新版高中生物學《遺傳與進化》教科書比較研究

董佳瑩 彭靜靜 宋以梅 朱家華

摘要對新版人教版和上海科教版發行的普通高中生物學《必修2·遺傳與進化》教科書進行比較研究，運用數學模型計算兩套教科書的難度，在定量研究的基礎上，選取章首頁、習題設置、欄目設置作為定性研究內容，探討兩套教科書的特點。基于研究結果，對一線教學提出建議：教學過程應更多地體現知識的應用性，提升學生問題解決的能力；發揮教科書欄目作用，充分挖掘網絡資源；強調知識的綜合性，建立主動探究的觀念等。

關鍵詞 高中生物學 教科書 遺傳與進化 比較研究 教科書難度

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

教科書是教師和學生開展教學活動的主要工具，也是課程目標和內容的具體體現，在中小學課堂教學中起著重要作用。2019年新版教科書陸續發行并投入使用，對不同出版社的教科書進行比較，有助于教師更好地選擇、使用新版生物學教科書。

1研究對象與方法

1.1研究對象

選取了人民教育出版社和上海科技教育出版社先后于2019年6月、2020年1月出版的《必修2·遺傳與進化》高中生物學教科書作為研究對象。人民教育出版社版本（以下簡稱“人教版”）在全國高中生物學課堂中最為普及，極具代表性。上海科技教育出版社版本（以下簡稱“上海科教版”）作為經典的國家教材委員會審定高中生物學教科書之一，歷來備受矚目，具有較高的研究價值。

1.2研究方法

研究包括定量研究和定性研究兩個環節。在定量研究中，依據安德森的知識分類理論和布盧姆教育目標分類理論，選用全國教育科學規劃國家重點課題“中小學理科教材難度國際比較研究”的“初中科學教材比較研究”子課題研發的教科書難度評估工具，對教科書的正文、習題進行難度值計算、比較。在定性研究部分，對兩套教科書的章首頁、欄目設置、習題設置三個方面進行了比較分析。

2研究結果與分析

2.1兩套教科書難度比較

2.1.1總難度比較結果

本研究中的教科書難度是指排除了授課時間等因素的教科書文本的靜態難度。廣度和深度是影響教科書文本難度的兩個主要因素。廣度指教科書內容所涉及的范圍，可用知識點的數量來衡量；本研究通過從不同維度統計對應內容的分布頻數來計算。難度指教科書中某內容對學習水平要求的高低，具體表現為知識點的思維深度、認知水平、技能操作復雜度等；本研究將布盧姆教育目標關于認知過程的六個維度分為識記、理解、應用（包括分析、評價、創造）3個等級，分別賦1-3分，同時由兩位已具備較高一致性的評分者進行內容賦分，累加賦分之和即為教科書難度。

研究結果顯示，人教版正文廣度值為430，難度為756；習題廣度值為235，難度為397。上海科教版正文廣度值為396，難度為701；習題廣度值為148，難度為279。為了更好地體現正文難度和習題難度之間的數量關系，研究用正文部分（不包括欄目、插圖）、習題部分所占頁面比例進行加權計算。加權計算后，人教版正文難度為173.88，習題難度為305.69；上海科教版正文難度154.22，習題難度217.62。根據加權計算結果，得出人教版總難度值為479.57，上海科教版總難度值為371.84。經比較發現，人教版整體難度大于上海科教版，二者在習題難度上有著明顯差異。

2.1.2正文、習題難度比較結果

在兩套教科書難度和廣度研究的基礎上，對正文和習題從知識維度和認知維度計算難度和廣度，具體結果見表1。

由比較結果發現：①兩套教科書的正文部分在知識維度和認知維度上的設計差異不大。事實性知識數量最多，概念性知識和程序性知識較少；從認知維度來看，達到理解層次的知識點所占的比例最大，而回憶性知識和應用性知識在教科書中體現的不多。②習題比較部分，兩套教科書中概念性知識的難度值均最大、程序性知識的難度值均最小，其中，上海科教版的程序性知識的難度和廣度大約是人教版的兩倍；從認知維度來看，理解性知識在兩套教科書中涉及數量最多也最難。

2.1.3一、二級概念難度比較結果

為進一步對比兩版教科書的內容差異，研究以《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中關于“遺傳與進化”模塊的兩個一級概念（即“大概念”）為依據，對各版本教科書在每個一級概念上的難度表現進行了比較研究。

