对中美高中生物教材科学探究资源的对比研究

林晓霞

摘　要：本文采用文献分析法和对比研究法，对美国高中主流生物教材《生物·生命的动力 中册》和人教版《必修一·分子与细胞》教材的科学探究资源进行比较研究，教师和学生在利用教材开展科学探究应注意借鉴美国教材的优点弥补我国教材的不足，提高教材的利用率，促进生物科学探究的实施和科学探究目的的达成。

关键词：中美高中生物教材；科学探究资源；探究能力训练；

20世纪中叶，美国著名的教育家约瑟夫·施瓦布（Joseph·Schwab）基于多年的研究，提出了探究学习说，倡导探究式教学和学习，推动了美国以“科学探究”为核心的课程改革，同时影响了其他国家的教育的改革和发展。美国的《国家科学教育标准》和我国的《普通高中生物课程标准》中均把科学探究作为生物科学的学习方法和教学方式，培养学生科学探究的技能和创新思维，使学生树立科学的兴趣和态度。其中，教材作为学生进行科学探究的第一手材料，如何编写才最有利于学生进行科学探究，培养学生的能力和科学素养，这是我们在进行课程改革时研究的重点问题之一。美国经过了数十年的教学理论和实践研究及改革，其科学探究在世界处于领先的水平，其围绕“科学探究”的核心编写的教材成熟全面，为课程科学探究的进行起到了极大的推动作用，取得了很好的教学效果。而我国基础教育改革还处于起步的阶段，科学探究教学水平与美国等发达国家还存在较大差距。本文就“分子与细胞”部分内容对中美主流高中生物教材中的科学探究从提供的资源、探究能力培养和探究的评价方式这四个方面进行思考，分析两种教材科学探究内容的特点和差异，借鉴美国教材中科学探究的优点，结合人教版高中生物教材的特点和我国生物教育条件现状，以提高教师的教材利用率，指导课堂科学探究教学活动的顺利实施。

一、中美主流教材“分子与细胞”部分内容设置

分子与细胞部分在中美主流教材中的位置和模块设置上有着显著差别。

美国《生物》先介绍了什么是生物、生态学、微生物和植物后介绍分子与细胞。分子与细胞位于《生物》的中册第五单元第13章至第16章，主要有本节预览、正文、与其他学科（自然科学、文学、健康科学、化学等）的综合、实验（迷你实验、技能实验、实验设计、调查实验、网络生物实验）、与生物学相关的职业、科学发现、生物与技术、复习指南、本节复习题、标准化测试等模块。

人教版《必修一》是人教版高中生物教材的第一册，主要有问题探讨、正文、本节聚焦、资料分析、思考与讨论、科学史话、科学前沿、技能训练、探究、模型建构、实验、练习、本章小结、自我检测等模块。

二、对两种教材提供的资源的思考

教材作为学生进行科学探究的重要材料和学生知识的主要来源，其提供的资源直接影响着学生的学习内容和探究的方式，从而影响了学生的认知结构、技能的获得以及情感体验。围绕“科学探究”为核心的新课程教材的编写在呈现生物学原理和事实的同时，其资源设置上要对学生进行探究具有启发性，并且能够提供给学生探究的方法，使学生获得情感体验。教师在进行探究式教学设计时候，应该充分利用教材提供的探究资源，并补充其缺少的探究资源。

1、图片资源

美国《生物》和人教版《必修一》均提供了数量均约为150张图片资源，三种图片在比例上大体相同。示意图辅助学生理解抽象知识、梳理生化反应过程和建构模型。由于“分子与细胞”部分知识较为微观抽象、思维难度较大，示意图和显微镜下图像占了较大比例。实物图展示了书本知识与生活的练习、科学家的风采、实验的操作场景等。

美国《生物》的图片在设置上有以下特点：（1）分布上比较“分散”，每个知识点几乎都附有图片的展示，示意图展示的微观物质常与实物图结合。（2）图片的注释十分详细，结合图片对对应知识进行详细解释和适当的延伸，并且在注释后常就注释设置问题。（3）注重过程示意图与正文结合详细阐述生物学机理，从本质上解释生物知识的源头和每个生物现象或过程的原因。（4）实物图展示的是学生生活中最常见的东西，并且与正文知识结合紧密，使课本各生物知识很好的迁移联系到学生现实生活中，有利于培养学生在生活中观察的意识和能力。

相比较之下，人教版《必修一》的图片资源虽然在量上与美国相当，但在选择和设置上对促进学生进行科学探究还未能很好发挥其作用。《必修一》的图片缺乏详细的注释和问题迁移。示意图只是对正文文字的再现和结论的呈现，并没有达到完整阐述生物现象发生、发展内部原因。实物图不够贴近学生日常生活，容易使学生产生生物学知识和技能与现实生活的距离感，不利于提高学生的探究的兴趣和观察及思维能力的培养。针对这些缺陷，教师在教学中应该针对性地补充，以帮助学生从图片中获得知识的同时，有针对性地培养观察能力和发展探究思维。

