高中生物学教材“科技探索之路”栏目的价值与渗透方式

摘 要：人教版高中生物学教材中的“科技探索之路”栏目设计巧妙，凸显了培养学生生物学学科核心素养的重要理念。本文在分析该栏目内容与育人价值的基础上，挖掘其在高中生物学课堂中的渗透方式，旨在为一线教师充分重视与合理利用该栏目提供参考。

关键词：生物学学科核心素养；高中生物学教材；“科技探索之路”栏目；渗透方式

文章编号：1003-7586（2024）10-0043-03 中图分类号：G63391 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）与旧课标相比，最显著的变化是凝练了生物学学科核心素养的概念，集中体现了生物学学科的育人价值。在此背景下编写的人教版普通高中教科书《生物学》（2019年版）标志着普通高中生物学课程改革的进一步深化。其中，人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修3·生物技术与工程》（以下简称“教材”）的编写独具风格与特色，其内容以旧版教材（2004年版）的相关内容为主体，整合原有选修1和选修2的相关内容。教材设计了“科技探索之路”栏目，以时间轴的形式巧妙地展示了生物工程的发展历程^［1］，该栏目展现了生物学作为一门学科的开放性、发展性与创造性，在培养学生的生物学学科核心素养方面具有独特的价值和作用。^［2］但目前对该教材的研究较少，没有足够重视“科技探索之路”栏目的价值，也没有充分挖掘其作用。笔者基于教材阐述该栏目的概况，挖掘其育人价值，尝试寻找其在课堂教学中的渗透方式，为一线教师的教学提供理论参考。

1 “科技探索之路”栏目概述

“科技探索之路”栏目的组成一般包括栏目标题、时间轴、事件说明、引言、图片和注释。其中栏目标题取自该章节的主要学习内容，如第2章“细胞工程”的栏目标题为“细胞工程的发展历程”，表明本章的学习内容主要与细胞工程有关。时间轴的设计则使用与章节内容相关的素材，如在第3章“基因工程”一节内容中，使用DNA双螺旋结构示意图的延伸作为时间轴，其巧妙的设计能充分激发学生的阅读兴趣。事件说明的顺序与时间轴相互关联，主要阐述生物技术的发展历程以及该技术在某个时间点的重大突破，让学生领略生物科技的前沿进展，如第4章的事件说明采用文字叙述的方式对生物技术发展与社会进步之间的关系加以描述，体现生物技术的发展与社会进步的辩证关系。引言部分主要介绍本章知识，并根据知识之间的关联性串联形成知识体系。图片和注释与事件说明有关，图片的选取符合章节主题，能给学生提供形象化的感性材料，帮助学生更好地理解和吸收知识。组成“科技探索之路”栏目的要素在呈现方式上存在差异，但内容之间具有内在相关性，共同构成一个有机的整体发挥该栏目的功能。各章栏目的组成要素如表1所示。

“科技探索之路”栏目具有丰富的科学史内容，包括发酵技术和方法的发展历程、细胞工程技术和方法的发展历程、基因工程技术和方法的发展历程等，以及科学家对生物技术的观点和态度等。这些内容能让学生认识科学技术的发展变迁历程，思考科学技术对社会发展的作用，从而发展自身的生物学学科核心素养。各章次栏目标题如表2所示。

2 “科技探索之路”栏目的育人价值

2.1 合理提炼，培养生命观念

《课程标准》指出“学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念”“形成科学的自然观和世界观，并以此指导探究生命活动规律，解决实际问题”。生命观念是培养学生生物学学科核心素养的基础，具有生物学的学科特点，涉及学生看待生命世界的态度和价值取向。教师需要从“科技探索之路”栏目中提炼生命观念的内容，利用科学家的研究成果，帮助学生体会生命观念的内容和意义，培养学生的生命观念。

例如，第3章“基因工程”的“科技探索之路”栏目中，教师可以从“建立DNA双螺旋结构模型”中提炼出“基因工程得以实现其所体现的结构与功能观”，使学生对生命的结构与功能观产生较深的理解；从“DNA的半保留复制”“中心法则的提出”中提炼出“遗传信息在受体生物中得以表达所体现的信息观”，使学生对生命观念有更深入的思考与体会、更好地理解生物多样性与统一性的辩证关系。

2.2 引导思辨，发展科学思维

《课程标准》指出“学生应该在学习过程中逐步发展科学思维”“探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题”。科学思维是学生智力发展的目标，是科学教育的核心所在。^［3］发展学生的科学思维和工程学思维能使学生的思维更具逻辑性、严谨性和科学性。^［4］教师使用“科技探索之路”栏目发展学生的科学思维、技术思维和工程学思维，能够提升学生获取证据和逻辑推理的能力。

例如，在第2章“细胞工程”的“科技探索之路”栏目中，教材梳理了细胞工程的发展历程。学生通过查阅有关资料，结合细胞工程的相关理论，运用技术思维、工程学思维、演绎与推理等方法分析科学家的实践过程，学生能了解科学结论需要基于事实、证据、科学推理和论证得出。学生通过设计表格将科学家在细胞工程领域中研究的内容、获得的产品、实现的突破和存在的局限性进行整合，直观地反映科技发展的历史。学生在自主学习的过程中发展科学思维，在领略科学史发展进程的同时培养批判性和理性思维。

2.3 鼓励实践，提高科学探究能力

《课程标准》指出“学生应在探究过程中，逐步增强对自然现象的好奇心和求知欲，掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力”。教师需要从认知、能力和情感三方面激发学生的科学探究能力，并重视对工程学任务的实践。教师利用“科技探索之路”栏目激发学生的探索欲，让学生在体验科技的产生和发展的同时，领悟科学家解决问题的思路和方法，从而在认知、能力和情感三方面理解科学的本质，体会科学探究的精神。

