国际视野下的人教版高中生物课程标准实验教材.doc

国际视野下的人教版高中生物课程标准实验教材课程教材研究所谭永平摘要：与美国和英国有代表性的高中生物教科书相比，人教版普通高中课程标准实验教科书生物，在知识维度上，框架结构特点鲜明，有较好的系统性和准确性，深度和难度中等，并注意反映生物学新进展；在过程与方法维度、人文精神的渗透以及教材的组织形式等方面，借鉴并综合了其他教材的优点；在人性化设计方面，则尚有进一步提高的空间。关键词：高中 生物 教科书 国际比较我们在编写教材和听课调研的过程中，经常听到老师提议：“可参考X国XX教材”。这说明业内人士对以国际视野审视中学生物教材的关注。在人民教育出版社2004年出版的普通高中课程标准实验教科书生物（以下简称为人教版教材）的编写过程中，我们曾借鉴了国外多种教材。但是，一套教材不可能体现其他所有教材的特色。因此，现在将教材放在国际视野下进行比较，进一步明晰共性和各自的特色，仍然具有一定的现实意义。国外高中生物教科书有很多，本文筛选出以下5套有代表性的教科书与人教版教材（以必修为主）进行比较：美国的BSCS Biology（蓝皮本）1，Prentice Hall 版Biology2，Biology A community context3；英国的Advanced Biology4，Nelson Thornes Biology5（与物理和化学共同构成Nelson Science全套3本）。1. 知识维度上的比较如何安排知识内容是一本教材首先要考虑的问题。1.1 知识体系的比较6套教材的知识体系安排简述如表1。表1 教材知识体系的比较教材名称内容框架特色人教版教材必修模块1 分子与细胞必修模块2 遗传与进化必修模块3 稳态与环境399页选择核心概念组建模块。各模块具有相对独立完整严谨的知识体系，注意构建知识的网络，3个模块构成有机整体。3个选修模块，在不同方面作进一步拓展BSCS Biology能量、物质和生命，细胞：稳态和发育，遗传：生命的延续，进化，对环境的反应，相互作用相互依存， 809页以生命系统的共性为主线，知识比较系统、扎实，重视分子生物学的进展Prentice Hall版Biology生命的本质，生态学，细胞，遗传，进化，微生物和真菌，植物，无脊椎动物，脊索动物，人体生物学1054页以生物学中几个重要分支学科为主题构建框架，知识内容详细、线索清晰，探究活动丰富、注重科学探究能力培养Biology A community context生命的物质和能量，生态系统，种群，稳态，遗传，行为和神经系统，生物多样性，生物圈557页以几个重要概念组织单元，以探究活动为主线，关注生物学和周围社会的关系，知识分散、不系统Advanced Biology导言，从分子到生物个体，呼吸、营养与运输，调节与防御，反应与合作，繁殖、生长与发育，遗传与遗传学，生物与环境，进化782页以生物个体的生命活动为主线，知识内容详细，关注生物技术、健康、遗传学的应用和生态学问题Nelson Thornes Biology一些基本原理，生物与环境，生命的维持，反应与协作，繁殖、生长与发育，遗传、基因与进化334页以生物体的生命活动为主线，内容简略，关注生物学在社会中的应用6套教材在知识结构方面的共性是：都注意覆盖核心概念和基本原理。国外教材按照普通生物学方式来构建框架，这容易反映生物学的全貌。人教版教材按照高中生物课程标准的要求，是模块式结构，这样可以围绕细胞、遗传、进化、稳态、生态系统等重要概念组织内容，从而突出核心概念、基本原理、重要规律。模块式结构可能会产生的问题是：模块内的结构严谨纵向的系统性（模块内主线突出、层次清晰，并用“知识链接”强化块与模块之间容易割裂而不能成为一个有机的整体。针对这种可能，人教版教材在注意模概念与概念之间的联系）的同时，还注意体现各模块内容之间的横向联系，例如，将“内环境”与“进化”联系（稳态与环境P4），适当总结生命系统需要物质和能量的共性（同前，P114），从而促进知识的网络化。1.2 示例“细胞”主题的内容安排比较从单元层次看内容的安排过于宏观，以下以“细胞”的内容组织为例（表2），来分析教材知识结构的系统性和逻辑上的严谨性。表2 教材中分子与细胞部分内容的架构教材名称分子与细胞部分的内容架构结论人教版教材第1章 走近细胞，第2章 组成细胞的分子，第3章 细胞的基本结构，第4章 细胞的物质输入和输出，第5章 细胞的能量供应和利用，第6章 细胞的生命历程。围绕细胞是一个生命系统的主线来安排，逻辑严密BSCS Biology第1单元 能量物质和生物体：第1章 生命的化学，第2章 能量、生命和生物圈，第3章 与环境进行物质交换，第4章 自养，第5章 细胞呼吸释放化学能。