2、探究方法资源

学生进行科学探究，在提出探究问题的基础上，要针对所发现问题的类型进行探究方法的选择，有序地进行探究活动，不是盲目地去寻找证据。基本的探究方法主要有：观察、分类、比较、测量、排序、辨别、归纳等，通过这些探究技能的培养，使学生最终获得预测、建构模型、因果推断、综合分析等高级的探究能力，发展批判性思维和创新能力。这些方法实际上就是学生探究能力的重要，组成除了在探究活动中和教师教学中获得之外，教材提供也是一种主要的且最直观有效的途径。

在阅读美国《生物》教材发现，有一个显著的特点是探究方法明确的以动作名词形式出现在学生学习目标和各种问题中，字体加粗，一目了然，且方法全面，根据不同探究问题采取不同方法。通过这样的训练，学生在自主探究时候，便知道针对什么样的问题探究采用什么样的探究方法最有效。我国教材并没有这样的设置，安排了丰富的探究活动，但是没有给学生针对探究活动提供具体的探究方法。这就致使学生在自主探究时候，不能很快采取有效的方法，探究过程会遇到方法技术的阻碍。

美国《生物》知识并不是以单纯的过程和结论呈现出来告诉学生科学家们揭示了生命的一些什么奥秘，还告诉学生这些知识是通过用了什么方法做了一些什么样的研究获得的。呈现科学家的科学探究过程，包括生物学名词和概念的来源、生物学本质揭示的过程、研究运用的仪器方法等，这些实际上就是教给了学生最好的探究方法。学生在学习科学家们的探究过程当中，其实在潜移默化的明确探究的一般过程方法。而在揭示科学事实由来的这方面人教版《必修一》有所缺乏，学生在探究过程中可能会出现知识的断层，只知其然，不知其所以然，不利于创造探究的氛围环境。于此同时，美国《生物》中为学生提供了许多探究的方法和技巧，随时随地要求学生运用这些小技巧，例如制作折叠式学习卡进行知识的分类和归纳、教材随处可见的网址链接、制作表格和幻灯片、要求学生在互联网上分享自己的实验数据、撰写科技小论文等。这些都是人教版教材可以借鉴的地方。

3、知识拓展资源

学科教材主要为学生提供该学科的知识，但是各学科之间并不是彼此孤立的，特别是自然学科，是一个综合的整体。学生如果仅仅学习生物学科知识而忽略其他与其他自然和人文学科的联系，学生的科学探究便无法进行。教材应该以本学科为主干，同时添加其他学科和相关社会联系，全面发展学生素质。这些拓展的知识，很大程度上就是学生探究的问题和过程方法的来源，是学生进行情感体验的最佳方式。

除了正文的内容以外，两种教材都为学生提供了拓展和延伸的模块。首先是学科交叉资源。美国《生物》设置了与自然科学、文学、化学、健康科学的综合的模块。这些模块都是在每章之后，提供的是体现该章知识与其他学科的综合的材料，例如：在细胞的基本结构这一小节后提供了与文学的综合的材料，是刘易斯·托马斯的一首诗《细胞的生命》，并用该章的知识来赏析诗的内容，文学和生物学很好的结合在一起，达到了水乳交融。为学生的科学探究问题的提出提供了更广的视野和基础。人教版《必修一》并没有设置这样专门的模块，只在正文内容中粗略综合学科是不够的，很容易被学生所忽视。

其他拓展资源。美国《生物》提供了与生物学相关的职业、科学发现、生物与技术等内容，其中较为注重与生物学相关职业的介绍，关注学生的职业发展，这是我们在进行学生情感教育时十分值得借鉴的地方。提供的这些资料都与相应的正文知识紧密联系。人教版教材设置了资料搜集和分析、与生物学有关的职业、科学·技术·社会、科学前沿、与社会的联系、科学家的故事模块，注重拓展科技的最新发展状况和科学史的讲述，使学生对生物学的发展有深刻的认识。

通过两种教材科学探究资源提供的比较突出了中美两国生物主流教材存在的差异，各有优缺。美国教材图片资源配置丰富且合理、探究方法全面等的优点。针对对比我国教材科学探究资源配备突出的缺点，教师在利用现有教材进行教学的过程中，应该针对我国教材不足，借鉴美国教材的优点，进行以下改进：1、对学生的学习目标提出具体明确的要求，使学生明确行动的方向并以此为检测自身的具体标准；2、针对性补充各种图片和拓展知识，根据探究的不同问题对学生进行相应的明确具体的技能方法训练，使学生在自主探究时具备快速选择最佳方法的能力；3、对学生的图片、实验中的观察内容提出具体的要求，加强观察的目的性，细化和量化思维方法训练；4、加强学生探究中情感态度维度的评价。

找出我国教材的探究内容的不足和缺点，借鉴国外教材的优点来对教材进行改善，才能使教材对学生进行科学探究和教师进行探究式教学起到最大的作用，才能达到通过科学探究使学生的知识、技能、情感态度得到全面发展的目的。

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