中外高中生物教材资源选择与编制的比较,本文主要内容关键词为:中外论文,教材论文,高中生物论文,资源论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
[中图分类号]G633.91 [文献标识码]A[文章编号]1009-718X(2010)03-0051-05
在我国当前的基础教育课程改革中,一些学者对中、外高中生物教材进行了比较研究。这些研究或对中外教材的总体作出比较,或着眼于教材的某一方面,如,从习题设置①、教学目标等方面进行比较。我们课题组由于在授课过程中常常借鉴国外的教材资料,并取得了较好的教学效果,从而引发我们对国内外教材在资源选择与编制方面的差异进行反思。本课题组对我国人民教育出版社出版的三本《生物》必修(新课标版)教材②(以下简称新人教版教材)与加拿大安大略省教材Biology 11\12③ 和由美国Campbell和Reece编制的Biology(国际版,第7版)④ 三部教材的资源配置情况进行了比较,总结三部教材在资源的选择与编制上的主要差异,反思不同资源所具有的不同的教育价值。
国外教材给人的印象首先是文字量大,总文字量均超过1000页(而新人教版必修教材三本书累加起来只有399页),文字量比我国教材平均多出3-4倍,个别章节最多超出十多倍。造成文字量悬殊的直接原因是不同教材对内容的取舍存在差异,各有侧重。我们认为,这种差异的本质是编者在教学资源选择和编制的理念、价值目标认同方面存在差异,对此本文试从以下五方面作出评析。
1.在过程性资源方面
教材的过程性资源是对科学研究过程中思维活动、思维发展与方法技术改进过程的逻辑梳理和交叠描述过程,是充满科学智慧与活力的思维活动过程。任何一个生物学“结论”都有其“过程”基础,任何“结论”都是对“过程”的逻辑概括或归纳总结,它反映着生物学现象产生的条件和原因、形成结论的依据。了解过程性资源有助于学生理解与内化知识,构建探究型认知结构。重视过程性资源实质上就是重视思维活动的过程,重视形成结论的事实和理论依据,对培养学生的科学精神、逻辑思维能力以及养成科学态度具有重要意义。
在过程性资源选择与编制方面,两部国外教材均采取既彰显过程,又注重结果和结论,过程和结论并重的策略。以“光合作用”一节的核心知识“光合作用的过程”为例,Biology 12用了3000多字,分4个1级标题、5个2级标题来叙述;Biology(第7版)则用了近5000字,分3个1级标题、4个2级标题来叙述;新人教版教材仅用600多字,用1个2级标题,分2个3级标题来叙述(见表1)。
对光合作用及其他生理、生化过程的描述,国外教材的共性特征有:(1)知识完整性。对任一生命过程的描述,从问题的初始到最终,所需知识均完整无缺地给予,无知识上的断裂或断层。对涉及的相关知识,也予以补充说明。(2)逻辑明晰性。对复杂问题,均采取“概述——分段详述——总结”的表达方式,层次鲜明,逻辑明晰,既有利于学生掌握总体框架,又便于对细节知识的归纳。(3)过程透视性。在描述生物学过程时,不仅介绍过程本身,还透视每一过程的意义和价值,使人深受启发。如,介绍寒冷时体温调节过程,不仅描述过程(靠近皮肤的血管收缩,减少向外的热量散失),还揭示这一过程的意义:使血液和热量集中于机体的重要器官,优先保证机体重要器官的功能(Biology 12,109页,大意)。这样的学习过程使学生明白、思路清晰、认识深刻。
相比之下,新人教版教材对于绝大多数过程性教学资源的处理方法是:对结论的形成过程或省去或作简化处理。如,对某些交织互通、较为复杂的知识网络只选取其中一条知识链;在上下关联的知识链中仅突出几个重要的知识点;对某些复杂物质的名称以简化符号取代;用陈述概念或总结性语句代替复杂的过程等。又如,对“光合作用的过程”的处理,将“水的光解过程”简化为“将水分解成氧和[H]”、将“化学渗透形成ATP的过程”替换为“ADP和Pi发生化学反应……光能就转变为储存在ATP中的化学能”、将“卡尔文循环过程”用一句话“C3接受ATP释放的能量并被[H]还原”取代等;其他章节如呼吸作用的过程、基因的表达过程、DNA分子的复制过程等很多过程都做了类似的处理;此外,对过程的意义价值不做深层次的解释和说明。这样处理的优点是结论突出、过程简明、内容简化,易于学生识记;不足是使学生丧失了深层次理解的机会,造成应用上的困难。新人教版教材缺少过程性资源是整体性、普遍性问题,这是国内教材不同于国外教材的显著特点之一。