《課程標準》對2個一級概念的表述分別為：一級概念①是“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”；一級概念②是“生物的多樣性和適應性是進化的結果”。人教版的一級概念①知識點的廣度值為359，難度值為635；上海科教版的一級概念①知識點的廣度值為313，難度值為560。人教版的一級概念②知識點的廣度值為71，難度值為121；上海科教版的一級概念②知識點的廣度值為83，難度值為141。

此外，研究進一步對一級概念下屬的二級概念（即“次位概念”）進一步進行了比較研究。一級概念①包含二級概念①、二級概念②、二級概念③；一級概念②包含二級概念④、二級概念⑤，具體數值見表2。

由比較結果發現，人教版在二級概念②、二級概念③、一級概念①上廣度和難度均大于上海科教版，而在二級概念④、二級概念⑤、一級概念②上廣度和難度小于上海科教版相應部分，說明人教版在細胞水平和分子水平闡述生命延續性方面比上海科教版知識點來的要廣、深，而上海科教版則在闡明生物進化的過程與原因方面難度比人教版大。

2.2兩套教科書定性研究結果與討論

2.2.1章首頁比較

在編排形式上，兩套教科書各具特色。首先，從所占版面和篇幅來看，人教版和上海科教版各占一個版面。其次，從呈現方式上來看，人教版是以“標題”“引言”“插圖”“小詩歌”的方式呈現；上海科教版是以“標題”“插圖”“引言”“時間軸”的方式呈現。人教版設計的閃光點無疑是小詩歌了，章首頁的下方會配有一首總結性的詩歌，在引入新課的同時提升了學生的文學審美情趣，中國特有的人文底蘊與科學精神巧妙交融。上海科教版極為重視學生對科學史的學習，每章都專門插入了一條時間軸呈現豐富的科學歷史事件。

通過具體內容分析發現，人教版的標題字數一般在5-9個字，短小精悍；上海科教版標題字數一般在8-16個字，上海科教版的標題表述與課程標準中的一、二級概念表述相似，力求在標題上讓學生第一時間了解本章的重要概念。人教版各章的章首頁插圖分別為孟德爾肖像和手稿、染色體熒光成像圖、沃森和克里克發現有關DNA雙螺旋結構原始論文及DNA三維結構圖、蛋白質合成流程圖、虎、貝格爾號，圖文匹配度高。人教版引言內容靈活多樣，整體篇幅少于上海科教版，前三章分別以遺傳因子、基因、染色體為關鍵詞拋出問題串，第五章以虎的體色為例引出“變異”，而第六章則是以達爾文的蘭花研究結合我國科學家對蘭花基因測序為例，來揭示蘭花進化之謎。上海科教版各章的章首頁插圖分別為DNA雙螺旋三維模型、染色體三維圖、孟德爾與豌豆花手繪圖、變異的金光菊、生物圈，引言內容多以本章內容相關的科學史為切入點編寫，從科學家探究歷程開啟本章的學習，培養學生的生物學學科核心素養。

2.2.2習題設置比較

兩套教科書均涉及10種類型的習題（表3），人教版特有的習題類型為判斷與寫作，判斷題是每節“練習與應用”的固定題型；寫作題只涉及一道，位于第六章“復習與提高”最后一題，要求學生圍繞“基因、遺傳、變異和進化”關鍵詞寫一篇短文，這篇短文是學生學習完整本教科書的心得體會，也體現了學生對于生命本質觀的理解。上海科教版在共有題型的基礎上增加了“實驗操作”這一題型，該題型多是考查學生對經典實驗流程的回憶識記程度。

兩套教科書在習題類型和數量上呈現了3個特點：①習題種類豐富，常規題型數量居多。兩套教科書都青睞設置大量的諸如選擇、填空、簡答題等常規題型來幫助學生夯實基礎、鞏固新知。其中，上海科教版的計算題數量明顯多于人教版。②三類圖表題型突出，數量較少。上海科教版更重視學生繪制圖表與識圖能力，學生利用圖表的思維可視化功能，將抽象思維以一種直觀的形式呈現出來，使學生的邏輯思維和創造思維得到潛在發展。③兩套教科書均設有開放式習題，總數明顯少于封閉式習題。封閉式習題包括選擇、填空、判斷、繪圖表、識圖、計算、實驗操作；開放式習題包括實驗設計、簡答、概念圖、寫作、資料搜集、職業規劃。封閉式習題數量較多，這類習題答案是固定唯一的，可以快速準確地判定學生作答是否正確。那么，與封閉式習題相比，開放式習題就顯得比較“寬容”，因其答案不唯一。解決這類問題需要學生調動自身的想象能力和語言組織能力，考查學生的綜合能力。例如，“實驗設計”是“實驗操作”的更進一步，不僅僅考查學生對實驗細節的掌握水平，更考驗了學生如何將已有知識進行加工，合理設計科學探究步驟等。