第2单元 细胞 稳态与发育：第6章 细胞的结构和各部分功能，第8章 细胞周期。从属于“生命系统”主线，发散而详细，逻辑相对较严密Prentice Hall版Biology第1单元 生命的本质：第2章 生命的化学。第3单元 细胞：第7章 细胞的结构与功能，第8章 光合作用，第9章 细胞呼吸，第10章 细胞的生长与分裂。细胞生物学的内容相对独立，完整，线索清晰。BiologyA community context第1单元 生命的物质和能量：神秘的口袋、建立生物分子的模型，安排了细胞的化学、生命与能量。第2单元 生态系统：光与色素在光合作用中的作用（光合作用与能量转换）。第4单元稳态：扩散、水分的平衡安排了什么是细胞、动物细胞与植物细胞。第5单元 遗传：模拟有丝分裂（细胞周期）。以探究活动贯穿，相关知识分散、不系统Advanced Biology第1单元 从分子到生物体：第2章 生命的化学，第3章 细胞是基本单位第2单元 呼吸、营养与运输：第7章 物质的跨膜运输，第8章 酶与生物化学反应，第9章 能量的释放，第10章 气体交换，第11章 异养，第12章 自养第5单元 繁殖、生长与发育：第26章 细胞分裂与细胞周期关于细胞的内容从属于“生物体的生命活动”这一主线。细胞部分知识线索不清晰Nelson Thornes Biology主题A 基本原理：A4 细胞结构、物质输入与输。A6 生命的化学。主题C 生命的维持：C4 呼吸作用。C15 光合作用。主题F 遗传、基因与进化：F4 染色体与细胞分裂。细胞学的内容分散、简略，知识线索不清晰从表2可以看出，在知识系统性和逻辑严密性方面，人教版教材继承了我国教材一贯的优点，具有较明显的优势。1.3 基础性与现代性高中教材如何把握基础性，同时又体现学科的发展，是需要认真研究的。1.3.1教材对知识内容深度和难度的把握尽管传统不等于浅、基础，现代不等于难，但教材对于深度和难度的把握，很大程度上是在基础性和现代性之间的平衡。本文拟通过有关光合作用、生物进化内容的比较，来反映6套教材在这方面的考虑(表3)。表3 光合作用、进化部分内容在6套教材中的组织情况教材项目主要内容举例深难度人教版教材光合作用包括：捕获光能的色素、叶绿体的结构、光合作用的探究历程、光合作用的过程、光合作用原理的应用、化能合成作用等。正文9页与我国现行高中教材接近进化包括：拉马克的进化学说、达尔文的自然选择学说、达尔文以后进化理论的发展、种群基因频率的改变与生物进化、隔离与物种的形成、共同进化与生物多样性的形成等。正文18页难度相当,外延扩展BSCS Biology光合作用例如涉及卡尔文循环、光合作用的效率、光呼吸与特异适应、光合作用与大气等。正文23页比我国现行教材深进化例如涉及进化的生态学和同源证据、遗传与分子证据，进化的模式，灵长目的分类、头盖骨比较的证据、分子生物学比较的证据，神经系统的进化等。共105页比我国现行教材深Prentice Hall版Biology光合作用例如涉及：化学能与ATP、ATP与葡萄糖、NADPH、卡尔文循环、影响光合作用的环境因素等。正文16页。比我国现行教材深进化例如涉及基因与变化、因基因变化而进化、进化的模式等。正文96页比我国现行教材深Biology A community context光合作用没有单独的章节，有关内容散布于几个探究活动中比我国现行教材浅进化同上比我国现行教材浅Advanced Biology光合作用例如涉及多因子相互作用制约光合作用，并将捕获光、电子传递、吸收二氧化碳阐述得非常详细。共19页比我国现行教材深进化例如涉及比较解剖学、分子生物学、胚胎学、古生物学等证据，自然选择的延伸、人工选择，体型增大的意义，进化理论的未来等。共59页比我国现行教材深Nelson Thornes Biology光合作用简略阐述植物如何获得有机物、 光合作用的控制、光合作用的器官等比我国现行教材浅进化简略阐述了进化与生命的历史、进化的机理比我国现行教材浅从深度和难度方面看，人教版教材内容处于中等。由于各国情况不同，不同教材内容在深度和难度上的考虑，本文不作评论，仅列出供参考。1.3.2概念阐述的准确性在概念阐述的准确性方面，教材之间具有较强的可比性。本文以3个重要概念为例（表4），来反映各教材中对概念准确性的把握。