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"人教教材培训"

章首页的图文意蕴和功能

以人教版《普通高中生物课程标准实验教科书 生物》必修1为例

赵占良

    摘要:不能孤立地看待章首页,而应将其放在模块的整体中,作为模块的有机组成部分来分析。必修1的各章首页是围绕该模块的主线和各章特点而精心设计的,对学生的学和老师的教都具有不可替代的功能。
   
   
关键词:章首页; 图文意蕴; 功能

 

人教版《普通高中课程标准实验教科书 生物》(以下均指此套教材)的每一章,都有一个章首页,其内容包括本章标题、引言和题图,以及题图右下角的小诗或名言警句。不少教师以为章首页装饰功能大于实质作用,备课时未能认真思考其意图,教学时未能充分发挥其作用。其实,理解章首页图文意蕴,认识并发挥其教学功能和育人价值,对用好教材、搞好教学具有重要意义。

 

一、章首页的图文意蕴解析

我们不能孤立看待教科书的章首页,而应将其放在模块的整体中,作为整个模块的有机组成部分来分析。每个模块都是一个相对独立的知识体系,有着贯穿整个模块的学科思想和知识主线,各章的引言基本都是围绕同一主线展开的。

大家知道,必修1《分子与细胞》是以“细胞是基本的生命系统”为主线构建知识体系的。第一章(走近细胞)引导学生初步建构细胞是基本的生命系统这一核心概念,后续各章分别揭示细胞这个生命系统的不同特性:第二章揭示其物质基础(物质性),第三章揭示其结构上的整体性,第四章揭示其开放性,第五章揭示其开放性和有序性;第六章揭示其动态性。教材的这一设计思路在各章引言中均有体现

(一)第二章:《组成细胞的分子》

引言原文:

同自然界的许多物体一样,细胞也是由分子组成的。细胞为什么能表现出生命的特征?是组成它的分子有什么特殊之处吗?这些分子在非生命物体中能不能找到?组成这些分子的元素,在非生命物体中能不能找到?这些分子又是怎样构成细胞的呢?

要认识细胞这个基本的生命系统,首先要分析这个系统的物质成分——组成细胞的分子。

引言的第一句话为什么不直接说“细胞是由分子组成的”,而要加上“同自然界的许多物体一样”?原因有两点:一是调动学生已有的知识,体现生物学与化学的联系,消除这一命题的神秘感;二是为接下来将细胞与非生命物体进行比较做铺垫。

同样是由分子组成的,“细胞为什么能表现出生命的特征?”潜台词是“其他物体为什么不能”。“是组成它的分子有什么特殊之处吗?”逻辑上分析显然有特殊之处,潜台词是“有什么特殊之处”,指向细胞与非生命物体的区别,意在激发学生的好奇心和求知欲,从分子水平上探究细胞的奥秘。“这些分子在非生命物体中能不能找到?”此问指向细胞与无机自然界的联系,意指:组成细胞的所有分子都是细胞所特有的吗?学生学完本章就会知道,细胞中的水和无机盐等分子在非生命物体中也能找到,蛋白质和核酸等有机物是细胞所特有的分子,在非生命物体中找不到。可以说,与非生命物体在分子组成上既有区别又有联系。

“组成这些分子的元素,在非生命物体中能不能找到?”这一问又从分子水平深入到元素水平。从元素水平看,细胞中含有的各种元素,在无机自然界都能找到,说明细胞作为生命体并不神秘,其中的各种元素都来自无机自然界,不存在任何特殊的“生命元素”。然而,从元素水平看,细胞与非生命物体就没有任何区别吗?学生学完本章内容就会知道,细胞内外各种元素的相对含量差异是很大的,比如碳元素,在细胞中占比18%,而在地壳中占比仅0.087%。此问预期的结论是:从元素水平看,细胞与非生命物体相比既有共通性又有独特性。

上述关于组成细胞的分子和元素的一系列问题,表面看只是提示学生通过本章学习了解组成细胞的分子和元素有哪些和是怎样的,实际上是期望学生形成关于生命的物质基础的正确观点:生命并不是由神秘的不可知的力量所支配的,它本质上是物质的;组成它的分子既有特殊性,又与无机自然界有密切联系;组成它的元素普遍存在于无机自然界,但各种元素的比例与无机自然界的大不相同。生命是神奇的,但不是神秘的。

