中美兩國兩版高中生物學教材“科學圖示”比較

馬燕+沈浩寧

摘 要 美國高中教材《Biology》（Prentice Hall）和中國人教版高中《生物》必修教材都有大量展示科學概念和科學事實的科學圖示。比較了這兩種教材中科學圖示的內容主題、種類和圖示描述，并結合比較結果對中學生物教學提出意見。

關鍵詞 教材比較 科學圖示 人教版

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

科學圖示將科學知識（包括科學概念、科學現象及科學原理）通過各種圖示（包括實物圖、表格、示意圖、概念圖、流程圖、網絡圖等）巧妙、精簡地表現出來。形象直觀的科學圖示能激發學生的想象，使枯燥的理論知識變得生動，在生物教學中涉及到自然界形形色色的生物，因此科學圖示的使用尤為重要。

2002年，霍爾版Prentice Hall出版發行了高中理科教材《Biology》。2004年，我國人教版普通高中生物課程標準實驗教材《生物》（必修1、2、3和選修1、2、3）出版，2007年出版了修訂版教材。這兩本教材中都插入了大量的科學圖示，本文將對該兩種教材（以下簡稱“霍爾版教材”和“人教版教材”）中的科學圖示進行比較，并結合比較結果對中學生物教學提出意見。

1 科學圖示的內容主題

霍爾版教材和人教版教材中科學圖示的內容主題都包括以下5個方面。

1.1 新知識的引入

人教版教材和霍爾版教材都呈現出了從大到小逐級展開的結構模式：

霍爾版教材結構是“章”、“單元”和“節”；人教版教材以主題為單位分類，每冊教材中展現出圍繞主題的“章”和“節”結構模式。

兩本教材中每單元、每章、每節的開篇都以大篇幅的插圖配套簡介的文字或問題來引入新章節的學習。

如霍爾版教材“生命的本質”單元的開頭，配以色彩斑斕的海洋生物照片，并配上了“從幾內亞的海岸綿延出來的大海是許多種生物的家園。小鱸魚優雅的穿梭在礁石和珊瑚中……”這樣令人驚嘆的美景和細致的描寫有利于喚起學生對自然美的向往及對學習內容的興趣。

人教版教材中通常以問題探討開始新一節的學習，如必修一中“細胞膜—系統的邊界”這一節開頭插入了一張光鏡下未經染色的動物細胞，并提出了如何區分顯微鏡視野中的氣泡和細胞，光學顯微鏡下能看見細胞膜嗎？通過問題的設置導入新內容的學習。

1.2 概念解釋

解釋概念的科學圖示在兩本教材中占比重都比較多。對一些比較抽象的概念，教材在編排時都會結合科學圖示進行講解。

如霍爾版教材中講解伴性遺傳時，通過展示紅綠色盲癥患者的遺傳圖解解釋了為什么男性更容易患位于基因X性染色體上的遺傳病的原因。人教版教材在講解氨基酸分子相互結合的方式時，插入了一張氨基酸脫水縮合的示意圖，更加形象的闡明了一些抽象的知識。

1.3 “實驗”欄目

實驗是生物學不可缺少的一部分。在霍爾版教材中實驗分為迷你實驗、實驗設計和探究活動三個部分。每個實驗都會配有相應的圖示、表格、模型或各種示意圖等等。激發了學生科學探究的靈感，幫助規范學生實驗操作，培養學生基本的科學探究技能以及解決問題的能力。

人教版教材中實驗部分包括迷你實驗，探究活動兩個部分。但是每個實驗配的圖示較少，多以呈現結果的形式出現以引發思考，實驗過程和注意點主要以語言直接陳述，在人教版教材中“實驗”欄目主要服務于知識點的掌握。

1.4 STS欄目

霍爾版教材中有“Issues In Biology”欄目，介紹了一些生物學中和生活、社會緊密管理的話題。另外還設置了“Technology & Society”欄目介紹了生物學技術在生活中的應用。人教版版教材中同樣設置了“生物與社會的聯系”“生物與生活的聯系”和“科學·技術·社會”欄目。每個欄目中有很多主題，并且依據主題搭配相應的圖示。STS欄目包含大量的科學技術內容，一些學生熟悉的語言結合大量簡單的圖片可以使復雜的問題簡單化。同時大量的圖片也能激發學生對于科學、技術與社會關系的思考。

如人教版教材在《必修2·遺傳與進化》中第三章的“科學·技術·社會”欄目中介紹了DNA指紋技術，通過插入一張DNA指紋圖在刑事案件中的應用結果，讓學生對這種技術有了很直接的了解。

