中美兩國高中生物學教材“光與光合作用”一節的比較與啟示

韓 夢 燕 艷

(山東省曲阜師范大學生命科學學院 273100)

1 中美教材中“光與光合作用”的比較

“光合作用”是植物體最基本的新陳代謝，是生物界物質和能量的基本來源，該內容在各國教材中都占有舉足輕重的地位。通過“光與光合作用”這一代表性知識在中美兩國教材編寫中的比較分析，能充分了解兩國教材的編寫特色。本文從知識內容、旁欄結構、實驗設計等三個方面，對我國人教版高中生物學教材和美國高中主流理科教材《科學發現者——生命的動力》[1](以下簡稱美版教材)進行比較研究，旨在為我國教材編寫及生物學教學提供參考和借鑒。

1.1 知識內容分析 從內容設置上，人教版教材涉及范圍更廣。除了分析光反應與暗反應的過程，還重點分析了光合作用的原理在農業生產中的應用，如塑料薄膜應選擇什么顏色、如何提高農作物的光合作用強度，突出體現了“注重與生活相聯系”這一理念。但由于其涉及知識點過廣，有些知識如“化能合成作用”，會增加學生的學習與記憶負擔。美版教材則精選“色素和光合作用的過程”兩個知識點，著重分析了光反應中的電子儲備和暗反應中的卡爾文循環的具體過程，并使用專業性極強的學術性名詞，如“Nicotinamide adenine dinucleotide(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)、phosphoglyceraldehyde(磷酸甘油醛)”，這是中國高等教育生化教材中才涉及的知識點和專業名詞，對中學生的學習與理解有一定的挑戰。

在培養學生的探究能力與意識方面，人教版教材運用“光合作用的探究歷程”的科學史，以“發現—新問題—再研究—再發現”這種問題驅動模式，側重培養學生的探究思維。美版教材沒有大篇幅介紹探究史，而以一個迷你實驗“用同位素來研究光合作用”驗證科學家的假說，側重培養學生的探究能力。兩種教材在本節的內容選擇和組織設計上有各自的側重點與閃光點。

1.2 教材旁欄結構分析 兩套教材旁欄形式多有相似之處： 欄目小巧，類型多樣，既能有效發揮輔助教學的功能，同時也滿足不同學生的要求(表1)。人教版的“本節聚焦”和美版“本節預覽”都是在每節開始時列出了本節學習的重難點和學生需要掌握的知識。但通過其內容可以看出美版教材更注重核心概念的掌握，人教版則注重知識之間的遷移與應用。

表1 中美生物學教材特色欄目分析

此外，美版教材旁欄更注重培養學生利用網絡解決問題的能力及信息收集和處理的能力。美版教材中的“與化學的綜合”“科學發現”“與生物學相關的職業”都附有相關信息的網頁鏈接。還專門設有網絡實驗“研究光合色素的影響因素”，學生可以在網頁上找到本次實驗，并在網站上公布和分享自己的實驗。教材知識有限，而網絡信息雖然龐大但良莠不齊，美版教材恰當地提供相關網頁能大大提高學生收集信息的效率和準確性。而人教版教材只在本章小結中提供“網站登錄”，雖然也羅列四個網頁鏈接，但具體針對哪一個知識點則沒有提示，導致在教師教學和學生自學過程中使用率極低。隨著現代信息技術的普及，信息化教學和學習的方式更值得我們予以重視。

1.3 實驗設計分析 從實驗內容分析，人教版共設置“綠葉中色素的提取與分離”和“環境因素對光合作用強度的影響”兩個實驗，美國教材共設置“葉綠素的分離”“用同位素研究光合作用”“研究光合作用的影響因素”三個實驗。而“同位素探究光合作用”在人教版以魯賓、卡門兩位科學家的科學史來呈現。以“色素的分離”為例(表2)，從實驗過程分析，美版教材并沒有設計葉綠素的提取實驗，色素分離實驗只有4個步驟，并根據實驗結果分析“隨溶劑上移，可以觀察到什么現象，為什么會在不同的位置看到不同的色素帶”，實驗原理并沒有直接給出，而是設計成探究性問題放在結果分析中。而人教版教材直接給出分離和提取的原理，實驗共分8個步驟，每個實驗操作步驟敘述詳細嚴謹。實驗的討論分析是：“濾紙條上共有幾種不同顏色的色帶，其排序怎樣，寬窄如何，這說明什么”。通過相同實驗題目在中美教材編寫的比較可以看出，人教版更側重學生實驗操作技能的培養，在問題設置上具有導向性、暗示性。而美版教材更側重探究思維的培養，問題的答案需要學生從不同角度總結歸納。

表2 “色素的提取與分離”的比較與對比

在實驗選材上，美版教材簡單、易得、安全、生活化。而人教版的實驗材料繁多，其中石油醚、苯不但難以獲取，而且具有揮發性，對身體有害，雖然有溫馨提示“在通風條件下進行實驗”，其實可直接用酒精做層析液，更能體現人文關懷。

人教版實驗步驟嚴謹科學，如濾紙條的一端減去兩腳，防止層析液在兩端擴散過快，不過有時步驟控制太過嚴苛，不利于學生創造性發揮。整個實驗色素的提取是成功的關鍵，但這一過程對學生難度過大，教學條件要求高，反而在教學中令人望而卻步。

2 啟示與建議

通過兩國教材的比較分析，對我國教材編寫和教師課堂教學具有以下幾個方面的啟示和意義。

2.1 提高科學探究活動的可操作性 雖然人教版設計多種探究實驗以提高學生科學探究的能力，但是在設計實驗和探究活動時要注重可操作性。實驗步驟需簡化，實驗材料要安全、易得，適應大多數學校開展。在實驗結論分析中問題的設置可更具有探究性，給學生更多自主思考和活動的時間和空間。

2.2 精選教學內容 隨著時代的發展和社會的進步，許多知識需及時的刪減更新，精選和社會科技緊密結合、學生終身發展需要的基本知識與基本技能。如“化能合成作用”可作為相關信息供學生閱讀了解，色素的提取難以操作，可以提供更安全簡單方法或只做色素分離的實驗，實驗選材也要“精”，減輕學生的學習壓力。

2.3 注重知識的綜合性 現代社會的發展也更注重人才的綜合培養，而生物學知識更不是孤立的科學，它與物理、化學、數學、計算機技術等都有緊密的聯系。這就要求在教材編寫的時候，更加注重學科之間的交叉滲透廣度和深度，幫助學生建立一個完整的知識系統。

(基金項目：山東省研究生教育創新計劃項目“培養單位視角下全日制研究生助研制度的構建與實踐”，No.SDYY14056；*通信作者)