2.2.3欄目設置比較

人教版設有23種欄目，種類豐富、全面，覆蓋前情提要、復習總結、探究實踐、分析討論、科學·技術·社會、科學史、職業指導。值得一提的是，人教版開設了學科交叉欄目，打破學科之間的隔閡，加強生物學科與其他學科的聯系，促進知識的遷移，強調知識的整合性、系統性。例如，第六章第一節“生物有共同祖先的證據”中有關沉積巖的小科普串連起生物學和地理學的知識。經過統計，“思考·討論”欄目的數量最多。有別于“探究·實踐”的動手操作活動，“思考·討論”更加注重概念的理解運用，要求學生運用相關知識解釋生活現象、闡發事物作用機理。

上海科教版共有18種欄目，在每章設計了一個“課題研究”欄目，位于章首頁后一個版面。教科書通過一個探究實驗、調查研究活動或模型制作活動實現任務驅動，引領全章的學習。課題研究欄目的編排形式：標題、引言、提出問題、制定并實施研究計劃、成果交流。學生需運用本章知識，并結合課外自學知識，完成此項課題研究，充分將探究學習、自主學習、合作學習有機聯系在一起。每個課題都設有幾道問題，問題內容多涉及實驗前的準備、實驗步驟、結果分析，著重培養學生科學思維和科學探究等學科核心素養。當然，課題研究欄目也與普遍社會現象緊密聯系，如第四章“探究紫外線對植物葉片的影響”的成果交流部分，要求學生就不利的環境因素對植物生長危害展開討論，樹立保護生態環境的綠色意識。

3教學啟示

3.1教學過程更多地體現知識的應用性，提升學生問題解決的能力

兩套教科書的編寫運用了大量的事實性知識、理解性知識。事實性知識是通曉一門學科或解決問題的基本要素，具有點滴性、孤立性、基礎性的特點。教師要關注要素間的聯系，幫助學生搭建完整、系統的知識體系，引導學生在解決實際問題時動用大量的程序性知識和應用性知識。教師在習題練習中多采用原始問題，讓學生的能力在真實的問題情境中得到一定的鍛煉，而不是單純地提高解題速度和講究答題數量、一味地追求正確率。教師要充分利用教科書中各類習題，實現圖表題、探究性習題、寫作題等開放式習題的價值，同時加強與其他學科的聯系，如自然科學內部交叉、人文學科的滲透等，促進學生全面發展，培養綜合性人才。

3.2發揮教科書欄目作用，充分挖掘網絡資源

教科書中適宜的欄目有利于教師對教科書邏輯的把握，有益于知識的具體化。教師通過對章首頁的解讀，可從中提煉出本章的重要概念，從整體把握本章主要內容，并且還能依據章首頁提示的設計思路，合理安排教學設計，提高教學效率。章首頁提示本章的學習內容，掀起學生強烈的學習欲望，是學生在學習過程中自如地串連新舊知識、經驗的工具。在實際的教學過程中，教師在分析所用版本教科書章首頁的同時，也應該參考其他版本教科書的章首頁內容，充分實現章首頁的導入功能。

兩套教科書中都為學生提供了自主閱讀的材料。這些資料作為課堂教學的補充，豐富了學生的知識背景，在人教版中以“相關信息”欄目呈現，上海科教版是“閱讀空間”欄目，但這些欄目在教科書中數量偏少。基于眾多不斷涌現的如大數據、云計算、人工智能等新興信息技術，教師需要充分挖掘網絡資源，培養學生的信息素養和科學素養。教師可與網絡學習平臺合作，設計以學生為中心、滿足學生多元需求的更多更高質量的在線資源，讓手中的教科書“活”起來，搭建起線上、線下混合式教學環境，來保障教學高效運行與質量。

3.3強調知識的綜合性，建立主動探究的觀念

當前信息化社會中碎片化知識隨處可見，對學生知識整合運用能力的培養日益重要。教師在教學中，要注意引導學生把課程中學到的知識運用到現實中，幫助學生發現并解決現實問題，提升學生綜合素質。批判性思維和創造性思維是全面學習的必備要素。教師要注重以跨學科整合提升學生的綜合實踐能力，在教學中有意識地將學科與學科、學科與現實生活進行有深度地融合，提倡讓學生通過實踐操作展開學習。

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