表4 6套教材对3个重要概念的表述教材名称细胞基因稳态结论人教版教材细胞是生物体结构和功能的基本单位（分子与细胞P2）基因是有遗传效应的DNA片段（遗传与进化P57）正常机体通过调节作用，使各器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态（稳态与环境P8）总体严密、准确BSCS Biology细胞是生命活动的基本单位，就如同原子是物质的基本单位（P28）基因是亲代与子代之间传递遗传信息的单位（P44）稳态是生物体内环境的平衡和稳定（P93）基本注意严密、准确Prentice Hall版Biology生物体进行生命活动的最小单位（P17）决定性状的化学因子，叫做基因（P265）生物体维持内环境的相对稳定状态，就叫做稳态（P19）基本准确Biology A community context细胞是生命活动的基本单位（P206）基因是决定或协助决定某些特征的密码（P284）处于平衡状态的过程或系统（P198）基本准确Advanced Biology细胞是生物体结构和功能的基本单位（P41）亲代与子带之间传递可遗传特征的物质（P1）保持生物体内理化条件的稳定，称作稳态（P8）准确性一般Nelson Thornes Biology生物体由细胞组成，就像房子由砖砌成一样（P12）生物繁殖时，亲代以基因的形式向子代传递指令。基因由DNA组成（P11）条件保持稳定就叫做稳态（P190）不太准确可以看出，人教版教材对于概念的阐述注意了准确、严谨。当然，如果能适当吸纳国外教材常用的比喻的方式，可能更利于学生理解。1.3.3如何反映生物学的新进展一套优秀的高中生物教材，在把握基础性的同时，应该反映生物学日新月异的发展。人教版教材：通过3种方式，立体反映生物学最新科技成果和发展前景。在正文内容阐述时，注意体现学科的发展，并将一些生物学最新进展内容用单独的章节去介绍。例如，安排有“从杂交育种到基因工程”一章，反映基因工程这一当代生物科学发展最为迅速的领域；以“免疫调节”为主题安排有关内容，反映近些年来生物学界对机体调节网络的新认识。设置“科学前沿”“科学技术社会”等拓展性阅读栏目，集中反映生物学的新进展以及在社会中的广泛应用，如组装细胞的进展和争论、国际人类蛋白质组计划、通道蛋白研究等。选修3现代生物科技专题，集中反映生物学的进展。BSCS Biology和Prentice Hall版Biology，则是通过正文和拓展性阅读栏目这两种方式来反映生物科学的进展。BSCS Biology安排有“分子遗传学的进展”一章，反映生物学的新进展。拓展性阅读栏目较集中地反映了生物科学的最新成就。例如，在拓展性阅读栏目中，安排有基因与心脏疾病、分子马达、人类基因组计划、学习和记忆（驱动记忆活动特殊DNA 序列表达特定的酶）等内容。Prentice Hall版Biology中安排有“细胞周期的调控”“人类基因组”等章节；拓展性阅读栏目中，安排了干细胞：承诺与问题等内容。其他3套教材在反映学科进展方面不突出。2.过程与方法维度的比较多数教材不仅重视知识，还重视重现知识的形成过程，注意提高学生的探究能力。在重现知识的形成过程方面，以人教版和Prentice Hall版Biology最为突出。这两套教材通过两个方面来重现知识的形成过程：引入生物科学的历史和让学生通过自主探究建构知识。人教版教材：有的部分以科学发现的先后顺序作为构建框架的重要线索，如遗传部分就是以人类认识基因的过程为线索展开的；有的课文结合生物科学史，特别是经典案例展开，学生通过阅读分析可了解知识的形成过程、获得科学方法方面的启示，如激素调节的发现等。拓展性阅读栏目“科学史话”，则详细介绍某一知识的发展线索，如“稳态概念的提出和发展”。Prentice Hall版Biology：有些课文就渗透了生物科学的历史，如细胞学发展的历史、孟德尔的工作、达尔文研究经过等。设有”生物学与历史”栏目，介绍了“生物学中的重要发现”“细胞的探索历史”“进化思想的历史”等。通过自主的探究活动领悟知识的形成过程，又与提高探究能力和进行科学方法的训练是交融在一起的，下文将就后者展开讨论。2.1教材中设计的学生活动情况比较除了Advanced Biology和Nelson Thornes Biology，其他教材都设计了多样化的探究活动，让学生通过探究活动提升科学探究能力，领悟科学是一个探索的过程，详见表5。