例如，在第1章“发酵工程”的“科技探索之路”栏目中，学生可以认识到发酵产品存在于生活中的各个领域。学生通过对发酵技术原理的学习，了解到自己也能运用发酵技术制作产品，产生将发酵技术运用到实践中的想法和动力，进而在完成教材主体部分学习后，在课后进行泡菜、果酒、果醋的制作，完成工程学任务的实践。

2.4 设置议题，增强社会责任意识

《课程标准》指出“学生应能够以造福人类的态度和价值观，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并做出理性解释，辨别迷信和伪科学。”社会责任意识的培养需要学生树立造福人类和社会的价值观，学会珍爱生命、热爱自然，关注生物科技实践对社会的利弊。教师运用“科技探索之路”栏目增强学生的社会责任意识，引导学生关注和参与社会议题的讨论，做出理性的解释和判断，增强解决生活生产问题的能力。

例如，在第4章“生物技术的安全性与伦理问题”的“科技探索之路”栏目中提到“与其他科学技术一样，生物技术就像一把‘双刃剑’，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来潜在危害。”教师引导学生关注生物技术对于社会的影响，并结合教材栏目中图片提出的问题：“你会选择转基因食品吗？为什么应当禁止克隆人？”引发学生对生物技术利弊的思考与讨论。教师在学生讨论时加以引导与修正，使学生从个人与他人、个人与社会、个人与集体的角度出发，认同国家的政策与立场，理性看待生物科技在生产和生活中的运用。

3 “科技探索之路”栏目的渗透方式

3.1 角色扮演，激发兴趣

课堂角色扮演是指学生按照某一角色的身份进行课堂教学活动，从而达到学习目标的一种教学方法。在运用“科技探索之路”栏目进行教学时，教师可以让学生模拟扮演该栏目中出现的物质，通过学生之间的互动来展示物质的变化或物质之间的联系，让学生切身感受科学技术的原理。

例如，在第3章“基因工程”教学过程中，教师可以组织学生模拟扮演“科技探索之路”栏目中出现的物质，让两排学生手牵手构建“DNA双螺旋结构”、一位学生模拟扮演“限制酶”、另一位学生模拟扮演“DNA连接酶”，再让两排学生手牵手围圈构建“同心圆”结构的 “质粒”，通过学生双手之间的“连接”与“断开”来展示基因工程操作的基本步骤。教师在活动期间需要明确要求并进行恰当的指导，使学生依据正确的安排完成活动。教师通过将学生的学习“任务”变成“兴趣”，变“观察者”为“参与者”，让学生切身体验微观世界的生命活动，激发学生的探究乐趣，提升学生的自主探究能力。

3.2 情境创设，身临其境

生物学学科核心素养是学生在学习生物学课程的过程中逐渐发展起来的，是在解决真实情境下实际问题的过程中所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力。“科技探索之路”栏目内容是真实的情境资源。教师可以在教学中将“科技探索之路”栏目中的素材作为情境，让学生在真实情境中体会科技的发展进步。

例如，在第2章“细胞工程”教学过程中，教师可以运用“科技探索之路”栏目创设情境，引入“试管兔”“克隆羊多莉”“体细胞克隆猴”等科学史资料，让学生体会生物科技为生活带来的便捷、感受生物科技对社会的推动作用。在创设情境后，教师可提出问题：“这些生物是如何被培育出来的？需要用到哪些生物技术？”从而以问题为主线开展教学。教师运用情境并将其作为学生学习的铺垫，提出与知识有关的问题，能够充分激发学生学习需求，促进学生主动学习。

3.3 开展辩论，担当职责

教师在课堂中运用辩论的方式展开教学，契合教材独有的特色，能够发挥学生思维的开放性与学习的自主独立性，与高中生的心理特点相符合。教师可以将“科技探索之路”栏目的内容作为辩题，让学生基于一定的论点、论据展开辩论，让学生在思维的碰撞中学习知识。

例如，在第4章“生物技术的安全性与伦理问题”教学过程中，教师可以结合“科技探索之路”栏目中的问题“你会选择转基因食品吗？”开展辩论。教师可将学生分为两组，一组作为正方，立场为“会选择转基因食品”，另一组作为反方，立场为“不会选择转基因食品”，让学生在课前进行事实的分析和证据的收集，并在课堂上展开辩论。教师在课堂辩论结束后需要进行总结，明确我国对于生物科技的立场，给学生树立正确的思维方向。

4 结语

笔者倡导教师在培养学生核心素养的过程中应利用教材中 “科技探索之路”栏目进行教学，让学生体会科学技术及生物技术的发展在社会中的应用，从而更好地引导学生学习生物学知识，树立合理运用生物学知识推动社会发展的观念。此外，科学技术本身也在不断发展，教师在使用“科技探索之路”栏目进行教学时，也需要关注当下科技发展的新动态，灵活地与“科技探索之路”栏目内容相融合并进行教学。

参考文献

［1］刘丹.人教版普通高中教科书生物学选择性必修3《生物技术与工程》修订情况简介［J］.生物学教学，2021，46（3）：13-16．

［2］包春莹.人教版普通高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》育人价值分析［J］.生物学教学，2021，46（4）：7-11．

［3］杨铭，刘恩山.在生物学课堂中培养学生理性思维［J］.生物学通报，2017，52（8）：12-15．

［4］刘丹.人教版高中《生物技术与工程》教材对于培养工程思维的价值［J］.生物学教学，2021，46（8）：9-12．