新加坡《劍橋O-Level初中生物學》教材的編寫特色

方許武

(江蘇省南京市揚子第一中學 南京 210048)

新加坡《劍橋O-level初中生物學》教材(Discover-biology GCE O-level science 2ndEdition)(2015年出版)，是根據新加坡教育部2013年頒布的GCE普通科學(生物學)教學大綱編寫的，該大綱強調有效的概念開發和強化。該教材通過使用令人驚嘆的視覺效果、真實的案例和豐富的實驗內容來展現生物學的迷人風采，旨在為學生提供必要的知識和21世紀的終身學習能力[1]。

1 提倡輕松和愉快的學習

1.1 章節開頭就注重激發學生探究熱情 該教材倡導給學生以輕松和愉快的學習體驗，每章一開始就包含有吸引學生興趣的高清彩色照片，并配有問題或說明。這些照片、問題和說明或貼近生活或展現生物科技或奇思妙想，以此來激發學生的探究熱情。

例如，第3章“物質的運輸”的章頭圖出示了一張由于長時間洗澡后手指上的皮膚皺起的照片，并提出如下問題： 你可能會注意到，經過長時間的熱水洗澡后，你手指上的皮膚容易皺起，你有想過這是為什么嗎？你有什么證據支持你的推測？水的溫度和洗澡時間對皮膚是否會皺起有影響嗎？又如，第17章“分子遺傳學”的章頭圖出示了一張正在喝牛奶的小白鼠的照片，并配有說明，做一只無頭老鼠： 在1996年，一組科學家以小白鼠為實驗對象，對蛋白質在動物體內的重要性進行了研究，他們對一種蛋白質分子特別感興趣，并稱之為蛋白質X，科學家通過實驗，確保在母體子宮內發育的小鼠不會產生蛋白質X，而它們體內的其他蛋白質都不會受到影響。結果，這只小老鼠出生時沒有頭，身體的其他部分正常發育。科學家是如何阻止老鼠產生蛋白質X的呢？這些實驗的結果對人類來說是好消息還是壞消息呢？再如，第18章“生態”的章頭圖出示的是一群小螞蟻的照片，并配有以下問題，想象一下沒有螞蟻的世界是什么樣子？如果我們的房子里沒有螞蟻出沒，那殺蟲劑的使用量肯定會大大減少。假設在一個短暫的時刻，我們設法消滅了地球上所有的螞蟻，我們的生活方式會發生改變嗎？如果有人告訴你，如果螞蟻不存在，我們就有餓死的危險，你會相信那個人嗎？

全書共有18個章節，每章都是通過這樣的方式來帶領學生進入生物科學的殿堂，這一設計是本書的一大特色： 一方面讓學生充分體會到生物科學與我們的生活、科技和社會有密切的關系；另一方面讓學生以飽滿的熱情和強烈的求知欲投入到新一章的學習之中。

1.2 信息和圖表逐步展示，將抽象概念分解成小概念 教材中每個章節都有大量的文字信息和圖表，通過這些信息階梯式的展示，將本章所涉及的重要概念逐步分解為學生容易學習和理解的小概念。無論是正文中的文字信息還是旁欄中的文字信息的設計，以及圖表信息的呈現順序都能很好地反映教材內容的組織，力求充分地實現學科內在邏輯與學生認識邏輯相統一。