2.在机理性资源方面
机理在生物学中指使某种生物学现象发生、发展的内部原因,包括生物机体组成部分的相互关系,以及其间发生的各种变化的理、化性质及相互关系。揭示机理性内容具有特殊的教育价值,可使学生将知识接受过程与分析、综合、抽象、概括等思维活动相结合,有利于激发学生探秘科学的欲望,养成乐于探索的好习惯;由于不断透析深层本质,有助于培养思维的深刻性。没有机理阐释的教学,其本质是无视思维的作用,容忍死记硬背。此外,揭示机理的过程常常遇到现代科学难以回答的“未解之谜”,教师可借以鼓舞学生立志攀登科学高峰,由于动机水平提高,使思维能力得到人格支持。
重视机理、阐述机理、进行迁移扩充是国外教材编制的重要理念,突出表现为两部国外教材均对大多数生命过程发生、发展的根本原因给予充分剖析,并提供实验证据及应用范例。如,对光合作用、呼吸作用过程中的电子传递机理、ATP产生的化学渗透机理;动、植物激素调节中的信息传递机理;免疫球蛋白基因重排机理、神经冲动产生的机理、细胞分化的机理等众多深奥机理,非但不予回避,反而彰显其重要性,从理论猜测到实验证明再到技术突破等多方面给予支持。总之,国外教材首先让学生理解“为什么”的问题,再叙述“是什么”的问题。对生物学而言,机理性知识是知识的源头,是活学活用的基础,只有讲清机理,才能使知识在学生脑海中扎根,如若省去了这个环节,即是在教学中抹去了思维,培养能力型人才就会落空。
生命发生的机理具有难度大、理性强、不易接受的特点。为化解阐释难度,在处理这种性质的知识上,国外教材不惜笔墨,跨越不同学科领域(如物理学、化学、人文、社会科学等),调动了多种辅助手段,如勾画框图、提供显微图片、制作动画、构建模型等,可谓一切服务于理性思维的形成。值得一提的是,国外教材对深奥、抽象的机理的解释,常常采用具象化方法,将抽象的思维转变成可见、可感的形象化内容,讲法灵活、生动有趣。如,Biology(第7版)中将光合作用机理用生活中常见的跷板原理进行类比(见图1),简单易懂:如,把光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的作用比作两个不同高台,光的作用相当于用重物压跷板,将小球(电子)弹到(跃迁)一定高度,小球下落(电子回落)过程释放的能量生成ATP,小球降到一定高度时,第二个高台(光系统Ⅰ)再次将小球弹到更高的位置。这样把光反应机理讲得深入浅出,活灵活现。又如,Biology 12教材把“将密码子翻译为氨基酸序列需要tRNA和核糖体”比作“将乐谱转化为乐曲需要懂乐谱的人和乐器”(263页),这类精巧的类比具有普遍性。这样处理,不仅使学生易于理解和掌握知识,还会促使学生更加深刻地体会生命进化过程的合理性及适应性,渗透出自然和谐的美学内涵。
图1 光反应机理的模拟图(Biology(第7版))
相比之下,新人教版教材对生命过程的机理内容的处理则迥然不同。编者似乎只注重选择过程性、结论性知识,即只回答“是什么”的问题,而对于“为什么”的机理性问题则不予考虑和回答,如,对光合作用、呼吸作用、酶的催化作用、生长素促进生长、细胞的信息传递等众多内容的处理。在回答酶的催化作用时,教材叙述了“酶能降低化学反应的活化能”,但不解释“酶为什么能降低化学反应的活化能”。对少数生命现象的原因,如,兴奋的产生、兴奋在神经纤维上的传导,教材介绍了神经细胞膜电位变化与K[+]外流、Na[+]内流及膜对离子的通透性大小有关,这样模糊的说明,还不能成为阐释“为什么”的机理,对学生理解相关知识并无实质帮助。从新人教版教材编制的整体来看,缺少机理性资源是普遍性问题,这是中外教材的又一显著区别。
3.在学科交叉性资源方面
国外教材在涉及学科交叉性知识时,不以学科分界割裂知识间的联系,而是根据具体篇章、具体内容的特殊需要,有目的、有侧重地将其他学科知识引入到生物知识体系中来,使之成为整体中不可或缺的部分,同时又突出本学科的理论特色,堪称不同学科间知识结合的较好方式。
