选择性必修模块教材的核心素养侧重点
2019年版的人教版普通高中生物学教科书包括三个选择性必修模块：《稳态与调节》《生物与环境》《生物技术与工程》。教材是按课程标准的要求编的，高中生物学课程标准提出的第一个理念就是“核心素养为宗旨”。因此，要理解和使用好新教材，充分发挥各模块教材的育人价值，首先要弄清各模块的核心素养侧重点。
课程标准凝炼出的生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面，下面就按这四个方面来分析各模块教材的核心素养侧重点。
一、选择性必修1《稳态与调节》
（一）生命观念
课程标准在本模块中的说明中写道：“所有的生命系统都存在于一定的环境之中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。”这是对生命活动规律的重要概括，也是贯穿本模块的稳态与平衡观的核心内涵。通览课程标准和教材内容不难看出，稳态与平衡观是本模块所体现的生命观念的侧重点。在本模块教材中，人体的稳态及其调节是重点，人体的稳态与体内各种成分或因素的平衡是分不开的，如血糖平衡、水盐平衡、渗透压平衡等。建立稳态与平衡观，不仅需要了解什么是稳态与平衡，还需要了解机体是如何实现稳态与平衡的。实现稳态与平衡要靠机体的各种调节过程，主要包括神经调节、体液调节和免疫调节。因此，虽然教材的许多内容是阐明具体的调节过程和机制，其实都指向稳态与平衡观。
生命活动的调节都有一定的结构基础，教材在介绍调节机制时首先要介绍相关的结构组成，因此，结构与功能观也是贯穿全书的。
特别要说明的是，本模块还突出体现了生命信息观，这一点是容易被忽略的，这里结合实例进行重点分析。
仔细研究教材不难发现，神经调节、激素调节和免疫调节等内容都强调了信息和信息分子的重要作用。例如，“神经调节”一章的章首题图小诗：
“是重帘低垂抑或星云闪亮，
不，是脑细胞织就信息之网。
万千信息在此传输交汇：
调节着机体的稳态，
更闪耀着智慧的光芒！”
人的大脑是物质的实体，是许多神经元的组合。但是，不能把它仅仅理解为一个物质的实体，它是一个信息之网。信息“调节着机体的稳态”，这说明“生命信息观”与“稳态与平衡观”的联系；“更闪耀着智慧的光芒”，从信息的视角展现了生命的神奇。
本章第1节“神经调节的结构基础”将足球比赛作为问题情境，引导学生分析信息传递在比赛中的作用，进而分析运动员是如何通过神经系统获得和处理信息的。
“体液调节”一章同样有大量涉及生命信息观的内容。在讲激素的特点时是这样写的：
“激素种类多、量极微，既不组成细胞结构，又不提供能量，也不起催化作用，而是随体液到达靶细胞，使靶细胞原有的生理活动发生变化。有人说激素是调节生命活动的信息分子，你赞成这一说法吗？”
教材在总结神经调节、激素调节和免疫调节的关系时写道：
“神经调节、体液调节和免疫调节的实现都离不开信号分子（如神经递质、激素和细胞因子等），这些信号分子的作用方式，都是直接与受体接触。受体一般是蛋白质分子，不同受体的结构各异，因此信号分子与受体的结合具有特异性。通过这些信号分子，复杂的机体才能够实现统一协调，稳态才能够得以保持。”
这段话是对人体生命活动三大调节机制的高度概括，有助于学生从信息视角达成对稳态与调节的深度理解。
在“植物生命活动的调节”一章，教材依然突出了生命信息观。这一章的章首页题图小诗写道：
“唤醒沉睡的种子，
调控幼苗的生长。
引来繁花缀满枝，
瓜熟蒂落也有时。
靠的是雨露阳光，
离不开信息分子。”
“雨露”是物质，“阳光”是能量，此外，还“离不开信息分子”。短短两句，生命的物质观、能量观和信息观尽在其中了。
（二）科学思维