“这些分子又是怎样构成细胞的呢?”这一问指向细胞中各类物质的作用,包括在形成细胞各种结构中的作用。

引言的最后一句话,“要认识细胞这个基本的生命系统,首先要分析这个系统的物质成分——组成细胞的分子。”体现了贯穿本模块的主线——细胞是基本的生命系统,同时也体现了科学研究的基本方法——研究一个系统,先要研究它的组成成分。

(二)第三章:《细胞的基本结构》

引言原文:

你有过这样的经历吗?自己心爱的自行车出了毛病,你将一些零件拆卸下来,却发现再组装成原样并非易事。细胞的结构可比自行车复杂多了。虽然人类对细胞中的物质和结构已经有了深入的了解,但是至今也未实现人工组装细胞。

不同的事实揭示同样的道理:系统不是其组分的简单堆砌,而是通过组分间结构和功能的密切联系,形成的统一整体。

自行车是绝大多数学生所熟悉的,引言将微观和抽象的细胞结构内容与学生关于自行车的知识和经验联系起来,说明细胞同自行车一样,都是一个由各种组分密切联系所形成的整体——系统。引言的最后一句话,既是期望学生学习本章后形成的观点,也是指导本章教与学过程的思想方法:认识细胞,不能满足于认识细胞的各种结构,还要认识各种结构之间的密切联系,分析它们是如何协调配合构成细胞这个整体、共同完成生命活动的。这也是现行教材同以往教材关于细胞结构内容的最大区别。

(三)第四章《细胞的物质输入和输出》

引言原文:

细胞是一个开放的系统,每时每刻都与环境进行着物质的交换。物质的进进出出都要经过细胞的边界——细胞膜。细胞内外的许多物质并不能自由地出入细胞,细胞膜能够对进出细胞的物质进行选择。

这一层薄薄的细胞膜为什么能够控制物质的出入呢?

引言开宗明义,指出细胞是一个开放的系统,可见本章重在揭示细胞这个生命系统在物质上的开放性。这种开放性表现在细胞内外有物质交换,但并非不加选择和控制的交换,起选择和控制作用的就是细胞膜。引言的最后一句话提出了本章的中心问题——“细胞膜为什么能够控制物质的出入呢?”题图展示的是细胞膜的三维结构,题图上叠印的文字是“膜的研究是当前细胞生物学和分子生物学的重要课题之一”。可见本章首页的设计意图是将内容聚焦在“膜”(细胞膜的特性、结构)和物质跨膜运输的方式上。在教学实践中,有的教师未理解这一点,在第一节《物质跨膜运输的实例》教学中,重点放在渗透作用、细胞的吸水和失水上,甚至将本节探究实验的重点放在观察植物细胞的质壁分离和复原上。其实,“细胞的吸水和失水”只是物质跨膜运输的一个实例——以水作为顺着相对含量梯度运输的物质的实例,再加上本节后半部分讲述的其他物质的实例,让学生认识到细胞膜是选择透过性膜,这才是本节的核心目标。细胞膜为什么具有选择透过性呢?是由其结构决定的,因此第二节讲述细胞膜的结构——流动镶嵌模型。了解细胞膜的结构(磷脂双分子层中镶嵌或穿插蛋白质)后,才容易理解第三节的内容——物质跨膜运动的方式(如有无载体蛋白协助等)。理解了这三节内容之间的这种内在逻辑关系,自然也就理解细胞膜结构的内容为什么安排在本章第二节,而不安排在第三章《细胞的基本结构》第一节《细胞膜——系统的边界》了。

(四)第五章《细胞的能量供应和利用》

引言原文:

细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量。肌细胞的收缩需要能量……细胞作为一个基本的生命系统,只有不断输入能量,才能维持生命活动的有序性。

