美國(guó)高中生物教材分析
——以“神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”為例

潘 帥 王 威

(四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610101)

基于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》所出版的《Biology:The Dynamics of Life》[1](以下簡(jiǎn)稱(chēng)“美國(guó)教材”)是美國(guó)高中生物教育所采用的主流教科書(shū)，因其內(nèi)容豐富、文字生動(dòng)、插圖精美等在美國(guó)本土較為廣泛的使用。所謂，他山之石可以攻玉，通過(guò)對(duì)美國(guó)高中生物教材進(jìn)行深入對(duì)比研究，既可以嘗試性的尋找學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的難點(diǎn)和產(chǎn)生原因從而找尋到解決方法，也可以促進(jìn)教師對(duì)知識(shí)的整合理解從而更熟練的應(yīng)用教材。通過(guò)對(duì)“神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)”的內(nèi)容進(jìn)行分析研究，可以為教師教授“神經(jīng)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)”相關(guān)內(nèi)容時(shí)提供參考，更好的促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解和遷移應(yīng)用。

1.內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)，條理清晰

美國(guó)教材對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)容的編排主線是圍繞“神經(jīng)傳導(dǎo)”展開(kāi)，同時(shí)對(duì)整個(gè)傳導(dǎo)過(guò)程提供豐富的圖片和生動(dòng)的文字進(jìn)行詳細(xì)描述。教材編寫(xiě)按照從微觀到宏觀的順序，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分類(lèi)整合，有利于學(xué)生根據(jù)知識(shí)的脈絡(luò)進(jìn)行理解。

圖1 核心內(nèi)容編排主線

教材編寫(xiě)基于學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)情境性，在學(xué)生已有的感性經(jīng)驗(yàn)上展開(kāi)知識(shí)的學(xué)習(xí)，具有啟發(fā)性。例如：“想象你再半夜起床，在去廚房的路上，你的腳趾被碰到，你立刻就知道發(fā)生了什么事，是不是在你大叫之前？一種沖動(dòng)是由刺激引起的，例如觸碰或巨響，它會(huì)使人跳起來(lái)?！崩靡恍┥罨那榫?，可以很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加教材的可讀性。注重核心概念的理解和應(yīng)用，教材中的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)都進(jìn)行了加黑加粗和黃底處理，非常明顯和突出，有利于學(xué)生把握核心概念的定義和內(nèi)涵。

2.圖文結(jié)合，利于理解

根據(jù)梅耶所提出的雙通道理論，人類(lèi)存在著兩個(gè)獨(dú)立的認(rèn)知子系統(tǒng)，分別處理言語(yǔ)和非言語(yǔ)信息的表征和加工[2]。利用插圖可以有效的激發(fā)非言語(yǔ)信息處理系統(tǒng)，從而幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。根據(jù)梅耶對(duì)插圖的功能分類(lèi)，本部分內(nèi)容所具有的插圖多為表征性插圖，有助于事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)的學(xué)習(xí)。

美國(guó)教材的插圖具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)。第一，插圖的色彩鮮艷、清晰，如神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)示意圖，細(xì)胞核、樹(shù)突、軸突、神經(jīng)鞘等都清晰可見(jiàn)。清晰的插圖可以為學(xué)生提供直觀感受，豐富學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同時(shí)也極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二，插圖與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。例如，興奮在神經(jīng)元內(nèi)的傳導(dǎo)示意圖，形象生動(dòng)的將Na+和K+在不同時(shí)期的流向表示出來(lái)，幫助學(xué)生理解細(xì)胞內(nèi)外的電位差產(chǎn)生的原因是Na+和K+的流動(dòng)所產(chǎn)生的，其本質(zhì)是興奮促使蛋白質(zhì)通道的改變。第三，插圖在頁(yè)面所占篇幅較大，插圖越大，更能吸引學(xué)生的注意力，同時(shí)也可使內(nèi)容表達(dá)更為清晰。如興奮在神經(jīng)元內(nèi)的傳導(dǎo)示意圖就占據(jù)頁(yè)面1/2，神經(jīng)遞質(zhì)的傳導(dǎo)更是占據(jù)了一頁(yè)的篇幅。第四，插圖所包含知識(shí)具有較高的準(zhǔn)確性，有利于學(xué)生攻克難點(diǎn)，促進(jìn)理解。如反射示意圖，準(zhǔn)確的將反射的整個(gè)過(guò)程、神經(jīng)節(jié)的位置、前后根等。

3.以史為例，培養(yǎng)思維

生物科學(xué)史是生物科學(xué)發(fā)生和發(fā)展的一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，具有重要的科學(xué)教育價(jià)值和人文教育價(jià)值，為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)提供了有力素材[3]。美國(guó)教材通過(guò)提供時(shí)間軸，來(lái)表明關(guān)于相關(guān)知識(shí)的重大歷史事件，促使學(xué)生對(duì)相關(guān)歷史具有深刻了解。學(xué)生借助時(shí)間可以了解到知識(shí)具有其傳承性，是一代代人不斷探索進(jìn)行積累得到的，從而培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。

歷史事件的選取具有一定的創(chuàng)新性和趣味性，如公元前2000年，古代外科醫(yī)生使用青銅工具在頭骨上鉆洞，公元前300年，人類(lèi)進(jìn)行了第一次解剖等。通過(guò)一些創(chuàng)新性的歷史事件，可以激發(fā)學(xué)生打破傳統(tǒng)的思想禁錮，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新。教師在課堂教學(xué)時(shí)要注意將科學(xué)理論與社會(huì)、文化相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)科學(xué)是文化的內(nèi)在組成部分，利用科學(xué)史搭建科學(xué)與社會(huì)、文化之間的橋梁。

4.旁欄聚焦，把握重點(diǎn)

旁欄的設(shè)置在一定程度上體現(xiàn)了STS教育理念，注重學(xué)生對(duì)重點(diǎn)概念和關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)的掌握，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，重視學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，有利于學(xué)生生物核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。如“本節(jié)預(yù)覽”，包括“核心問(wèn)題”、“復(fù)習(xí)詞匯”和“重點(diǎn)術(shù)語(yǔ)”，主要是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行提示，便于學(xué)生課前預(yù)習(xí)。“生物的相關(guān)職業(yè)”中提到了腦電圖技術(shù)人員的工作和培養(yǎng)方案。

5.教學(xué)建議

美國(guó)教材中有些內(nèi)容是人教版教材中所缺乏的，可以適當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生向外延伸，補(bǔ)充一部分內(nèi)容，從而使學(xué)生的知識(shí)面更廣，如增加“去極化”、“閥值”等內(nèi)容。在教學(xué)中可以借鑒美國(guó)教材中的插圖，幫助學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，如利用神經(jīng)遞質(zhì)的傳導(dǎo)示意圖講述神經(jīng)元之間的傳導(dǎo)過(guò)程可以使學(xué)生更直觀的觀察到整個(gè)過(guò)程，便于學(xué)生理解電信號(hào)→化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。美國(guó)教材更適用于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)較好或興趣濃厚的學(xué)生可以將其視為一種課堂學(xué)習(xí)之外的資料補(bǔ)充。