美國高中生物教材習題特色分析

楊珍珍

摘要從呈現方式靈活多樣和內容設計注重培養科學素養兩個方面對美國新版高中生物教材中習題特色進行分析，啟示我國高中生物教材的編寫應重視真實情景的設計

關鍵詞 美國教材 習題 高中生物 教材分析

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

習題是幫助學生理解和鞏固知識，拓展思維，形成問題解決能力和創新精神的重要載體。培養學生生物學核心素養是新一輪生物課程改革實施的核心任務，而習題中蘊含的科學思想、科學方法和科學精神有利于培養學生的生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。因此如何編制高質量的習題是教材編制的重要方面。美國目前使用比較廣泛的教材是美國四大中小學教材出版公司之一的麥格勞·希爾教育集團于2016年出版的高中生物學教材《Glencoe Biolo.gy》（以下簡稱美國高中教材）。美國高中教材的習題設計很有特色，對我國高中生物教材習題設計和一線教師進行習題編制具有一定的借鑒意義。

1呈現方式靈活多樣

1.1欄目設置形式多樣，結構凸顯層次與聯系

美國教材習題欄目形式多樣，在結構上凸顯習題間的層次與聯系。美國教材習題的欄目包括每節后的“評價”（Assessment）、每章后的“評價”和網絡資源“在線練習”。每節后的“評價”習題所占篇幅不大，題量較少，包括“理解要點”（Understand Main Ideas）和“批判思維"（Think Criticallv）子欄目;每章后的“評價”由評價性習題（Assessment）和“標準測試”（Standard.ized Test Practice）欄目組成，評價性習題包括“術語復習”（Vocabulary Review）、“理解要點”（UnderstandMain Ideas）、“問題討論"（Constructed Response）、“批判思維”（Think Critically）和“總結性評價”（summa-tive assessment）等子欄目;“在線練習”欄目在每節內容的最后，在教材上有個小圖標，學生可以自行登錄教材提供的Connect ED平臺進行練習。在結構上，習題的設計是由易到難，是由掌握知識到應用知識解決問題的過程?！靶g語復習”與“理解要點”欄目強調對基礎知識的掌握;“問題討論”與“批判思維”欄目強調對知識的應用;“總結性評價”欄目強調對解決問題的綜合能力。

另外，習題欄目的設計從節到章，將所有相關的內容以章檢測題的形式進行考查，加強了知識之間的聯系，引導學生對所學的內容進行整合分析，最終達到對知識的融會貫通。

1.2題型設計種類豐富，注重知識理解和能力培養

美國教材習題的類型豐富多樣，包括知識理解型、問題分析型和科學探究型，注重學生對知識的理解和培養學生的各方面能力。

知識理解型習題幫助學生理解重要但比較難掌握的生物學概念，通常只涉及一兩個相關概念。例如，解釋為什么DNA復制在真核生物中比在細菌中更復雜？通過完成習題，學生可以更深刻地理解真核生物與原核生物細胞結構不同及DNA復制這兩個概念的內涵。

問題分析型習題可以培養學生的邏輯推理能力，通常涉及的概念比較多。例如，為什么一個患有特納氏綜合癥的女孩會患紅綠色盲，而父母雙方都正常？學生通過分析特納氏綜合癥的病因和伴性遺傳的規律對習題中的問題進行邏輯推理和加工，從而得出答案。

科學探究型習題可以培養學生的科學探究能力。例如，你如何用放射性元素來證明格里菲思實驗中細菌的轉化化合物是DNA？學生通過設計實驗方案，可以體驗親身體驗科學家是如何探究世界的，同時有利于培養學生的創新能力。

