中美教材“分子與細胞”部分中活動內容的比較研究

張松　朱家華　李云云　崔鴻

摘要：“分子與細胞”是高中生物課程中的必修內容，教材中的學生活動是培養學生的科學探究素養的主要內容。研究選擇中美教材“分子與細胞”部分中活動內容進行比較，發現教材中的學生活動設計應當精選內容、遵循學生的認知規律。

關鍵詞：教材；分子與細胞；活動；比較

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

《科學發現者——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教材。本研究選取該套教材中的“分子與細胞”內容與人民教育出版社2007年出版的普通高中課程標準實驗教科書《生物1 分子與細胞》（以下簡稱人教版《分子與細胞》）比較，擬探明兩套教材中的“分子與細胞”內容中活動設計的形式及特點，立足《普通高中生物學課程標準（2017年版）》的時代背影，為教材編寫中的活動設計提供參考。

一、中美高中生物教材中“分子與細胞”的主要內容

依據2003年版高中生物課程標準的要求，人教版《分子與細胞》教科書內容圍繞“細胞是基本的生命系統”這一主線展開[1]，共設置了走進細胞、組成細胞的分子、細胞的基本結構、細胞的物質輸入和輸出、細胞的能量供應和利用、細胞的生命歷程6章內容。美國高中生物教材《生命的動力》的“分子與細胞”部分內容包括組成細胞的分子、細胞的基本結構、物質的跨膜運輸及細胞周期、細胞的能量供應和利用4章內容，主要在于闡明細胞是生物體形態結構和生命活動的基本單位[2]。

人教版《分子與細胞》和美國《生命的動力》的“分子與細胞”部分涉及的內容各有特色。《生命的動力》注重對知識進行整合。例如，在“細胞的分子”部分注重與化學的綜合，書中分布了溶液、混合物、化合物、化合鍵、原子等內容。反觀《生命的動力》系列教材，則呈現高知識深度的特點，強調對學習者學習效果的要求，例如，在“暗反應”內容中，講解了卡爾文循環機理，而在“光反應”內容中，則涉及了電子傳遞鏈、電子再儲備等知識。相較而言，人教版《分子與細胞》教材還更加注重內容的邏輯層次清楚，追求知識體系的全面性，再例如，該版本教材在呈現“細胞的生命歷程”內容時，系統全面地介紹了細胞的整個生命歷程，從細胞的增殖，講述到細胞的分化、衰老、凋亡，以及細胞的癌變。

二、中美高中生物教材中“分子細胞”部分活動內容的比較分析

活動是能動的對現實世界進行實踐改造的過程。在教學中，有效地開展活動可以促進學生實踐創新能力的提升。在一個結構合理的教學活動中，學生不僅可以主動參與學習，并且能夠發展動手能力和觀察能力，能夠培養問題解決能力，樹立實事求是的科學態度，發展科學思維，提高生物學學科核心素養。

本研究立足活動類型、活動內容、活動內容結構，對兩套教材進行了比較研究。

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

在“分子與細胞”部分，中美兩套教材都設計了目標明確、形式多樣的學生活動。人教版教材中，有培養經驗方法的活動，如實驗、探究等，也有培養思維方法的活動，如資料分析、技能訓練、模型建構等[3]。而在美國《生命的動力》教材中，方法訓練和思維培養則貫穿融合于實驗中，此外，教材還注重將信息技術工具運用于學生的學習活動當中。

具體來說，人教版《分子與細胞》教科書以“實驗”版塊為載體，塑造學生的操作能力、觀察能力；以“探究”版塊為載體，培養學生的科學探究能力；以“模型建構”版塊為載體，促進學生發展建模能力；以“資料分析”版塊為載體，提高學生的信息處理能力；通過“資料搜集和分析”版塊進一步提升信息運算能力；通過“思考與討論”版塊培養思維表達能力；立足“技能訓練”版塊訓練過程技能；立足“問題探討”版塊培養學生的問題解決意識。