在涉及需要运用多学科知识来阐释的问题时,两部国外教材都选择从根本问题着手,运用系统论方法进行分析,把不同学科知识在较高层次上交织起来,清晰地显现出不同学科知识在特定情境中相互融合、不可分割。如,在“细胞中的水”中,Biology 12(11-12页)和Biology(第7版)(46-52页)均从“水的极性”这一基本性质出发,解释水与生命相关性的内在机制:由于极性,使水分子间形成氢键,进而导致水体产生较强大的内聚力和表面张力;水的极性也使水易被其他极性分子束缚(结合水),不易蒸发、不易结冰,故与生物抗逆性有关;水的极性使水成为良好的溶剂,有利于细胞内化学反应的发生;水的极性也与水具有较大的比热容和蒸发热有关……所有这一切表明,水为生命起源创造了适宜条件,也为地球上生物生存、生命活动的正常进行提供了最基本条件。再如,能量的守恒与转化是物理定律,同样也是阐释许多生物学现象的根基:在生态系统中,只有运用能量守恒与转化定律,才能从根本上解释生态系统中的能量流动的特点,也才能从根本上认清生物间的关系;只有切实将能量定律与细胞代谢过程交融,才能准确理解生命现象的本质。两部国外教材均充分运用物理定律来阐释生命现象,问题解决得深刻而透彻。
新人教版教材则采取学科本位的态度,对学科间知识的处理,多数采取“事不关己”的态度,即使引进也是象征性的,如,整个细胞化学知识只有寥寥数笔,远不能达到学科间水乳交融的水平。新人教版教材虽然做了不少改进,如,在教材中增加了“学科交叉”栏目,但实质上并未实现不同领域知识的真正融合,而是将其他学科内容简单地罗列,机械地搬到生物教材中来。就其功能而言,只不过是在提示在其他学科中有相关知识而已,至于这些知识与生物学知识有何内在联系、是否能恰如其分地解释生物学现象、是否需补充放大相关内容,以服务于生物教学的需要,则未做任何说明。
4.在科学方法类资源方面
国外教材在编写时,对每一个科学事实的由来,都立足于研究者、学习者视角,强调如何获取知识,凸显认知方法,促进认知能力的发展。其用意在于使学生洞悉科学原理、理解技术要点、了解相关的仪器设备及使用方法,强调知识获得过程。教材不仅要使学生明确“我们知道了什么”,还要使学生领悟“我们是怎样知道的”。美国哲学家、教育家卡尔·皮尔逊说:“形成科学的不是事实本身,而是用来处理事实的方法。”⑤。凭借科学方法,才能获得事实性知识。正是在这个意义上,才有人说方法是思想的形式体现,方法的实质就是思想⑥。方法体现科学思想,这个命题应该引起教育者高度重视。
在处理教材中的科学方法类资源方面,国外教材也给我们提供了有益借鉴。如,Biology(第7版)在处理“光合作用吸收何种光波”问题时(图2),首先,以图、文结合方式阐述“吸收光谱的测定方法”(译文):①当光被棱镜分成各种颜色光(波长)后,②逐一将各色光通过样本(本实验中为叶绿素),这里显示绿光和蓝光通过,③透射过去的光打到光电极管上,将光信号转化为电信号,④用电流计测量电流,示数为光线穿透样本的部分。据此可测出(叶绿素的)吸光量。教材在完成上述步骤后,再来讨论“植物光合作用中最有效的光波是什么”,办法是:将太阳光的连续光谱经分光后逐一进行测定,即可确认光合作用的有效光。这类资源在Biology(第7版)中几乎分布于教材的每一章,Biology 12教材也有类似的内容。可以说,国外教材提供的每一个知识点都有相应的方法,几乎没有一个结论是强加于学生的。这样编制教材,更容易使学生看到科学研究的真实过程,使他们懂得方法本身即是科学,应对不同需要,采取不同方法,是科学发现取得成绩的最关键步骤。
图2 光合作用吸收光谱的测定(Biology(第7版))