2內容獨到，培養科學素養

2.1厘清生物學概念，促進生命觀念的形成

美國高中教材將生物學概念分為3個不同的層次：主題（Themes）、大概念（Big Idea）和主要概念（MainIdea），習題的設置也注重生物學概念。美國教材關于生物學概念的習題設置會在題目旁標出主題（對應于美國《下一代科學教育標準》中的跨學科概念）、大概念或主要概念。例如，第九章“細胞的復制”中關于本章主題“穩定和變化：細胞經歷許多變化后分化成某種特定類型的細胞”設置的習題有“解釋癌細胞與細胞周期的關系”;關于本章大概念“細胞經歷包括間期，分裂期和胞質分裂的生命周期”設置的習題有“除了生殖，什么因素促使細胞完成分裂間期，分裂期、胞質分離的周期”;關于主要概念“細胞生長直到達到其大小極限，然后停止生長或分裂”設置的習題為“為什么細胞運輸和細胞通訊限制了細胞的大小”。

生物學觀念是在眾多生物學概念的基礎上，通過抽象、推理等思維，升華為對生命的本質和生物學本質的整體理解和認識，對生物學概念的掌握有利于學生形成生物學觀念。

2.2打破學科界限，體現科學本質

美國高中教材習題有大量學科交叉的題目，與數學、物理、化學等多個學科的結合，強調學科間的聯系，有利于學生理解科學的本質、科學的思想方法和跨學科概念。有些習題與數學直接聯系，教材會在習題旁標注“生物中的數”（Math in Biology）。如，如果遺傳密碼使用四個堿基而不是三個，則可以編碼多少個遺傳密碼？有些習題與化學相聯系，如在米勒模擬的實驗中，以模擬在地球早期大氣產生有機物質的過程作為習題背景，提問：“設備中不同混合氣體可能的后果是什么？”有些習題需要物理知識作為基礎。例如，解釋為什么你期待在海洋沉積物的樣本中找到更多的關于硅藻的證據而不是綠藻。在學習中雖然有人為的分科體系，但是在解決實踐問題時，則要求學生具備綜合處理問題的能力。與其他學科的結合，可以讓學生理解生物學科的發展是與其他學科相互促進的，科學的發展是綜合化的。

2.3創設問題情境，培養科學思維與科學探究能力

美國教材習題注重問題情境的創設，包括生活情境，實驗情境和科學史情境等，可以培養學生的科學思維與科學探究能力。歐盟認為核心素養的內涵是“在特定情境下適用的知識、態度與技能的綜合”。生活情境是用生活中與生物有關的現象來呈現生物學問題。例如，在世界上非常干燥的地區進行的耕作和澆水會使水在蒸發時鹽積聚在土壤中，根據對濃度梯度的了解，為什么增加土壤鹽度會對植物細胞產生不利影響？生物學是一門實驗學科，實驗情境可以培養學生的科學研究能力，如題干給出一段實驗操作描述，并提問“實驗可能出現的問題，描述如果調整實驗步驟從而驗證你的猜想”?？茖W史情境可以讓學生了解或“經歷”科學家們探究歷程，領悟科學家們的科學思想、科學方法和科學精神。美國教材的章后習題有個獨特的習題板塊“DBQ”（Document-based questions）板塊，以這個章節中具代表性科學家發表的原始文獻作為閱讀資料，并以此設計問題。如，呈現沃森和克里克的一段文獻原文，提問“根據以上描述畫出DNA結構”。學生通過回答這類問題加深對生物科學史上重要概念的理解。

3對我國教材編寫和修訂的啟示

“在真實情境中展開評價”是我國新一輪科學課程改革的方向之一，學生的科學素養的形成和發展是與特定的情境密不可分。經濟合作與發展組織的國際學生評估項目（Program for International Student As.sessment，PISA）就在其測試中盡量選用真實情境命制題目考查相應的概念理解能力和科學探究能力。因此，教材中的習題設計應重視真實情景的設計。美國教材中很多習題的設計都重視與生活相聯系，為學生提供真實情境，使學生能夠運用所學的生物學知識解決真實問題，體驗生物學學科價值，激發學習熱情。另外，真實情境才能夠體現生命現象的復雜性，展示生物學的本來面目。在真實情境中解決問題，有利于培養學生的科學思維和科學探究能力，同時也促進學生對科學本質的理解。