例如，第3章主要是學習水分子、氣體分子是如何在生物體內運輸的，本節內容主要是反映微觀的生物學現象和原理，還包括擴散、濃度等物理和化學概念，學習難度較大。因此在第1節就著重介紹了擴散的概念，通過呈現一幅香水打翻后的圖片，并讓學生展開想象： 假設你正在客廳看書，你妹妹不經意間打翻了一瓶香水，不一會兒客廳里就彌漫著令人愉快的香味。通過貼近生活的實例，讓學生體會擴散現象。接著向學生介紹了所有物質都是由原子、分子或離子等粒子組成的，微粒從泄露的表面蒸發，它們變成了氣體，氣體微粒在不停地運動，它們撞在一起、跳來跳去，這樣氣體就會擴散到整個屋子，直到它到達你的鼻子。形象生動的文字信息，充滿了畫面感、代入感，讓學生很快就能對擴散這一微觀概念有所了解。接著，通過一幅坐標圖和一段文字信息介紹了濃度梯度的概念，進而引導學生思考濃度梯度和擴散的關系。最后，通過以上的學習，總結出香水彌漫整個屋子的原理： 流體(液體和氣體)的粒子具有運動能量(動能)，它們不停地運動，它們的運動是隨機的且粒子會沿著濃度梯度移動(擴散)，并在一段時間后均勻地分散出去。因此，香水的味道彌漫了整個屋子。此時，教材中安排了一個旁欄內容介紹了動態平衡的小知識。最后，給出擴散的概念： 擴散可被描述為粒子沿濃度梯度下降的凈運動；濃度梯度越陡，粒子運動的速度就越快。在此基礎上進一步學習根尖吸收水分、人體內部以及和外界環境的氣體交換等內容就水到渠成了。

通過生活現象引入、形象生動的語言描述、適時出示圖表和小知識介紹等環節，層層深入、使得微觀概念具體形象化，并在無形之中滲透了物理、化學相關知識，讓學生在輕松的氛圍中，深入淺出的理解并掌握抽象概念。

2 注重對概念的理解和思維能力的培養

2.1 以豐富的實驗加深對概念的理解，并注重培養高階思維能力 新加坡教材中有大量的實驗探究內容，這些實驗，有的簡潔明了、有的富有挑戰性且強調數據分析，通過大量的實驗探究，既加深了對概念理解，也培養了學生高階思維能力和敏捷的頭腦，最終達到能夠在新的情況下應用概念的目的。

例如，第7章第2節“葉片結構和功能”中，安排了一個簡單且效果明顯的小實驗來展示葉片中氣孔的存在。主要實驗過程為： 用鑷子夾起一片新鮮的葉子，并讓葉片整體保持在水面以下；水溫應控制在75℃；盡你所能的解釋葉片中發生的一切(提示： 加熱時空氣會膨脹)；討論： 為什么水溫必須為75℃。熱水中葉片上釋放出氣泡的現象很明顯，讓學生能夠直觀地感受到葉片上氣孔的存在，并對“氣孔是氣體交換的門戶”這一重要概念有深刻的認識；且實驗中突出對過程的探索和解釋，提示內容、問題討論環節，使生物學學科與物理學科的知識相結合，有利于培養學生的開放性思維。

又如，第9章“植物的運輸”中共安排了9個實驗： 如何通過植物展示水的運輸路徑、如何證明韌皮部對植物運輸的重要作用、如何在盆栽植物中顯示蒸騰作用、如何證明蒸騰作用的主要器官是葉、如何比較葉片上下表面的蒸騰速率、如何證明蒸騰作用主要通過氣孔發生、如何用彈簧秤來測量蒸騰速率、如何測量盆栽植物的蒸騰速率和如何用計量器來測試蒸騰速率。

這一系列實驗中，有定性實驗也有綜合性較強的定量實驗，實驗內容的體系化使學生能夠系統地理解植物體內的物質運輸原理、過程和本質，獲得實驗設計、檢測方法、探究能力和思維能力等的訓練，并在科學精神和科學態度方面得以滲透和熏陶。

2.2 豐富的概念圖設計，凸顯概念之間的聯系 新加坡GCE普通科學(生物學)教學大綱強調有效的概念開發和強化,因此在初中生物學教材中附有大量的概念圖,這些概念圖以點、線和面不同層次展現，分別出現在章節中和書后的附錄中,章節中的概念圖主要反映本章或本節的重要概念，相當于點；書后附錄中的概念圖，主要是總結幾個互相關聯的章節中的主要概念，相當于線和面。通過這種方式，能夠很好地體現概念之間的內在聯系，有利于學生對概念的理解，起到事半功倍的效果。

2.3 常規測試檢測概念理解水平，為更好的學習、評估提供機會 教材的每個章節中都安排了若干個自我測試(test yourself)和試試看(try it out)欄目，在每一章末尾還安排了一個回答正確(get it right)欄目，通過這些欄目的測試，能夠很好地反映學生對概念的理解水平，為更好地學習和評估提供機會。自我測試欄目可以幫助學生自主復習并有效的加強對關鍵概念的理解，其形式較為多樣，可以是要求學生直接復述出教材上的概念，或是給出一個例子、實驗數據讓學生利用所學概念去分析原因等。