教材通过多种情境和材料，为培养学生的科学思维提供了丰富的素材。批判质疑、基于证据和逻辑推理，这是科学思维的三个基本要点。[1]第一个要点是对学生的态度、精神和意识层面的要求。教材通过科学史上的典型案例，启发学生不畏权威、勇于质疑。第二个要点是基于证据。证据是需要去寻找的，寻找证据需要运用观察、实验、调查等方法，这在教材的“探究？实践”等活动中多有体现。第三个要点是逻辑推理。教材中许多“思考·讨论”活动都是引导学生运用逻辑去分析证据，通过推理得出结论。这一模块安排了大量的思维训练，尤其注重训练逻辑推理的严密性。
另外，比较分类的思维、建模思维、批判性思维、辩证思维和整体性思维，在教材中也有所体现。例如，引导学生对血浆的化学组成进行归类，训练比较和分类的思维；在“思考·讨论”中，“请你用简单的示意图表示内环境与外界环境的物质交换的关系”这一要求可以训练建模思维。
批判性思维在习题中有较多体现。例如，教材以“酸碱体质理论”的热点事件为情境，要求学生“运用本章所学关于内环境稳态的有关知识，并通过查阅相关资料获得更多的证据，尝试对‘酸碱体质理论’进行评判。”这就是训练批判性思维的。本题第二问“现在有些生产厂家在售卖饮用水时，宣称碱性水为‘健康水’。若你的亲朋好友为了健康而购买、饮用碱性水，你会怎么做？”在批判性思维的基础上还体现了社会责任。批判性思维还体现在教材设计的副栏思考题中，教材中安排了专门的“批判性思维”小栏目。例如，“患免疫缺陷病的儿童，能否接种疫苗，尤其是减毒活疫苗？为什么？”这就需要有批判性思维。批判性思维属于理性思维，并非一定要批判某种观点，它强调的是对自己和他人的思维过程进行审视。
教材中关于辩证思维的例子也有很多。例如，教材中有这样一道习题：
“某同学的扁桃体经常反复发炎，医生建议他将扁桃体切除。请你判断分析：医生为什么给出这样的建议？这样做对身体是有利还是有害呢？”
学生已经知道扁桃体是重要的免疫器官。如果切除，到底对身体是有利还是有害？什么情况下该切除？什么情况下不需要切除？有益或有害都是相对的，要把握一个度，“两害相权取其轻”，这就是辩证思维。
（三）科学探究
该模块教材的“探究？实践”活动只有两个：一个是“模拟生物体维持pH的稳定”，第二个是“探索植物生长调节剂的应用”。这两个探究活动的价值在于让学生体会模拟实验和对比实验的设计思路。通过第二个探究活动，还能够了解预实验的方法以及怎样设计梯度实验。这个活动与生产实践特别是农业生产、园艺方面的实践有着紧密的联系，有助于提高学生的实践能力。除了这两个活动，教材中还介绍了很多研究方法和具体案例，特别是关于激素的内容，有很多科学研究的案例。学生通过分析科学家的经典研究案例，能够提高实验设计能力，提升科学探究素养。
（四）社会责任
关于社会责任，教材除安排了课程标准中提到的健康生活、远离毒品等内容外，还有更加丰富的内容。例如，让学生通过学习人体稳态的内容认识到人体就是由许多细胞构成的社会，人体的稳态就是人体这个细胞社会的和谐。在此基础上推及人类社会，每个人就相当于社会的一个细胞。个人是社会的细胞，人体是细胞的社会。
“无论春夏秋冬，风云变幻，
它却总是轻波微澜。
稳态是生命系统的特征，
也是机体存活的条件。
它让每一个细胞分享，
又靠所有细胞共建。”
这是“人体的内环境与稳态”一章的题图小诗。人体内环境的稳态，是体内所有细胞共建的结果；内环境稳定了，让所有的细胞共享。将人体当作细胞的社会来认识，就暗含了一种社会责任教育。
本模块教材社会责任教育的具体内容还有关爱艾滋病病人、捐献器官、酒后驾车的危害、设计人工胰岛、讨论激素类药物应用的利弊、预防流感等。本模块里“与生物学有关的职业”“与社会的联系”等栏目的内容都比实验教科书更加丰富。
