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中美教材“分子与细胞”部分中活动内容的比较研究

来源:教育教学论坛     2019-3-20 19:54:09      点击:

张松 朱家华 李云云 崔鸿

摘要:“分子与细胞”是高中生物课程中的必修内容,教材中的学生活动是培养学生的科学探究素养的主要内容。研究选择中美教材“分子与细胞”部分中活动内容进行比较,发现教材中的学生活动设计应当精选内容、遵循学生的认知规律。

关键词:教材;分子与细胞;活动;比较

中图分类号:G634 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2018)37-0206-03

《科学发现者——生物:生命的动力》(下称《生命的动力》)于2008年由浙江教育出版社出版,是由美国Alton Biggs等著、曾立等译的美国高中生物学教材。本研究选取该套教材中的“分子与细胞”内容与人民教育出版社2007年出版的普通高中课程标准实验教科书《生物1 分子与细胞》(以下简称人教版《分子与细胞》)比较,拟探明两套教材中的“分子与细胞”内容中活动设计的形式及特点,立足《普通高中生物学课程标准(2017年版)》的时代背影,为教材编写中的活动设计提供参考。

一、中美高中生物教材中“分子与细胞”的主要内容

依据2003年版高中生物课程标准的要求,人教版《分子与细胞》教科书内容围绕“细胞是基本的生命系统”这一主线展开[1],共设置了走进细胞、组成细胞的分子、细胞的基本结构、细胞的物质输入和输出、细胞的能量供应和利用、细胞的生命历程6章内容。美国高中生物教材《生命的动力》的“分子与细胞”部分内容包括组成细胞的分子、细胞的基本结构、物质的跨膜运输及细胞周期、细胞的能量供应和利用4章内容,主要在于阐明细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单位[2]。

人教版《分子与细胞》和美国《生命的动力》的“分子与细胞”部分涉及的内容各有特色。《生命的动力》注重对知识进行整合。例如,在“细胞的分子”部分注重与化学的综合,书中分布了溶液、混合物、化合物、化合键、原子等内容。反观《生命的动力》系列教材,则呈现高知识深度的特点,强调对学习者学习效果的要求,例如,在“暗反应”内容中,讲解了卡尔文循环机理,而在“光反应”内容中,则涉及了电子傳递链、电子再储备等知识。相较而言,人教版《分子与细胞》教材还更加注重内容的逻辑层次清楚,追求知识体系的全面性,再例如,该版本教材在呈现“细胞的生命历程”内容时,系统全面地介绍了细胞的整个生命历程,从细胞的增殖,讲述到细胞的分化、衰老、凋亡,以及细胞的癌变。

二、中美高中生物教材中“分子细胞”部分活动内容的比较分析

活动是能动的对现实世界进行实践改造的过程。在教学中,有效地开展活动可以促进学生实践创新能力的提升。在一个结构合理的教学活动中,学生不仅可以主动参与学习,并且能够发展动手能力和观察能力,能够培养问题解决能力,树立实事求是的科学态度,发展科学思维,提高生物学学科核心素养。

本研究立足活动类型、活动内容、活动内容结构,对两套教材进行了比较研究。

1.活动类型。人教版《分子与细胞》和美国教材《生命的动力》都有丰富多样的学生活动。两套教科书中学生活动的类型及数目情况如下表1。

在“分子与细胞”部分,中美两套教材都设计了目标明确、形式多样的学生活动。人教版教材中,有培养经验方法的活动,如实验、探究等,也有培养思维方法的活动,如资料分析、技能训练、模型建构等[3]。而在美国《生命的动力》教材中,方法训练和思维培养则贯穿融合于实验中,此外,教材还注重将信息技术工具运用于学生的学习活动当中。

具体来说,人教版《分子与细胞》教科书以“实验”版块为载体,塑造学生的操作能力、观察能力;以“探究”版块为载体,培养学生的科学探究能力;以“模型建构”版块为载体,促进学生发展建模能力;以“资料分析”版块为载体,提高学生的信息处理能力;通过“资料搜集和分析”版块进一步提升信息运算能力;通过“思考与讨论”版块培养思维表达能力;立足“技能训练”版块训练过程技能;立足“问题探讨”版块培养学生的问题解决意识。