太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量输入细胞,并为细胞所利用,都要经过复杂的化学反应。

引言第一段所说“……生命系统,只有不断输入能量,才能维持生命活动的有序性”,这里为什么强调“有序性”呢?改成“正常进行”不是更通俗吗?之所以用“有序性”一词,是基于热力学第二定律和耗散结构理论的。热力学第二定律指出,任何一个孤立系统都会随时间从不均匀走向均匀,从非平衡态走向平衡态,从有序走向无序,即总是存在熵增加(即无序程度增加)的趋势。耗散结构理论则指出,生命系统作为开放的系统,是远离平衡态的高度有序的系统,这种有序性是通过自组织实现的,而自组织的过程离不开来自外界能量的供应。换言之,来自外界的能量作为负熵流抵消了系统内部熵增加的趋势,使系统能维持有序性。可见“有序性”一词有着深刻而丰富的内涵,尽管不要求学生全部领会,但是为有兴趣者深入探究营造了思维和想象的空间。

读完第一段之后,学生自然要问:细胞所需要的能量从哪里来呢?因此,第二段第一句话就是“太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头”。学生在初中学习过光合作用、呼吸作用、食物链等知识,对这句话的内涵应该有一定了解,但对“几乎所有生命系统”可能不甚理解。“所有生命系统”意味着不仅是细胞,还有个体、群体、生态系统等,甚至整个生物圈都是靠太阳能驱动的,这要有待学习后续模块后才能真正理解,此处预留一点空间,也期望感兴趣的同学思考和追问;“几乎”意味着还有例外,比如化能自养细菌、深海热泉生态系统等,如果有学生追问为什么是“几乎”,教师可做如此解释,可见,这句话看似简单,实则涉及植物的光合作用、生物的呼吸作用、生态系统的能量流动和物质循环、深海热泉生态系统、化能自养细菌等涉及诸多分支学科的知识,内涵十分丰厚,耐人寻味和深思。当然,教师并不需要在本章伊始就做如此详细的解读。

知道能量的最终源头了,但能量是怎么进入细胞的呢?第二段的第二句话作了回答:“外界能量输入细胞,并为细胞所利用,都要经过复杂的化学反应。”这句话是引言的点睛之笔,前边那么多话,基本都是为这句话做铺垫的。这句话也是本章内容的逻辑起点。细胞是有生命的,它从外界吸收能量,跟一块石头在太阳底下晒热是不同的,后者是物理吸收,前者是通过化学反应(或者说物质的变化)。能量在细胞内被利用的过程也是如此。这在某种程度上也反映了生命的本质:生命活动的进行离不开细胞内的化学反应。细胞是如何通过化学反应获得和利用能量的呢?本章的这个中心问题到此就呼之欲出了。接下来各节都是围绕这个中心问题展开的:需要酶(第一节)和ATP(第二节),ATP的主要来源是细胞呼吸(第三节),最终来源是光合作用(第四节)。

通过上述分析可知,能量是本章的关键词,引言句句离不开能量。其实,题图和配诗也都是围绕能量这一主题的。题图的主图是这样一幅照片:和煦的阳光照射在绿叶上,叶片上方露出两只昆虫的触角,叶片背面透出这两只昆虫的身影。照片左下角叠印细胞内光合作用和呼吸作用的示意图,呈示了动植物细胞能量的供应和利用的基本原理。题图右下角配一首小诗:

新叶伸向和煦的阳光,

蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。

它们为生存而获取能量,

能量在细胞里流转激荡!

这首小诗将抽象的能量代谢与鲜活的生命现象联系起来,既描述了植物体和动物体获取能量的不同方式及其内在联系,又揭示了细胞的能量供应和利用对个体的意义,还通过“能量在细胞里流转激荡”这样形象生动的语言,给学生以广阔而灵动的想象空间,引导学生感悟和欣赏生命的神奇和美丽。

(五)第六章《细胞的生命历程》

引言原文:

生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直到最后死亡的生命历程。活细胞也一样。

就在你阅读本书的时候,你身体内就有许多细胞在进行分裂,有些细胞在生长,有些细胞在变老,有些细胞刚刚结束自己的生命历程。

生长、增殖、衰老、凋亡……细胞的生命历程大都短暂,却都对个体的生命有一份贡献。

细胞的生命历程,看不见摸不着,学生会觉得高深莫测。而对于生物体从出生到死亡的生命历程,学生早已熟知。因此,本章引言依然贯彻从已知到未知的编写思路,从生物体的生命历程说起,自然过渡到细胞。第二段用第二人称叙述,“就在你阅读本书的时候,你身体内就有许多细胞在进行分裂……”让学生感到将要探究的不是距离自己十万八千里的不相干的学问,而是与自己息息相关的生命活动,从而强化学习动机;作者在此表现出的蹲下身子娓娓道来、宛如促膝谈心般的姿态和语气,对于提高教材的可读性也有重要作用。