表5 4套教科书中学生活动的安排情况教材名称学生活动安排情况人教版教材类型实验探究模型建构资料分析资料搜集和分析思考与讨论技能训练调查制作课外实践数量131142554814323意图培养操作和观察能力全面提高探究能力领悟模型方法培养信息处理能力培养信息搜集和处理能力培养思维和表达能力训练过程技能培养实践能力培养实际操作能力培养实践能力BSCS Biology类型实验研究（主要是实验，也包括模拟活动、资料分析、观察、解释等类活动）数量57意图培养学生进行实验操作、进行模拟活动、观察、分析资料的出结论等能力Prentice Hall版Biology类型探究活动快速实验室设计实验探索资料分析问题解决现实中的实验室数量404011192788意图激发学习本章的兴趣强化生物学的关键概念综合提高科学探究的技能深入理解概念提高信息处理的能力思维方法的训练引导关注生活中的生物学Biology A community context类型单元起始探究指导探究进一步探究生物学论点生物学展望模拟议会、国会论坛数量855个59个13个10个8个8个意图激发兴趣，培养信息处理的能力全书组织的线索。帮助学生理解知识、提高探究能力指导探究的延伸训练思维和表达能力训练作出推测的能力训练结合社会生活对知识的运用提高知识的运用和表达能力这4套教材都安排了类型丰富、数量较多、目的明确的学生活动：既有训练获取经验事实方法的活动，如实验、探究等；也有训练科学思维方法的活动，如资料分析、问题解决、技能训练、模型建构等。人教版教材安排的探究活动，在类型、层次、覆盖面、数量等方面，都已和这几套教材相当，甚至略有超越；此外，人教版教材中的选修1生物技术实践，可为有兴趣进行实践探索学生提供更广阔的空间。2.2 科学方法的训练和总结大多数教材都注意对科学方法方面的训练，其中，Prentice Hall版Biology和人教版教材做得较好。这两套教材，都通过多种方式，进行获取经验事实方法的训练，同时也注意比较全面的科学思维方法的训练和总结提升。人教版教材还注重引导发散思维、求异思维和批判性思维，重视假说-演绎、数学模型方法和系统方法的介绍和运用。在科学方法总结的方式上，国外教材一般是在学习开始时进行系统介绍，人教版教材则是结合具体内容，用特定栏目予以总结。前一种做法的优点是系统并容易记忆；不足之处是抽象而不好理解。后一种做法则正好相反。人教版教材采用后一种方法的出发点，是为了让学生好理解、好把握。3.教材中如何渗透人文精神当前国际上科学教育中存在着人文化的共同趋势。人文精神的范围广泛，中西方因文化背景和国情不同，又各有自己的特点，再者，科学课的教材中渗透人文精神的主要做法，是体现科学技术社会之间的关系。因此本文仅以如何体现STS教育为例来阐述（表6）。表6 体现科学技术社会之间关系的方式教材名称正文安排方面举例学生活动方面举例有关的拓展性阅读栏目特有方式人教版教材如稳态与环境P40器官移植与免疫学发展的关系如稳态与环境P55“评述植物生长调节剂的应用”与社会的联系、科学技术社会、科学家的故事、科学史话、与生物学有关的职业等选修生物科学与社会集中体现BSCS Biology如“我们生活中的生物学”(P2)，“伦理、法律和社会”（P411）不明显Biological Challenges（生物学的挑战）、Focus on（聚焦）Prentice Hall版Biology如 “科学与人类价值”、“日常生活中的生物学”等内容如“现实中的实验室”类活动Issue（论点）等Biology A community context学习内容从关于垃圾的生物学开始；教材中安排有“非处方药的滥用问题”、以及多个关于人类对生物圈的影响的探究活动模拟议会、模拟国会、论坛、生物学论点、生物学展望、生物学有关的职业内容的选择和安排突出了生物学与社会的关系Advanced Biology如2.2应用生物学、8.7 酶的应用等内容。不明显Support boxes和Extension boxes有少量，不明显在与健康、与生物技术有关的内容标题前加标注Nelson Thornes Biology如：P7与生物学有关的工作、P25 酶的应用、P50食物链与人类不明显不明显内容的选择上突出了生物学与社会的关系可以看出，6套教材均注意反映科学技术与社会的关系、渗透人文精神。采用的方式多样，包括：教材正文内容的选择和叙述、学生活动的安排，以及拓展性阅读栏目的内容等。人教版教材综合了其他几套教材的做法，进行立体渗透，还进一步利用生物科学与社会模块进行更深入的探讨。4. 教材组织形式教材内容的组织方式，对于学生的学习也重要影响。表7列举了6套教材在章节组织形式方面的特点。表7 教材的组织形式教材名称章节组织形式人教版教材章首页1页：图，压图章名、诗或警句节：问题探讨，本节聚焦，正文（重要概念及阐述用黑体字排）及学生活动，拓展阅读，节后练习章后：本章小结、自我检测BSCS Biology章首页2页：章题图1页，章名及所有节的标题（到黑体字）压图；章引言1页节：正文（重要名词用黑体字排）、检测本章精粹（含总结、检测）Prentice Hall版Biology章首页1页：章名、图及说明，探究节：阅读指导，正文（重要名词用黑体字排）、穿插学生活动，本节测评本章学习指导、本章检测、标准化测试BiologyA community context不分章，单元起始探究后，即是48个指导探究，然后是自我检测1，模拟议会。