中美教材“分子與細(xì)胞”部分中活動內(nèi)容的比較研究

張松　朱家華　李云云　崔鴻

摘要：“分子與細(xì)胞”是高中生物課程中的必修內(nèi)容，教材中的學(xué)生活動是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)的主要內(nèi)容。研究選擇中美教材“分子與細(xì)胞”部分中活動內(nèi)容進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)教材中的學(xué)生活動設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)精選內(nèi)容、遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

關(guān)鍵詞：教材；分子與細(xì)胞；活動；比較

中圖分類號：G634 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）37-0206-03

《科學(xué)發(fā)現(xiàn)者——生物：生命的動力》（下稱《生命的動力》）于2008年由浙江教育出版社出版，是由美國Alton Biggs等著、曾立等譯的美國高中生物學(xué)教材。本研究選取該套教材中的“分子與細(xì)胞”內(nèi)容與人民教育出版社2007年出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《生物1 分子與細(xì)胞》（以下簡稱人教版《分子與細(xì)胞》）比較，擬探明兩套教材中的“分子與細(xì)胞”內(nèi)容中活動設(shè)計(jì)的形式及特點(diǎn)，立足《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的時(shí)代背影，為教材編寫中的活動設(shè)計(jì)提供參考。

一、中美高中生物教材中“分子與細(xì)胞”的主要內(nèi)容

依據(jù)2003年版高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，人教版《分子與細(xì)胞》教科書內(nèi)容圍繞“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”這一主線展開[1]，共設(shè)置了走進(jìn)細(xì)胞、組成細(xì)胞的分子、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出、細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用、細(xì)胞的生命歷程6章內(nèi)容。美國高中生物教材《生命的動力》的“分子與細(xì)胞”部分內(nèi)容包括組成細(xì)胞的分子、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸及細(xì)胞周期、細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用4章內(nèi)容，主要在于闡明細(xì)胞是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位[2]。

人教版《分子與細(xì)胞》和美國《生命的動力》的“分子與細(xì)胞”部分涉及的內(nèi)容各有特色?！渡膭恿Α纷⒅貙χR進(jìn)行整合。例如，在“細(xì)胞的分子”部分注重與化學(xué)的綜合，書中分布了溶液、混合物、化合物、化合鍵、原子等內(nèi)容。反觀《生命的動力》系列教材，則呈現(xiàn)高知識深度的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的要求，例如，在“暗反應(yīng)”內(nèi)容中，講解了卡爾文循環(huán)機(jī)理，而在“光反應(yīng)”內(nèi)容中，則涉及了電子傳遞鏈、電子再儲備等知識。相較而言，人教版《分子與細(xì)胞》教材還更加注重內(nèi)容的邏輯層次清楚，追求知識體系的全面性，再例如，該版本教材在呈現(xiàn)“細(xì)胞的生命歷程”內(nèi)容時(shí)，系統(tǒng)全面地介紹了細(xì)胞的整個(gè)生命歷程，從細(xì)胞的增殖，講述到細(xì)胞的分化、衰老、凋亡，以及細(xì)胞的癌變。

二、中美高中生物教材中“分子細(xì)胞”部分活動內(nèi)容的比較分析

活動是能動的對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行實(shí)踐改造的過程。在教學(xué)中，有效地開展活動可以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的提升。在一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)活動中，學(xué)生不僅可以主動參與學(xué)習(xí)，并且能夠發(fā)展動手能力和觀察能力，能夠培養(yǎng)問題解決能力，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展科學(xué)思維，提高生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

本研究立足活動類型、活動內(nèi)容、活動內(nèi)容結(jié)構(gòu)，對兩套教材進(jìn)行了比較研究。

1.活動類型。人教版《分子與細(xì)胞》和美國教材《生命的動力》都有豐富多樣的學(xué)生活動。兩套教科書中學(xué)生活動的類型及數(shù)目情況如下表1。

在“分子與細(xì)胞”部分，中美兩套教材都設(shè)計(jì)了目標(biāo)明確、形式多樣的學(xué)生活動。人教版教材中，有培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)方法的活動，如實(shí)驗(yàn)、探究等，也有培養(yǎng)思維方法的活動，如資料分析、技能訓(xùn)練、模型建構(gòu)等[3]。而在美國《生命的動力》教材中，方法訓(xùn)練和思維培養(yǎng)則貫穿融合于實(shí)驗(yàn)中，此外，教材還注重將信息技術(shù)工具運(yùn)用于學(xué)生的學(xué)習(xí)活動當(dāng)中。

具體來說，人教版《分子與細(xì)胞》教科書以“實(shí)驗(yàn)”版塊為載體，塑造學(xué)生的操作能力、觀察能力；以“探究”版塊為載體，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力；以“模型建構(gòu)”版塊為載體，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展建模能力；以“資料分析”版塊為載體，提高學(xué)生的信息處理能力；通過“資料搜集和分析”版塊進(jìn)一步提升信息運(yùn)算能力；通過“思考與討論”版塊培養(yǎng)思維表達(dá)能力；立足“技能訓(xùn)練”版塊訓(xùn)練過程技能；立足“問題探討”版塊培養(yǎng)學(xué)生的問題解決意識。