引言的最后一句“……细胞的生命历程大都短暂,却都对个体的生命有一份贡献。”是本章学习应当形成的重要概念,也是本章学习的重要思路:学习有关细胞生命历程的内容,不能脱离个体;没有个体,细胞生长、增殖、分化、衰老和凋亡都会失去意义。同时也提示教师,在教学中需要将个体层面的现象作为引入细胞层面内容的背景,在此背景下创设问题情境(参见各节“问题探讨”),还需要在讲述细胞的增殖、分化、衰老等内容之后,分别总结这些细胞过程对于个体的意义。为了强调细胞与个体的关系,本章题图是这样设计的:主图是细胞的有丝分裂图片,背景图是一片草地上五颜六色的花儿在开放,提示植物开花与细胞分裂的关系(离开细胞的分裂和分化,植物就不会有开花现象)。依然是围绕细胞生命历程与个体的关系,题图右下方配一首小诗:

鲜花吐蕊,绿叶葱茏,

抑或花瓣凋落,枯叶飘零,

展示着个体的生命现象,

折射出细胞的生命历程。

花开花落,叶绿叶枯,表面是个体的生命现象,深究却是众多细胞生命历程的综合表现。这首小诗进一步提示学生学习本章时关注细胞与个体的关系,并且试图引导学生观赏花开花落时能联想这些现象背后是细胞的增殖、分化或衰老、凋亡,这样不仅能收获认知的愉悦,还能丰富精神生活,提升审美境界。

 

二、章首页的功能

通过以上分析不难看出,人教版高中生物教科书的章首页图文是围绕模块的主线和各章内容特点而精心设计的,对学生的学和教师的教都具有不可替代的功能。

(一)对学生学的功能

按国外一些学者的提法,教科书章或节的引言,以及章节开篇部分的小活动、学习目标等,都是“先期导入因子”。先期导入因子可以被界定为在学习开始时为学生所用的工具,以便让他能够自如地、并有意义地把新的学习和自己已经获得的东西联系起来。同头脑中已经存在的认知结构联系起来,它通常“包含一个可以把后来的信息组织成一个统一结构的系统”。此外,先期导入因子还具有指明或提示学习目标的作用:学习,不是旁观一部充满悬念的电影放映……学习者,不论是儿童、青少年或者成年人,一般都需要知道他将走向哪里,人们期望他什么,有时甚至需要知道要使用什么手段才能满足这些要求。 [1]这些论述都有助于理解章首页的功能。

当然,由于不同教科书的设计思路和风格的差异,章首页的功能自然也有区别。美国的高中生物学教科书在结构上大都由单元、章、节三个层次组成,因此在章首页之前大都有单元首页,单元首页和章首页的功能既有共性也有分工,其章首页的功能要相对简单。例如,培生集团旗下的普伦蒂斯霍尔出版社2006年版的高中教科书《生物学》,章首页包括标题、题图及其说明、“探究活动”(Inquiry Activity)三部分,没有章引言和题诗等内容。其中《细胞的结构和功能》一章的章首页是这样设计的:题图是电镜下的细胞显微照片,图旁是对这幅图片的文字说明,题图下方写的是一个微型的探究活动:让学生在显微镜下观察不同类型的细胞,思考如何给细胞下个定义,如何将这些细胞进行归类2。可见这本教科书章首页的主要功能是通过微型探究活动让学生进行思维热身,与人教版高中生物必修教科书每节的“问题探讨”异曲同工。再例如,麦格劳希尔出版社2007年版的高中教科书《生物学》,章首页由标题、题图、各节标题及其主要概念(main idea) 、“生物学事实”(Biofacts)组成。其中《细胞的结构和功能》一章的章首页是这样设计的:章题图是人的手指照片,照片不同位置分别叠印着用肉眼、放大镜、光学显微镜和电子显微镜所观察到皮肤表面的图象(光镜和电镜下观察到的是表皮细胞);图旁是本章四节标题及其主要概念,如第一节《细胞的发现和理论》,标题下写道“主要概念:显微镜的发明导致细胞的发现”;“生物学事实”则列举了人体细胞的数量、最大的细胞有多大、人体200种不同的细胞都来自于一个细胞等3。可见本书章首页的主要功能是让学生预先了解本章所学主要内容、了解所要建构的主要概念以及通过列举有趣的生物学事实来激发学生兴趣。

