基于教學設計的多版本新教材對比分析和使用建議
——以“光合作用”為例

廣東 阮春秋

教師要想有效實現從“教教材”到“用教材教”的轉變，就必須有意識地參考不同版本的教材，整合不同版本教材的最優部分從而優化自己的教學設計。“光合作用”是學生必須掌握的基本知識，也是高考的高頻考點，筆者通過對六個版本高中生物學新教材的分析，著重從情境導入、綠葉中色素的提取和分離、葉綠體的功能和結構、光合作用的原理和應用、影響光合作用的因素五個方面分析不同版本新教材，選取各個版本在某一部分的最優設計，進而從整體優化課堂教學設計，達到促進學生深度學習的目的。

1.問題提出

教材是教師實現教學目標的重要載體，教師只有研究好教材，才能結合教材的學科邏輯和學生的認知邏輯設計合理的教學邏輯。隨著基礎教育改革的不斷深化，全國教材實現了“一標多本”的格局。本文以“光合作用”為例 ， 從生物學課堂教學設計的情境導入和主要內容出發，探討如何有效對比、分析、整合及利用不同版本高中生物學新教材[人民教育出版社(簡稱“人教版”)、浙江科學技術出版社(簡稱“浙科版”)、江蘇鳳凰教育出版社(簡稱“蘇教版”)、北京師范大學出版社(簡稱“北師大版”)、上海科學技術出版社(簡稱“滬科版”)、上海科技教育出版社(簡稱“滬教版”)]開展教學。

2.對比分析的內容及使用建議

“光合作用”對應《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》)的要求為“細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發生在細胞的特定區域；說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能”。對應的教學提示、學業要求分別是提取和分離葉綠體中的色素；探究不同環境因素對光合作用的影響;從物質與能量視角，探索光合作用，闡明細胞生命活動過程中貫穿著物質與能量的變化(生命觀念、科學思維、科學探究)，要求學生掌握綠葉中色素的提取和分離、葉綠體的功能和結構、光合作用的原理和應用、影響光合作用的因素等。在教學內容的編寫方面，六版新教材都能體現《課程標準》的內容和要求，但在重要概念的呈現方式和處理策略上還是存在比較大的差異。教師應該根據學情及自己對《課程標準》的理解來整合不同版本教材中的相關內容，以達到完成最優教學設計的目的。

2.1 情境導入

有效的教學情境能夠激發學生的好奇心和求知欲，點燃學生的學習熱情，使學生形成良好的求知心理，從而使學生主動參與對所學知識的探索發現和認識過程，體驗學習的樂趣。不同版本新教材的情境導入不盡相同，除人教版明確為“問題探討”外，其他版本教材沒有明確的名稱(表1)。

2.1.1 對比分析

表1 六種版本新教材“光合作用”情境導入對比

續表

2.1.2 使用建議

不同版本新教材的導入特點不一：從德育滲透的角度分析，北師大版和滬教版分別滲透科技自信、文化自信，具有良好的德育效果；人教版情境素材的選擇貼近生產生活，設問也清晰指向教學目標；浙科版、蘇教版、滬科版的情境導入較直接。建議其他版本教材使用者可以采用人教版情境素材導入，在問題設計上可以滲透科技自信和文化自信的德育教育。

2.2 綠葉中色素的提取和分離

2.2.1 對比分析

六種版本新教材都依據《課程標準》的要求設置了“綠葉中色素的提取和分離”實驗。分析如表2。

表2 六種版本新教材欄目名稱、實驗主題名稱、實驗內容對比

在實驗思路方面，人教版、北師大版、滬科版等呈現得最清晰，一般包括以下幾個步驟：實驗目標→實驗原理→材料用具→實驗步驟→結果分析、討論等；蘇教版則呈現得較簡潔。

2.2.2 使用建議

依據《課程標準》中的內容要求，各個版本中的實驗主題名稱大同小異。色素分離原理是一個教學難點，學生往往很難理解，建議采用滬科版的“不同色素在有機溶劑中的溶解度不同，在吸附載體上的吸附能力不同，因此，不同色素隨著有機溶劑在吸附載體上擴散的速率也就不同，這樣就可將它們彼此分離。” 該解釋涉及化學分配系知識，能夠清楚闡述色素分離原理；實驗的分級上，各個版本的實驗都是鑒別實驗，目的就是鑒別實驗材料中色素的種類和相對含量的多少；實驗的質和量方面，建議采用滬科版的定性和定量相結合的方式進行實驗，除了其他版本都具有色素的分離和提取外，滬科版教材增加了定量實驗部分，即葉綠素含量測定，在一定的實驗條件下，在分光光度計中分別測定植物各部位色素提取液在665 nm、649 nm波長處的吸光度(A)，依據相應公式，計算出葉綠素a 、葉綠素b單獨濃度以及總葉綠素濃度。