二、选择性必修2《生物与环境》
从课程标准和教材内容看，本模块的内容包括种群的特征和数量变化、群落的结构和演替、生态系统及其稳定性等内容。种群、群落和生态系统都是生命系统，认识它们的发展变化必然体现稳态与平衡观，认识它们的组成和结构必然体现结构与功能观，此外，探讨生态系统的物质循环、能量流动和信息传递，则体现生命的物质观、能量观和信息观。
本模块教材在体现上述生命观念基础上，还十分重视生态学观点。生态学观点是非常重要的，以往的教学大纲总是把生态学观点和进化观点作为生物学的基本观点。生态学横向考察生物与环境的关系，进化论纵向考察生物界的发展变化，这两个学科所形成的思想观念是统整生物学知识体系的两条主线，其中进化观主要在必修2《遗传与进化》体现，生态学观点则主要在本模块教材体现。教材通过大量具体内容让学生认识到生物与环境相互依存、相互影响，二者是一个有机的整体，这就是生态学观点的核心内涵。
在科学思维方面，本模块教材最突出的是建构和运用数学模型。另外，该模块多处要求学生分析一个系统的内部因素、外部因素及相互作用，可见对系统思维、辩证思维和复杂性思维的要求也比较突出。例如，在“影响种群数量变化的因素”一节中，教材安排分析循环因果关系的活动，培养学生的复杂性思维。在这一节还安排了一个“分析循环因果关系”的思维训练：
“在生物学上，许多生理或生态过程的因果关系是循环性的，也就是说，一定的事件作为引起变化的原因，所导致的结果又会成为新的条件，施加于原来作为原因的事件，使之产生新的结果。如此循环往复。请分析以下生物学过程的因果关系的循环性并回答问题。
1. 甲状腺激素分泌的调节。
2. 猎物和捕食者种群数量变化的相关性。
3. 人类活动中是否也能找到类似的例子？”
第三问留给学生非常广阔的思维空间，提示学生将来在做决策时，既要考虑决策的直接结果，也要考虑连锁反应和长远效应，社会责任教育与科学思维的训练就这样结合在一起了。
“分析生态系统的结构”这一思考讨论活动，体现了分析与综合的科学思维。引导学生先分析生态系统有哪些组成成分，再从生态系统整体上进行综合，即先分析、后综合；同时它也训练建模思维，要求学生在分析生态系统的结构之后，绘制其结构模型。
另外，还有训练学生系统思维的设计。例如，“设计提高生态系统稳定性的方案”“设计制作生态缸，观察其稳定性”等活动就体现系统思维。“生态工程”一节的内容主要体现了系统思维和工程思维。
在科学探究方面，课程标准要求的调查类活动比较多，这在探究能力的培养上具有独特的价值。教材在落实课程标准要求的基础上，又安排了一些设计、制作类的探究活动，既密切联系现实生活，又有较大开放性，有利于培养学生的创新精神和实践能力。本模块量化探究较多，有利于培养学生运用数学方法进行科学探究的意识和能力。
在社会责任方面，与《稳态与调节》联系个人健康有明显不同，本模块侧重于联系农业生产和环境保护。另外，该模块也强调了建设生态文明和美丽中国的社会责任。
三、选择性必修3《生物技术与工程》
从课程标准中本模块的学业要求可以看出，本模块的生命观念教育侧重在生命伦理观。现有的、天然的生物无法满足人类的需求，可以通过改造生物的基因、细胞，进而改造生物的特性来造福人类，因此产生了基因工程、细胞工程。这就涉及能否和如何改造现有的生命体，以及生物技术的安全性等观念，这都属于生命伦理观的范畴。
