知识解决实际问题的能力,发展学生的核心素养。
3. 注重基于核心素养的教师培训
本次生物学课程标准的修订,在课程内容上基本继承了 2003 年出版的《普通高中生物课程标准(实验)》,体现了基础性,提高了选择性,适当减少了必修内容,扩大了选修内容。就生物学课程内容的整体看,现有教师是比较熟悉的,因此在实施本课程的教师培训和校本教研中,应针对教师的薄弱环节,将重点放在教师如何理解生物学核心素养,如何培养学生的核心素养,如何评价学生的核心素养等关键问题上,切实提高教师实施课程的能力。
地方教育行政部门和教研机构应根据当地实际制订教师培训计划,组织实施各级各类培训活动。教师培训应坚持以问题为导向,本着有用、管用的原则,既要让教师理解本课程的理念、课程体系、课程目标等宏观问题,更要结合具体的教学内容,指导教师如何从以知识为重点目标转变到以发展学生核心素养为主要目标上来。实现这种转变,需要专家的指导和引领,需要对一线教师多年教学探索成果的借鉴,更需要广大教师的集体智慧。在培训中应采用专家解读、案例剖析、活动示范、互动研讨等灵活多样的形式,提高教师培训的针对性和有效性。
校本教研活动具有针对性强、实践性好、互动充分等特点,可以在提高教师实施课程能力和解决课程实施中存在的实际问题方面发挥关键作用。学校应重视校本教研的制度建设,指导并规范校本教研活动,发挥校本教研的作用。地方教育行政部门和教研机构应积极组织校际间校本教研的交流,在物质条件和资金上应给予支持,将提高教师的学科素养和实施课程能力的教研活动常态化。另外,部分地区和学校应该逐步配齐具有生物学专业资格的教师,保证生物学课程的有效实施。
4. 加强生物学实验室的建设
为着力培养学生的生物学核心素养,尤其是科学探究和生物学实践能力,应加强生物学实验教学和探究式教学,增加学生动手实践和体验的机会。地方和学校应按照课程的要求,加强生物学实验室和学生实践活动基地的建设。
为保障必修课程和选修Ⅰ课程教学提示部分的学生实验活动的实施,地方和学校应依据课程要求和学生数量,制订并实施学校生物学实验室数量、主要实验仪器种类和数量等标准,及时购买必要的实验材料和药品,满足学生实验和实践教学活动的需要,增加所有学生的动手实践的机会。为促进学生开展生物学探究活动、生物科技活动,学校应不断完善生物学实验室的建设,及时补充仪器设备和材料用具,保证实验教学经费的投入。教师也应创造条件,就地取材、因陋就简地开设好生物学实验。有条件的学校应建设专题研究实验室、跨学科综合实验室,满足有学习兴趣的、学有余力的学生的实验活动和科技活动的需要,为他们发展兴趣和继续深造打下基础。
学校要加强实验室的管理,制订实验室规则,保证学生在安全、良好的环境中开展实验活动。具有一定学生规模的学校,应配备具有生物学专业技能的实验室管理人员,配合任课教师准备实验,协助指导学生实验活动,提高实验室的使用效率。学校应要求教师参照课程内容标准的建议,安排必修部分的学生实验和实践活动,鼓励教师结合学校和学生实际,设计出有特色和创造性的学生实验,有条件的学校应开放实验室,积极鼓励学生独立或以小组合作方式,针对问题,设计实验,自主开展探究活动。
5. 积极开发与利用生物学课程资源
生物学课程资源是指生物学课程实施可利用的所有资源,它不仅影响教师的教学过程和教学方式,也影响学生的学习过程和学习方式,是决定课程实施和课程目标能否有效达成的重要因素。课程资源种类多种多样,为了更好地开发和利用课程资源,学校和教师应特别重视媒体资源、信息技术资源、生活资源和社会资源的开发和利用。
广泛利用媒体资源。报纸、杂志、广播、电视、互联网等各种媒体上生物学发展的信息很多,教师应关注、选择、收集这些信息;经过适当处理,它们可作为教学情境设计的资料和学生课堂讨论的素材,也可以用于指导学生课外学习。
在利用媒体资源时,教师应当指导学生分辨信息的科学性和真实性,提高学生信息甄别、评价的意识和能力,增强抵制伪科学的社会责任感。
积极开发和利用信息技术课程资源。学校应加强信息技术资源的建设,鼓励教师开发课件、微课以及各种多媒体课程资源,不断丰富校园网上的各种生物学信息。学校应创造条件,鼓励教师积极运用信息技术资源,一方面服务于课堂教学活动,改进课堂教学方式,增加师生间和生生间的互动交流,提高课堂教学效率;另一方面服务于学生的自主学习活动,让学生利用校园网上的课件、微课、微视频,以及各种生物学信息资源,开展自主学习,拓展学科视野。
充分利用学生的生活资源。充分利用学生的生活经验以及学生所了解的生物学信息,如学生成长发育历程的体验、常见疾病的预防和治疗、学生饲养动物或种植植物的经历等,作为课程资源引入教学活动,可以丰富教学情境,使生物学课程的学习与生活实际形成紧密联系,激发学生主动参与教学活动的积极性,加深对生物学课程价值的理解。
积极利用社会上的生物学课程资源。社会中的生物学课程资源极其丰富。例如,本地区的博物馆、科技馆、医院、园林绿化部门、相关企业、大专院校以及科研部门等,都可为学生学习生物学提供资源。利用这些资源的方式有多种多样。例如,可以从有关单位获得生物学实验教学材料,可以将有关机构作为与生物学课程相关的学生实践活动基地,可以请有关专业人员来校讲座和指导师生开展实验、实践活动等。