例如，在學完第10章第5節“吸煙對人體健康的影響”后安排了一個自我測試環節： 給出兩幅曲線圖，分別表示受試者吸煙后血液中的尼古丁濃度以及脈搏的變化，要求學生分析： ①吸煙者吸了5min后，血液中的尼古丁濃度是多少？②5min后吸煙者的脈搏是多少？③血液中的尼古丁濃度與脈搏之間的關系是什么？④香煙煙霧中含有的影響紅細胞運輸功能的物質是什么？⑤它是如何影響紅細胞運輸氧氣的？

試試看欄目主要通過小型項目或個人、團隊進行的活動，為探究性學習提供了實踐方法。例如，在第7章第2節“葉片的結構和功能”后安排了一個試試看欄目，要求學生利用一些香腸形狀的氣球和膠帶自制保衛細胞模型；在第8章第5節“心臟的結構和功能”后的試試看欄目中，給出心臟的質量大約是體重的0.59%，并用這個公式計算心臟的質量；在第4章“營養物質”的末尾安排的試試看欄目要求學生： ①根據給出的調查步驟檢測自己的飲食是否科學合理，并思考合理或不合理的原因；②使用互聯網、當地報紙和雜志收集關于新加坡營養與飲食問題的信息，總結主要問題是什么？

回答正確欄目通過讓學生對一些具有代表性的判斷題進行作答，并糾正其錯誤的方式來加深對概念的理解，且每一道題后都注明了概念所在的章節。

3 強調對學生21世紀發展能力的培養

教材的宗旨是為學生提供必要的知識和21世紀的終身學習能力，因此在促進學習和理解基本概念的同時，教材中還安排了復習題訓練(let’s review)欄目、習題冊鏈接(workbook links)欄目、21世紀能力(think & evaluate 21stcc)欄目和在線研究與作業(online research and assignments)欄目幫助學生拓展學習內容，培養21世紀發展能力。復習題訓練和習題冊鏈接欄目主要是通過針對性的習題訓練，以及指導學生復習相關章節來培養學生的自主學習能力，并幫助學生提高知識的應用和遷移能力。此外，由于新加坡初中學生要參加畢業會考，考試成績將作為進入高中或職業學校的入學依據。因此，這些欄目的設計還能夠幫助學生建立考試信心。21世紀能力欄目一般安排在章節的末尾，要求學生分析一段與新加坡國情密切相關的文字材料，思考相關問題并提出解決方案。

例如，第7章“植物中的營養物質”后的21世紀能力欄目標題為： 沒有土壤？生長在空氣中！隨后提供了一段文字信息，主要介紹了新加坡是世界上人口最密集的國家之一，全國只有2%的土地用于農業，一些人已經開始使用水培法解決缺乏農業土地的問題，并思考： ①食品短缺的原因；②為什么水培法適用于高度城市化的新加坡？③在新加坡設立水培設施的可行性和可能面臨的挑戰有哪些？

這一欄目的設計讓學生站在決策者的角度重新審視國家面臨的問題，并運用所學知識解決實際問題，培養了學生的綜合能力、社會責任等核心品質。

在線研究與作業欄目要求學生以小組為單位收集、評估、處理和交流信息，幫助培養獨立的學習和信息、通信和技術相關技能，并建立人際和協作技能。

例如，第14章第3節“授粉”中安排的在線研究與作業首先提供了一則信息說明： 許多色彩鮮艷的花的花瓣上的線條或標記被稱為花蜜指南，能夠引導昆蟲前來采蜜并幫助花授粉。要求學生上網查詢更多關于花蜜指南，了解花蜜如何引導昆蟲授粉的信息，并設計一個實驗來測試花瓣的指南功能，解釋所設計的實驗是如何驗證這些標記能夠引導昆蟲采集花蜜。

這一欄目的設計能夠引導學生拓展學習內容并進一步培養學生的相關能力，也體現了課程要求的培養21世紀發展能力。