与上述美国高中生物学教科书相比,人教版高中生物学教科书的功能更加丰富。通过本文第一部分的分析不难看出,对学生的学而言,人教版教科书章首页的引言、题图和配诗等分别具有以下功能:引言具有沟通已知和未知、联系已有知识和生活经验、提出本章要研究的中心问题、概括本章上位概念或重要观点、激发学习本章内容求知欲、提示本章学习思路等功能;题图除具有烘托强化本章主题和引言要旨的作用之外,还具有激发学生兴趣、愉悦阅读心情等功能;所配小诗或名言警句则具有解读题图含义、强化引言要旨、暗示学习重点、提升审美境界等功能。

值得注意的是,章引言和题诗等,学生初读起来未必都能理解,有些文字甚至是学生学完本章内容也未必完全理解的(如能量之于生命系统的有序性、“能量在细胞里流转激荡”等),其意图是让学生读后有咀嚼回味的余地和思考想象的空间。某些内容本来就是意会胜于言传的,如生命系统的整体性和动态性、生命的神奇和美丽,用多么精准的文字也难以尽显其真容全貌,需要读者能动地建构和心灵的感悟。不可否认,追求确切的知识是学习的重要目标,似有所悟也是学习的一种境界。对同一段话,同一首诗,不同学生的所悟不尽相同,同一位学生在不同时间的所悟也有差别,这都是正常的,不必也无法强求一致。总之,对学生来说,章首页的内容首先是个引子,起着指引、驱动和帮助他们顺利进入本章内容学习的作用;其次也期待学生在本章学习中或学完后能再读一读,起到对照总结、反复体味的作用。

(二)对教师教的功能

对教师来说,章引言具有明确本章要探讨的中心问题、提示教学重点和教学思路等功能。下面从教师如何运用章首页内容进行教学的角度进行阐述。

1.结合引言找准本章内容在认知上的核心目标,整体上把握本章内容

有的教师在进行教学目标设计时,只是按节设计,或者机械照搬课程标准中具体内容标准的相关条目,未能上升到章的层面,将各节目标统合起来,升华为章的目标来整体把握,这样就导致节与节之间相互脱节,目标散乱,学生学起来往往“只见树木,不见森林”,难以将所学内容结构化。例如,在进行《组成细胞的分子》一章的教学时,核酸、蛋白质、糖类和脂质、无机物各节依次罗列,学生的学习就会局限于对细胞中各类物质分子的机械记忆,很难从生命系统和生命的本质角度去思考和把握所学内容。如果按照章引言所提示的,在各节学习过程中,引导学生围绕“细胞为什么能表现出生命的特征?……这些分子在非生命物体中能不能找到?……它们又是怎样构成细胞的呢?”等问题,分别去认识细胞中哪些物质是“干活的工人”,哪些物质是“指挥者”,哪些物质提供能量(“给工人发工资”),各节内容就会形散而神聚,就容易相互联系起来形成一个结构化的整体,学生对细胞物质基础的认识也就更加深刻。再比如,《细胞的物质输入和输出》一章的章引言最后一句话提出了这一章的中心问题:“细胞膜为什么能够控制物质的出入呢?”抓住了这个中心问题,教学就能突出重点,本章三节内容就能够环环相扣、顺理成章了。