《生命的动力》教材的活动类型相对较少。教材设置“技能实验”,通过解释科学图示、解释数据、运用数学工具、从事因果推断、获取信息、得出结论等环节,培养学生的理性思维。教材的“迷你实验”中,内容分概念运用、模型构建、实验、测量、预测等多种类型,内容与生活实际关联,可以有效激发学生学习兴趣。教材设置“实验设计”、“调查实验”、“网络生物实验”旨在培养学生的自主探究能力和动手能力,并引导学生运用信息技术进行基于网络的学习交流。

2.活动内容。研究中,以“细胞的分子组成”为逻辑主线,对细胞的结构、代谢、增殖、分化、衰老和凋亡六个部分,围绕教材中学生活动的内容梳理,结果如表2。

在“细胞的分子组成”相关内容中,人教版《分子与细胞》主要围绕组成细胞的重要化合物设计实验;《生命的动力》则兼顾物理化学综合的内容。在“细胞的结构”内容中,人教版《分子与细胞》围绕解读细胞结构的各个部分均设计了一定的学生活动;美国《生命的动力》教材则设计了2个实验、4个探究活动,对生的实验操作能力、实验设计能力有更高水平的要求。由此可看出,两套教材虽然在学生活动内容上大致相似,但是《生命的动力》的实验活动尤为丰富,同时注重引导学生思考现代科技与现实生活的结合。在“细胞的增殖”部分,两套教材的内容则十分相似。在“细胞的分化、衰老和凋亡”部分,人教版教科书相对更关注社会热点。

3.活动内容结构。两套教材在学生活动的组织结构上各具特色。人教版教科书的学生活动在内容组织上同质性较强,重视对科学探究基本过程的塑造。美国教材则较为关注如何培养学生科学方法、建立学生的科学思维,活动的组织结构相对多样化。

以人教版《分子与细胞》中“实验”和“探究”的组织结构为例。其基本架构如下:

实验:实验原理→目的要求→材料用具→方法步骤→结论或讨论。

探究:提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→分析结果→结论和应用→表达和交流。

以美国《生命的动力》中“实验设计”、“技能实验”的组织结构为例。其基本架构分别如下:

实验设计:实验准备(问题→做出假设→目标→实验器材→安全警示→技能手册)→实验设计(方案→修正方案)→分析与结论(描述结果→检验假说→分析数据→因果推断→误差分析)。

技能实验:某项技能→解决问题→理性思维。

三、启示和建议

(一)立足核心素养,精选内容设计学生活动

活动教学是开展生物学科教学的重要方式。教科书在编写和修订时,应当注意活动内容的筛选与优化,突出对学生科学探究、科学思维学科核心素养的培养,秉持适于开展、易于开展、必要开展等原则,进一步对活动进行设计。在人教版《分子与细胞》教科书中,学生活动的数量较多、类型丰富,但是存在与实际教学和课时安排不对称的情况,某些内容的学生活动设计偏多。例如,在“酶的学习”中,设计了资料分析“关于酶本质的探索”、实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”、探究活动“影响酶活性的条件”,教学任务相对较多,不利于活动学习的充分开展。

(二)立足学生主体,活动设计应符合认知规律

教材在进行活动设计时,应立足学生主体,活动内容和形式要符合学生认知规律。人教版教科书中的“探究”、“实验”等重视体现科学探究的基本过程。而在美国《生命的动力》教材中,活动内容更富有精细的逻辑线条,体现对学生科学思维和科学方法的培养,比如,在“实验设计”中,安排了实验方案、修正方案,并有针对结论的误差分析,内容设计从学生的认知水平出发,注重培养学生的综合能力。

参考文献:

[1]赵占良.普通高中生物新课标教材的设计思路[J].课程·教材·教法,2004,24(12):59.

[2]奥尔顿·比格斯,等.2008.科学发现者:生物[M].曾立,等,译.生命的动力中册:362.

[3]谭永平.国际视野下的人教版高中生物课程标准实验[J].教材.课程·教材·教法,2007,27(5):70.


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