2.3 葉綠體的功能和結構

2.3.1 對比分析

由于葉綠體的結構和功能在細胞器一節已經有所介紹，因此，不同版本教材對這部分知識的處理差異很大。下面從葉綠體電鏡照片、葉綠體的結構模式圖、葉綠體色素的吸收光譜及特點(表3)三方面進行比較。

表3 六種版本新教材葉綠體的功能和結構對比

2.3.2 使用建議

通過分析，可以發現滬教版、北師大版、蘇教版既沒有葉綠體電鏡照片也沒有葉綠體的結構模式圖；人教版和滬科版兩者都有，且相比較而言，滬科版呈現得更加詳細，建議其他版本的教材使用者采用滬科版的相關內容。葉綠體色素的吸收光譜，雖然在六種版本新教材中都有采用，但圖示的直觀性、美觀度等差異較大：浙科版、北師大版比較簡潔；滬科版、滬教版、蘇教版橫坐標顯示出不同納米波長光的顏色，但縱坐標呈現得比較簡潔。綜合分析，建議其他版本的教材使用者采用人教版的圖示，不同的顏色代表不同波長的光，縱坐標清晰地顯示出其所代表的含義，且有數值。

2.4 光合作用的原理和應用

2.4.1 對比分析

光合作用的原理和應用是本節知識的重點和難點，六種版本新教材在這部分的闡述差別較大。現從光合作用發現的科學史、光合作用第二階段名稱、光反應示意圖、碳(暗)反應示意圖、光合作用示意圖、化能合成作用等方面進行分析(表4)。

表4 六種版本新教材光合作用的原理和應用對比分析

2.4.2 使用建議

生物科學史蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學世界觀、科學精神和科學態度等內容，具有很高的教育價值。除蘇教版和滬教版在正文部分介紹外，其他版本都是采用小字或者課外閱讀的方式進行介紹。考慮到本節知識的重點為光合作用的原理，因此，這部分的知識可以采用問題串式自學，也可以采用系列資料重組呈現的方式，遵循科學發現史來逐步揭示光合作用原理的完整過程。關于光合作用第二階段的名稱在不同版本的教材中有差異，碳反應這一名稱能夠反映生物化學反應的實質且與大學教材名稱一致。光合作用的原理比較微觀和抽象，采取豐富、翔實、形象化的圖示或示意圖能夠有效幫助學生突破難點、掌握重點。六種版本的新教材中，北師大版在光反應、碳反應、光合作用都有示意圖呈現，人教版只呈現光合作用過程的示意圖，其他版本教材不同程度地呈現三者示意圖。建議教師進行教學設計時采用北師大版的“光反應示意圖”、滬科版的“碳反應示意圖”和人教版的“光合作用過程的示意圖”，拓展使用浙科版的“光合產物在植物細胞中的利用”圖解。借助圖示適當地拓展光合作用相關知識，有助于學生深刻、全面理解對應內容。人教版和蘇教版都有介紹化能合成作用，蘇教版詳細介紹化能合成過程中反應式和能量轉換過程，建議其他版本教材使用者采用。

2.5 影響光合作用的因素

2.5.1 對比分析

植物的光合作用受到內因和外因的共同作用。內因主要是植物的遺傳特性，包括光合作用色素等。外因主要是光照和二氧化碳濃度等。現對不同版本教材從影響光合作用的內因、外因等方面進行分析(表5)。

表5 六種版本新教材影響光合作用內因、外因的對比分析

2.5.2 使用建議

通過上述對比分析可知，六種版本新教材中只有北師大版對光合作用的內因進行了分析，建議其他版本的使用者可以對陽生植物和陰生植物的功能差異進行分析，從結構與功能相適應的生命觀念視角進一步分析它們的結構差異，進而總結影響光合作用的內因。不同版本的新教材基本都在分析光照、CO2濃度、溫度、無機鹽等外因對光合作用的影響，建議教師進行教學設計的時候，可以先單獨分析一種因素對光合作用的影響，再分析多種因素同時作用對光合作用的影響，同時借助探究實驗，驗證光照強度、光質對光合作用的影響。