2.利用章引言中提出的本章上位概念或核心观点,发挥其先行组织者作用

章引言往往从学生已有的知识和经验出发,用学生基本能懂的语言,提出引向新知识的问题,从而搭建由已知通向未知的桥梁,最后用一两句概括性较强的话,阐述本章的上位概念或核心观点,对本章知识内容起到概括和统摄作用,为学习新知识提供认知框架或固着点,从而发挥先行组织者功能[4]112。例如,《细胞的基本结构》一章的引言,通过将细胞与自行车类比,指出“系统不是其组分的简单堆砌,而是通过组分间结构与功能的密切联系,形成的统一整体”,这一上位概念就对本章三节内容《细胞膜——系统的边界》《细胞器——系统内的分工合作》《细胞核——系统的控制中心》,起到了概括和统摄作用。教师在教学中如果先让学生回忆修理自行车的情景,初步领悟系统的整体性,再联想到细胞,说明细胞作为一个生命系统是一个更加复杂的整体,那么整章的教学就容易贯穿系统论的思想和方法,就能帮助学生在认识细胞的各种结构的基础上,更多地从各种结构的联系出发,认识细胞结构的整体性。再比如,《细胞的能量供应和利用》一章,章引言的最后一句话“外界能量输入细胞,并为细胞所利用,都要经过复杂的化学反应。”这既是一个重要概念,也是由章标题过渡到第一节的节标题(“降低化学反应活化能的酶”)的桥梁。有的教师在授课时对这句话视而不见,说完章标题就直接说第一节的节标题,将章和节的标题一古脑写在黑板上,颇显突兀,显然未发挥章引言的先行组织者功能。

3.运用章首页内容提示的教学思路,提高教学效率

有的章首页不仅提示了教学核心目标和中心问题,还提示了教学思路。例如,《组成细胞的分子》一章,提示教学过程中将细胞与非生命物体进行比较;《细胞的基本结构》一章,提示教学不能局限于让学生了解细胞的局部结构,还要将局部与局部联系起来,探讨细胞结构的整体性;《细胞的生命历程》一章,提示认识细胞不能脱离个体,要将细胞分裂、分化、衰老等与个体的生长发育、繁殖、衰老等联系起来,等等。这些提示实际也体现了课程标准的要求 [5],将这些思路运用在教学过程中,有助于教学目标的高效达成。

4.灵活运用章首页的材料,发挥其多种潜在功能

上边已经谈到,章引言和所配名言警句或题诗,其意蕴并不都是一目了然的,有的需要学生通过后续学习加深理解,有的需要学生个性化地感悟。比如,《组成细胞的分子》一章的引言提出一连串的问题,学生在学习之初不可能一一回答,对此,可以要求学生在学完本章后重温这些问题,借此对本章所学知识进行梳理和总结,并且在具体知识基础上,提升到哲学层面去认识。换言之,既要发挥章首页的先行组织者功能,又要发挥它帮助学生对照总结的功能。再比如,“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”“我相信哪怕一个最简单的细胞,也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧!”(均见教科书章首页)等名言警句,教师既可以在导入新课时引用,以提高学习兴趣,强化学习动机,也可以在相应章节教学过程中或结束时让学生谈谈自己的理解和体会。对于章首页所配小诗,可以提示学生认真阅读,但重在让学生自己感悟,教师不必做条分缕析的解释,原因有两点:第一,这些小诗的审美和哲理的意蕴并非尽可言传的,需要学生以心中的美去感应,通过逻辑和非逻辑的思维来建构;第二,“任何一个学习任务都是内隐学习和外显学习的结合物。在人类的学习和生活中,外显学习和内隐学习对提高学习效果均有很大的贡献” [4]69,如果说实实在在的知识点更多需要外显学习的话,那么,这些相对空灵的文字就让位给内隐学习,让学生去做个性化的感悟吧!

 

参考文献

[1]弗郎索瓦-玛丽?热拉尔, 易克萨维耶?罗日叶.为了学习的教科书:编写、评估、使用[M].汪凌 周振平译,上海:华东师范大学出版社,2009297298.

[2] Kenneth R. Miller, Joseph Levine. Biology[M].New Jersey(USA)Pearson Prentice Hall2006200.

[3] Alton Biggs, Whitney Crispen Hagins. Biology[M].Columbus(USA):The McGraw-Hill Companies,2007:180

[4]张大均.教育心理学[M].北京:人民教育出版社,2011112.

[5]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003313.