为什么可以通过改造生物的特性来造福人类呢？如何改造生物的特性？对这两个问题的回答需要基于以下生命观念。第一，生命体本身是变化的，因此是可以改变的。这是改造生命的内在逻辑。如果生命体本身是从来不变的，那人类就不能改变它。第二，生命体的发展变化是有规律的，因此，人类对生物的利用和改造要合规律。第三，生命系统是复杂的巨系统，人类对它的认识是十分有限的，因此，改造生命体要格外慎重，要权衡其效益和风险，使其合目的。合目的就是能为人类造福，不仅是要合乎眼前的利益，还有考虑长远的福祉。
改造生命体要做到合规律，就需要运用生命的结构与功能观、物质与能量观等生命观念，指导生物技术的研发活动。例如，教材在介绍动物细胞的培养条件时写道：
“我们知道，动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，有些细胞还能不断增殖，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件，包括充足的营养、稳定的内环境等。在体外培养动物细胞，也需要满足类似的条件。”
这段话告诉学生，体外培养细胞要合规律。细胞的生活需要适宜的条件，体外培养细胞，就需要给细胞提供合适的条件。合规律才能合目的。
关于权衡效益和风险，教材在多处设计了这方面的思考题，比如掌握了某种生物技术，能应用这个技术解决哪些问题呢？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？
从思维方面来看，这个模块更突出的是与科学思维并列的技术思维、工程思维，以及伦理思维，这是本模块在提升思维方面的独特价值。按照STEM教育的理念，欲培养创新和实践能力，需要将科学、技术、工程和数学学科有机融合，本模块很好地体现了这种融合。有学者认为，科学思维主要是以概念作思维的工具，属于抽象逻辑思维；技术思维的形式包括抽象思维和形象思维等，但它更强调和突出的是形象思维（以头脑中的表象为思维的工具）和实践经验；而工程思维是在技术思维的基础上，用一系列技术的组合，去完成系统化的任务，更加需要在抽象思维和形象思维基础上的综合思维。[2]科学思维是在认知领域去寻找问题的答案，是认识事物本质和规律的求真思维。技术思维和工程思维是去制造自然界没有的东西，是在实践领域思考如何制造产品的求用思维。伦理思维是思考人类的行为、技术和工程如何更符合人类的利益，包括近期利益和远期利益、局部利益和整体利益等，是求善思维。对培养创新型科技人才来说，科学思维、技术思维、工程思维和伦理思维都是不可或缺的，由此可见本模块在育人价值上的不可替代性。
关于科学探究，本模块动手实践的探究活动多，大多是让学生运用所学生物技术亲自动手制作相关产品，其目标不是去解释某个现象，而是通过技术层面的操作来获得产品，有利于培养实践能力。在实践活动的写法上，不仅对操作细节有明确要求，而且对技术原理和工程设计的思路有清晰的阐释，还要求学生进行技术和工程的设计，这对于培养学生的技术思维和工程思维大有裨益。
本模块的社会责任要求主要是将科学技术理性地运用于社会，为人类造福，同时全面权衡其影响。本模块教材着重引导学生学习应用生物技术解决生产、环境保护及人类健康问题，同时让学生认识到，要理性地运用生物技术，关注生物技术的安全性和伦理问题。另外，教材在每一节开头和结尾都分别安排了“从社会中来”和“到社会中去”栏目，前者创设一个来自社会实际的情境，提出问题；后者探讨本节所学技术的应用，培养学生的社会责任素养。
本文由人民教育出版社生物室陈慧颖博士根据作者的讲座录音整理，经作者本人修改而成。
（原载于《中学生物教学》2020年第6期）
参考文献
[1] 赵占良.对生物学学科核心素养的理解（二）——科学思维及其教学[J].中学生物教学，2019（19）：4-7.
[2] 李永胜.科学思维、技术思维与工程思维的比较研究[J].创新，2017，11（4）：27-34+2.