《生命的動力》教材的活動類型相對較少。教材設置“技能實驗”，通過解釋科學圖示、解釋數據、運用數學工具、從事因果推斷、獲取信息、得出結論等環節，培養學生的理性思維。教材的“迷你實驗”中，內容分概念運用、模型構建、實驗、測量、預測等多種類型，內容與生活實際關聯，可以有效激發學生學習興趣。教材設置“實驗設計”、“調查實驗”、“網絡生物實驗”旨在培養學生的自主探究能力和動手能力，并引導學生運用信息技術進行基于網絡的學習交流。

2.活動內容。研究中，以“細胞的分子組成”為邏輯主線，對細胞的結構、代謝、增殖、分化、衰老和凋亡六個部分，圍繞教材中學生活動的內容梳理，結果如表2。

在“細胞的分子組成”相關內容中，人教版《分子與細胞》主要圍繞組成細胞的重要化合物設計實驗；《生命的動力》則兼顧物理化學綜合的內容。在“細胞的結構”內容中，人教版《分子與細胞》圍繞解讀細胞結構的各個部分均設計了一定的學生活動；美國《生命的動力》教材則設計了2個實驗、4個探究活動，對生的實驗操作能力、實驗設計能力有更高水平的要求。由此可看出，兩套教材雖然在學生活動內容上大致相似，但是《生命的動力》的實驗活動尤為豐富，同時注重引導學生思考現代科技與現實生活的結合。在“細胞的增殖”部分，兩套教材的內容則十分相似。在“細胞的分化、衰老和凋亡”部分，人教版教科書相對更關注社會熱點。

3.活動內容結構。兩套教材在學生活動的組織結構上各具特色。人教版教科書的學生活動在內容組織上同質性較強，重視對科學探究基本過程的塑造。美國教材則較為關注如何培養學生科學方法、建立學生的科學思維，活動的組織結構相對多樣化。

以人教版《分子與細胞》中“實驗”和“探究”的組織結構為例。其基本架構如下：

實驗：實驗原理→目的要求→材料用具→方法步驟→結論或討論。

探究：提出問題→做出假設→設計實驗→進行實驗→分析結果→結論和應用→表達和交流。

以美國《生命的動力》中“實驗設計”、“技能實驗”的組織結構為例。其基本架構分別如下：

實驗設計：實驗準備（問題→做出假設→目標→實驗器材→安全警示→技能手冊）→實驗設計（方案→修正方案）→分析與結論（描述結果→檢驗假說→分析數據→因果推斷→誤差分析）。

技能實驗：某項技能→解決問題→理性思維。

三、啟示和建議

（一）立足核心素養，精選內容設計學生活動

活動教學是開展生物學科教學的重要方式。教科書在編寫和修訂時，應當注意活動內容的篩選與優化，突出對學生科學探究、科學思維學科核心素養的培養，秉持適于開展、易于開展、必要開展等原則，進一步對活動進行設計。在人教版《分子與細胞》教科書中，學生活動的數量較多、類型豐富，但是存在與實際教學和課時安排不對稱的情況，某些內容的學生活動設計偏多。例如，在“酶的學習”中，設計了資料分析“關于酶本質的探索”、實驗“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”，教學任務相對較多，不利于活動學習的充分開展。

（二）立足學生主體，活動設計應符合認知規律

教材在進行活動設計時，應立足學生主體，活動內容和形式要符合學生認知規律。人教版教科書中的“探究”、“實驗”等重視體現科學探究的基本過程。而在美國《生命的動力》教材中，活動內容更富有精細的邏輯線條，體現對學生科學思維和科學方法的培養，比如，在“實驗設計”中，安排了實驗方案、修正方案，并有針對結論的誤差分析，內容設計從學生的認知水平出發，注重培養學生的綜合能力。

參考文獻：

[1]趙占良.普通高中生物新課標教材的設計思路[J].課程·教材·教法，2004，24（12）：59.

[2]奧爾頓·比格斯，等.2008.科學發現者：生物[M].曾立，等，譯.生命的動力中冊：362.

[3]譚永平.國際視野下的人教版高中生物課程標準實驗[J].教材.課程·教材·教法，2007，27（5）：70.