新人教版教材较原版教材在科学方法方面加大了改革力度,在三本必修教材中,除“实验”外,还提供了不少“探究”范例,从提出问题、假设、设计实验、数据搜集处理、作出结论各环节都提供了可模仿、运用的样例,体现出对学生创新精神和实践能力的培养。此外,教材还配备有一定量的“探究活动”录像,给师生以细致的指导。但与国外教材不同的是,探究能力的培养集中体现在探究活动(即给予的范例)中,而不是用“培养探究能力”的思想指导教学内容的选择与编制,对培养探究型科学精神、科学习惯还显不足。对学习过程而言,思维形成与知识接受的过程还呈现分离状态。如,对“光合作用吸收何种光”这一问题的处理,教材叙述如下:“将绿叶中的4种色素溶液,分别放在阳光和三棱镜之间,从连续光谱中可以看到不同波长的光被吸收的情况:叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。” (《生物必修1分子与细胞》98页)这样处理在某种意义上也可视为提供了一定的科学方法,但这个方法流于形式,对知道“为什么”并无帮助,对学生而言等同于事实叙述,所教的知识仍是记忆型的,不利于形成“探究型”内部结构。
5.在非理性资源方面
生物学是一门描述性较强的科学,恰当地运用数据及修辞手法,不仅能使内容描述具体、生动、精确、富于启发性,更重要的是还可以激发想象,达到引起注意等非理性效果,激发学生的学习兴趣。在语言运用方面,国内外教材也存在较大差异。
国外生物教材语言生动活泼,富于情趣,往往在显示主题意义之前,先从创设一个情趣盎然的情境氛围入手,使学生能够在感奋状态下接受理性内容;对抽象的、微观的科学命题,善于加入情感化语言,运用类比、比喻、反问等多种修辞手法,表达对生命奇迹及科学智慧的惊叹与赞美,真实地流露出作者的情感情绪、体验感受,感染读者。如,Biology 12教材在描述“DNA分子复制的精确性”时,这样绘声绘色地描写:“想象有人让你打印人类单细胞基因组中的六十亿个碱基对,以一个字母代表一个碱基,如果你以每分钟大约60个字母的速度工作,片刻不停地打,你将耗费30多年的时间才能完成这些序列的打印。然而,细胞只需要几个小时的时间来拷贝同样的材料。细胞复制的错误率约为十亿分之一,相当于你在5年的连续打印中只打错了一个字母”(原文见教材232页)。这样的描述不仅精确,而且语言生动形象,富于启发性,把一个理性认识过程转化为可见、可感的一连串形象活动。诸如此类的语言运用,普遍存在于国外教材,是几部国外教材又一鲜明的特色。每一个科学发现中都有非理性的因素。科学教学中也应注意非理性因素,使科学诉求与美学诉求有机结合。心理学研究认为,这对形成创造性思维能力具有一定意义。
相比之下,国内的教材比较注意内容,追求语言准确简练,表现出一种凝重、冷静的客观性,不常表露个性色彩。
总之,国外教材在教学资源的选择与编制上,重视知识形成过程和对形成过程的机理进行解释,着重在知识获取过程中培养学生的能力,提高他们的理解力和思维能力,培养他们的创造性品格,值得我们借鉴。国内教材突出结果和结论,简化处理知识形成过程,对过程机理的阐发、解释存在不足,学生不得不在更大程度上依靠记忆,应该改进。教材对于资源的选择与编制,实质上体现了编者对教育价值的选择,即对达到何种目标及达到目标的方法、手段的选择。不同的编制方式体现出编者对学生获取知识过程的理解不同,在教学资源的选择与编制上的差异可能与不同国家的教育理念、教育目标的不同有关。但无论哪种原因,教材的编写都要有利于学生个性发展,有利于学生构建科学的认知结构,有利于学生形成获取新知的能力及终身发展的能力。
注释:
① 张兴娟,郑晓蕙.浅谈美国高中生物学教材的课后习题[J].生物学通报.2009,(1).
② 朱正威,赵占良.生物(必修1-3).第2版[M].北京:人民教育出版社,2007.
③ Blake and Craven et al.Biology 12.McGraw- Hill Ryerson.2002.
④ Campbell and Reece.Biology.Seventh Edition.Pearson.Benjamin Cummings.2005.Campbell and Reece.Biology.Seventh Edition.Pearson.Benjamin Cummings.2008.
⑤ 卡尔.皮尔逊.科学的规范.李醒民,译.北京:华夏出版社,1999:15.
⑥ 张玉琼,罗曼.读《生物学》-Neil A Campbell第三版《Biology》[C]//外国生命科学教材研究:第三届外国生命科学教材学术研讨会文集.武汉:湖北人民出版社,2002:59-67。