中美高中生物教材中科學本質內容呈現的比較研究

吳慧　任山章

摘 要 以美國主流生物教材《生物·生命的動力》、浙科版及人教版高中生物教材為研究材料，比較和分析三類教材中的科學本質內容呈現狀況，并嘗試性地對我國生物教材的編制提出一些建議。

關鍵詞 科學本質 美國教材 教材比較

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

科學本質（Nature of science，NOS）是近年來教育改革中的熱點問題，許多國家都把科學本質觀教育納入了國家課程標準中。美國的《國家科學教育標準》中提到，從幼兒園開始，教師就要幫助學生打下基礎來更好地理解科學的本質，并且對不同年段的學生提出了不同的要求，家長、學校等也必須了解學校所講授的科學的本質。我國的《普通高中生物課程標準（實驗）》（以下簡稱《標準》）中也提出“學生通過高中生物課程的學習，將在以下各方面得到發展：獲得生物科學和技術的基礎知識……認識科學的本質……”生物學教材是課程標準在操作層面上的具體體現，應當將生物課程的教學與科學本質聯系起來，幫助學生形成完整的、當代的科學本質觀念。基于此，筆者對美國主流生物教材——《生物·生命的動力》、浙科版及人教版高中生物教材進行比較分析，并嘗試性地對我國生物教材中涉及科學本質內容的編制提出一些建議。

1 研究方法

1.1 研究依據

由于不同國家的不同的教育學家、哲學家等對于科學本質的理解并沒有達成完全一致，而許多教育改革文件中普遍強調了科學本質的10個方面（表1）。因此，下面根據這十個方面對中美高中生物教材中科學本質內容的呈現進行統計分析。

美國《新一代科學教育標準》（the Next Generation Science Standards，NGSS）中包含了8個方面的對于科學本質的基本認識，分別是：（1） 科學知識是通過多種途徑獲取的，科學研究運用多樣化的科學方法；（2） 科學知識以經驗證據為基礎；（3） 科學知識是開放的，在新的證據下不斷接受修正；（4） 科學模型、定律、原理和理論是解釋自然現象的工具；（5） 科學是一種認知途徑；（6） 科學假定在自然系統中存在某種規則和一致性；（7） 科學是一項人類共同為之奮斗的事業；（8） 科學致力于研究有關自然和物質世界的問題。本研究就是基于此科學本質的認識而開展的。

1.2 研究材料

2套國內高中生物必修教材，分別是浙科版（2005）、人教版（2007），國外教材選擇的是美國高中生物主流教材之一《生物·生命的動力》（2004），選擇分析的章節為教材中的所有章節。

1.3 賦值規則

為了便于教材間的比較，參考哈利克開發的賦值類目，對各個材料不同章節中的關于科學本質的表述進行賦值。萊德曼曾提出，對于科學本質觀的教育應是顯性的，而不應是隱性的“做中學”。因此，對科學本質的顯隱性呈現進行了區分：