再后，是48个进一步探究，自我检测2，模拟国会。指导探究、进一步探究中穿插“生物学论点”和“生物学展望”“生物学思想”等栏目。单元后有论坛、主要概念的总结、进一步探究的建议等内容Advanced Biology章标题、章引言节：正文（重要名词用黑体字排）、其中穿插Support boxes和Extension boxes等栏目，章总结、练习Nelson Thornes Biology没有真正意义上的章这一层次。主题（相当于单元）页1页之后，是节节：正文（重要名词用黑体字排）、其中穿插拓展、活动等栏目，节后是“问题”可以看出，多数教材在章节内容的组织方面，考虑了学生的学习心理：教材内容的组织层次清晰，重要概念得以突出，并有辅助学生进行复习和检测的练习题。人教版教材的做法，综合了多套教材的诸多优点，并在具体组织形式上也有许多特色。例如：每节前有本节聚焦，使重点突出，利于把握要点；每节以问题探讨开始，利于激发学习兴趣；内容结构层次清晰，要点突出，利于学生把握；正文中穿插安排探究活动，是符合我国目前的现实要求的一种有利于转变学生学习方式的做法。在练习题的安排方面，以BSCS Biology 、Prentice Hall版Biology和人教版教材做得较好。大致情况如下。BSCS Biology：章之后有“本章精粹”，包括总结、重要概念、思想回顾、概念应用、综合应用、拓展、网络资源等内容。Prentice Hall版Biology章后的总结与练习，包括本章学习指导（各节重要概念、词汇和概念图）、本章检测（含内容回顾、理解概念、科学思维、操作评价）以及标准化测试。人教版教材：节后练习包括基础题和拓展题两部分，前者用于巩固基本概念和原理；后者供选做，侧重于知识迁移和思维发散。每章后，安排本章小结和自我检测。本章小结对本章的知识要点及其内在联系、科学过程和方法、情感态度价值观等进行综合提炼和概括。自我检测包括概念检测、知识迁移、技能应用、思维拓展四部分。可以看出，包括人教版教材在内的这些教材，在总结和练习的安排上，既注意层次性，也注意知识的迁移和应用，还重视思维技能的训练和提高，从而有助于陈述性知识向程序性知识的转化，以及知识的迁移和技能的应用。人教版教材的总结和练习，还注意了引导学生在情感态度价值观方面的提升。5. 人性化设计方面国外教科书后面，都安排有“索引”，一栏，通过索引，可以很方便地查找到重要名词、术语在教材中出现的位置。BSCS Biology和Prentice Hall版Biology目录的设计很方便读者查找内容：章节目录比较详细，往往能到黑体字层次，有的还有学生活动、拓展性阅读栏目的分类目录。在这些方面，包括人教版教材在内的国内中学生物教材都有待于改进。综上所述，这6套教材既能反映当前国际上中学生物教科书的一些共性，又各有特色。人教版教材吸纳了发达国家的同类教材的许多优点，已经和它们具有较强的可比性，甚至有所超越，但在人性化设计等方面还有进一步提高的空间。当然，我们更应该期待的，是人教版教材接受实践的进一步检验。参考文献1. BSCS Blue Version Team. BSCS Biology，A Molecular Approach (Blue version). New York: Glencoe/McGraw-Hill, 2001, 8th edition.2. Kenneth R. Miller, Joseph Levine. Biology. Massachusetts: Prentice Hall, 2002.3. William H. Leonard, John E. Penick. Biology A community context. Cincinnati: South-western Educational Publishing, 1998.4. Michael Roberts et. Advanced Biology. Nelson Thornes UK, 2000.5. Michael Roberts, Neil Ingram. Biology. Nelson Thornes UK, 2001, 2nd editionhttp:/www.pep.com.cn/gzsw/http:/cai.edudown.net/gaozhong/Special/xkbgsw/课间下载