《生命的動力》教材的活動類型相對較少。教材設(shè)置“技能實(shí)驗(yàn)”，通過解釋科學(xué)圖示、解釋數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)學(xué)工具、從事因果推斷、獲取信息、得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。教材的“迷你實(shí)驗(yàn)”中，內(nèi)容分概念運(yùn)用、模型構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)、測量、預(yù)測等多種類型，內(nèi)容與生活實(shí)際關(guān)聯(lián)，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教材設(shè)置“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“調(diào)查實(shí)驗(yàn)”、“網(wǎng)絡(luò)生物實(shí)驗(yàn)”旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和動手能力，并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)交流。

2.活動內(nèi)容。研究中，以“細(xì)胞的分子組成”為邏輯主線，對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、代謝、增殖、分化、衰老和凋亡六個(gè)部分，圍繞教材中學(xué)生活動的內(nèi)容梳理，結(jié)果如表2。

在“細(xì)胞的分子組成”相關(guān)內(nèi)容中，人教版《分子與細(xì)胞》主要圍繞組成細(xì)胞的重要化合物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；《生命的動力》則兼顧物理化學(xué)綜合的內(nèi)容。在“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”內(nèi)容中，人教版《分子與細(xì)胞》圍繞解讀細(xì)胞結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分均設(shè)計(jì)了一定的學(xué)生活動；美國《生命的動力》教材則設(shè)計(jì)了2個(gè)實(shí)驗(yàn)、4個(gè)探究活動，對生的實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有更高水平的要求。由此可看出，兩套教材雖然在學(xué)生活動內(nèi)容上大致相似，但是《生命的動力》的實(shí)驗(yàn)活動尤為豐富，同時(shí)注重引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)代科技與現(xiàn)實(shí)生活的結(jié)合。在“細(xì)胞的增殖”部分，兩套教材的內(nèi)容則十分相似。在“細(xì)胞的分化、衰老和凋亡”部分，人教版教科書相對更關(guān)注社會熱點(diǎn)。

3.活動內(nèi)容結(jié)構(gòu)。兩套教材在學(xué)生活動的組織結(jié)構(gòu)上各具特色。人教版教科書的學(xué)生活動在內(nèi)容組織上同質(zhì)性較強(qiáng)，重視對科學(xué)探究基本過程的塑造。美國教材則較為關(guān)注如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法、建立學(xué)生的科學(xué)思維，活動的組織結(jié)構(gòu)相對多樣化。

以人教版《分子與細(xì)胞》中“實(shí)驗(yàn)”和“探究”的組織結(jié)構(gòu)為例。其基本架構(gòu)如下：

實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)原理→目的要求→材料用具→方法步驟→結(jié)論或討論。

探究：提出問題→做出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果→結(jié)論和應(yīng)用→表達(dá)和交流。

以美國《生命的動力》中“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”、“技能實(shí)驗(yàn)”的組織結(jié)構(gòu)為例。其基本架構(gòu)分別如下：

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（問題→做出假設(shè)→目標(biāo)→實(shí)驗(yàn)器材→安全警示→技能手冊）→實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（方案→修正方案）→分析與結(jié)論（描述結(jié)果→檢驗(yàn)假說→分析數(shù)據(jù)→因果推斷→誤差分析）。

技能實(shí)驗(yàn)：某項(xiàng)技能→解決問題→理性思維。

三、啟示和建議

（一）立足核心素養(yǎng)，精選內(nèi)容設(shè)計(jì)學(xué)生活動

活動教學(xué)是開展生物學(xué)科教學(xué)的重要方式。教科書在編寫和修訂時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意活動內(nèi)容的篩選與優(yōu)化，突出對學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，秉持適于開展、易于開展、必要開展等原則，進(jìn)一步對活動進(jìn)行設(shè)計(jì)。在人教版《分子與細(xì)胞》教科書中，學(xué)生活動的數(shù)量較多、類型豐富，但是存在與實(shí)際教學(xué)和課時(shí)安排不對稱的情況，某些內(nèi)容的學(xué)生活動設(shè)計(jì)偏多。例如，在“酶的學(xué)習(xí)”中，設(shè)計(jì)了資料分析“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”、實(shí)驗(yàn)“比較過氧化氫在不同條件下的分解”、探究活動“影響酶活性的條件”，教學(xué)任務(wù)相對較多，不利于活動學(xué)習(xí)的充分開展。

（二）立足學(xué)生主體，活動設(shè)計(jì)應(yīng)符合認(rèn)知規(guī)律

教材在進(jìn)行活動設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)立足學(xué)生主體，活動內(nèi)容和形式要符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。人教版教科書中的“探究”、“實(shí)驗(yàn)”等重視體現(xiàn)科學(xué)探究的基本過程。而在美國《生命的動力》教材中，活動內(nèi)容更富有精細(xì)的邏輯線條，體現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)方法的培養(yǎng)，比如，在“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”中，安排了實(shí)驗(yàn)方案、修正方案，并有針對結(jié)論的誤差分析，內(nèi)容設(shè)計(jì)從學(xué)生的認(rèn)知水平出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

參考文獻(xiàn)：

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