3分要求：① 顯性并正確地表述科學本質。② 所表述的科學本質與相關的章節內容一致。

2分要求：① 顯性并較確切地表述科學本質；② 表述雖不完善但與相關章節內容一致。

1分要求：隱性（即能從教材中推斷出相關的科學本質觀）并且沒有與之不一致的關于科學本質的表述。0分表示：教材中沒有顯性或隱性地提到關于科學本質的內容。

-1分表示：隱性地不當地對科學本質的表述（包括表述不當或表述與材料不一致）。

-2分表示：顯性與隱性混合且不當的表述（包括表述與材料不一致或顯隱性表述相矛盾）。

-3分表述：顯性地不當地對科學本質進行表述。

2 結果與分析

教材比較的結果見表2。

2.1 科學本質內容的出現頻率比較

從完整度上來分析，可得出各版本教材涉及科學本質內容的百分比分別為：美國教材為100%、浙科版教材為60%、人教版教材為60%。美國教材完全涉及了科學本質方面的10個方面，而國內教材中關于科學本質內容的缺失率高達40%，缺失點主要在“觀察推論”“科學理論”“科學定律”這幾個方面。三類教材中“科學知識的暫定性”的表述出現頻率普遍較高，各版本教材多以生物科學知識的發現過程來進行呈現；其次為“科學知識建構的社會性”“創造力的作用”“以實驗和觀察為依據”及“理論負荷”這幾方面，其中，“科學知識建構的社會性”主要以其他科學家對于某一位科學家的理論進行質疑、重復驗證等來呈現，“創造力的作用”主要是通過科學家對細胞分裂過程的時期劃分以及對細胞膜的流動鑲嵌模型的設想來表現。值得一提的是，在“觀察與推論的區別”“科學理論”“科學定律”這三方面，美國教材中均準確并明顯地進行了表述，但是國內教材完全沒有體現。

2.2 科學本質內容顯隱性水平比較

在美國、浙科版、人教版教材所呈現的科學本質內容中，顯性呈現頻數分別：14、4、4，主要體現在“以觀察和實驗為依據”“創造力的作用”及“科學知識的暫定性”方面，如“科學家還會不斷提出新的假說來解釋觀察到的現象，對此也不必驚奇，因為根據新的證據或觀點來不斷地修改理論正是科學的本質”。而完全顯性呈現科學本質內容的頻數分別是：5、0、0。由此可見，國內教材中關于科學本質的表述還遠遠不夠明確；除去0分外（分別計0、4、4）各教材隱性表述內容所占百分比分別是：57.6%、77.8%、86.7%。可見三類教材中科學本質的表述多為隱性。

2.3 科學本質內容表述準確情況比較

從總分上來看，美國教材得分高于浙科版和人教版教材，不僅僅是因為美國教材所呈現的科學本質內容比較完整，更重要的是美國教材對于許多科學本質內容的描述比較準確，3分、2分的得分頻率較高。然而，在關于“科學方法”的謬誤方面，美國教材出現了顯性表述矛盾的現象，在第一章要點中明確提出“科學家運用各種科學方法來研究和解決問題，但并不是每次的研究都需要用到所有的方法，而且各種方法的使用次序也不是固定不變的”，而在技能手冊中又提到“生物學家的研究過程通常是先提出問題，再作出假設，驗證假設，最后得出結論來解釋自然事件和現象”，假設、實驗等都是科學研究方法，前后內容明顯產生了矛盾。在浙科版教材中也出現了這種顯性表述不當的現象。

基于以上的比較分析，對我國教材中科學本質內容的編制提出的建議有：① 應在《標準》中明確科學本質的內涵。雖然《標準》中提出要幫助學生理解科學的本質，但是并沒有闡明科學本質的具體內涵，以至于教材編寫者及一線教師不知道該在哪塊教學內容中具體滲透什么樣的科學本質觀，而美國的NGSS中要求將科學本質滲透到學生的學習中去，并提出了學生的預期表現以評價學生科學本質觀的水平，操作性更強。② 教材中應該完整、顯性地呈現相關的科學本質內容。從比較來看，國內教材完全沒有做到這一點，教材中大多數是知識的講解及其應用內容，而較少涉及到知識建構的社會性及理論、定律等本質內容，并且，知識的暫定性、理論負荷等方面只能依靠隱性的推斷，這容易誤導學生認為科學知識就是絕對的確定的真理，只要去探索就一定能有發現而忽略了探索者本身應具有豐富的理論知識、堅定的信念等。同時，《標準》中常常提到要幫助學生理解生物科學、技術和社會的相互關系，但是，在國內教材中卻只有生物科學對社會的作用而鮮有社會文化、不同領域對于生物科學的影響。③ 應改變菜單式的科學探究活動的安排，增加動態的科學探究，盡管各國一直倡導要培養學生的創新思維，但是在教科書中卻常常出現按部就班的所謂的科學探究的一般過程等內容，這會讓學生看不到科學發展的真正過程并陷入思維定式，認為科學探究只有一種確定的過程——觀察、提問、假設、實驗、收集證據獲得結論，同時也不利于科學本身的發展。

參考文獻：

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