1.5 “與生物學相關的職業”欄目

霍爾版教材共列了10個與生物學相關的職業，在欄目的右上角都配有工作場景或工作人員的工作照。人教版教材共列了7個與生物學相關的職業，同樣都配有工作場景或工作人員的工作照。兩本教材中照片環境都比較優美，工作人員衣著端莊、氣質優雅，也注意男女比例的平衡，對學生的未來起到比較好的引導作用。但人教版教材中涉及到的職業能力需求相對都比較高，學歷層次比較高。建議可以豐富職業層次，面向全體學生。

除了以上5個共同的內容主題，霍爾版教材在“生物學和歷史”欄目中采用時間軸圖示表示歷史進程，并在其上方標注了和章節內容相關的生物學發展史中有重大轉折意義的事件及發生時間。在人教版教材中則沒有這種時間軸圖示。

最后，霍爾版教材在每一章節的“復習指南”欄目都采用了概念圖的復習方式。該欄目由三個部分組成：首先是復習每一節的關鍵詞；然后是對每一節的詞匯總結；最后是概念圖的填寫，通過完成一個精煉的圖示，不僅可以對章節內容進行一個小結，也可以開闊人的思維，激發人的思考和想象。

在人教版教材中，部分章節的課后練習中會需要填寫概念圖，但是占比較小并且較容易被忽略。

2 科學圖示的簡介

簡介是科學圖示很重要的一部分，精練的簡介可以增強教材的可讀性并有利于滲透教育思想。兩版教材中科學圖示簡介區別較大。

霍爾版教材的圖示簡介會配上一段介紹或者是講述照片背后的小故事，不僅可以幫助學生理解教材內容，也能夠形象地傳達編者的各種教育思想，如環境教育、STS等理念，增強學生的社會意識和社會責任。在“日常生活中的生物”這一節，霍爾版教材配了一副接受治療的寵物狗的照片，并附上“生物學領域獲得的進步不僅意味著你和你家人的健康得到了保障，你的寵物也是。那么你還能舉出生物學在健康管理領域有哪些貢獻呢？”通過這樣的簡介，學生能夠意識到生物學應用的廣泛并且關注生物學與生物的關系，加深了學生對科學知識的理解，也開闊了眼界和思維，滿足了學生多樣化的發展要求。

而人教版教材的科學圖示簡介僅是一個標題，缺少對圖示背景的介紹和挖掘，只是配合知識點的教學，比較難表達編者的一些教育思想。

3 科學圖示的種類

通過初步統計，中美教材中科學圖示的種類和數量差別較大。

霍爾版教材含有豐富多樣的圖示。圖形、表格、示意圖、實物圖、概念圖、流程圖、網絡圖等各種形式的圖示無處不在，同時圖示中涉及的生物種類也十分豐富。例如在“生物的特征”一節，就例舉了甲殼蟲、貓、水螅、蝴蝶、變色龍和知更鳥的例子和圖示來講解生物的特征。各種精美的圖示和科學的講解從不同角度輔助教學并且能夠使學生領略到物種的多樣性和普遍性，在不知不覺中熏陶了學生的生物科學素養。

而在人教版教材中科學圖示的種類和數量較少。針對一個知識點，通常只會配一幅圖，多以圖形、示意圖、概念圖和實物圖為主。整套教材主要以語言敘述為主，因此趣味性和可讀性會稍遜于霍爾版教材。

4 對中學生物教學的啟示

深刻、細膩、富有創意的科學圖示有利于激發學生學習興趣，幫助學生理解知識。霍爾版和人教版兩版高中生物學教材中科學圖示的差異，對一線教師在生物學教學中科學合理地使用科學圖示有積極的啟示作用。

（1） 使用鮮亮的科學圖示。

教學中使用色彩鮮亮真實、生活化的科學圖示，緊密聯系教材內容，有利于學生積極主動地學習。

（2） 使用聯系時代背景，體現社會特色的科學圖示。

霍爾版教材內容主題選用的科學圖示案例大多以自然景觀、風土人情、歷史事實和社會背景為題材，同時也緊跟時代變化，將生物學的學科知識與國際上最先進的科學技術聯系起來，加深學生對知識的深化，促進了學生對科技發展對生物學發展作用的理解，拓寬了學生的國際視野。因此在生物學教學中，教師可以輔助以符合當代時代背景、聯系學生生活實際、體現我國特色的科學圖示，增強學生對自己國家和最新時事的了解，同時促進學生的主動學習。

（3） 結合教學內容選擇科學圖示種類。

不同種類的科學圖示有不同的作用，如實物圖有利于學生了解研究對象的真實形狀，流程圖可以直觀展示實驗步驟，網絡圖有助于學生了解研究對象之間的關系。因此，在教學中，如果教師結合教材知識，選擇合適的科學圖示進行教學，則會有事半功倍的教學效果。

參考文獻：

[1] 丁杰，李高峰.美國高中教材《生物·生命的動力》的科學圖示[J].生物學教學，2011，36（11）：15-18.

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