中美兩國高中生物學教材“細胞呼吸”一節(jié)的比較與啟示

施大華 吳志強

（1.江蘇省揚中市第二高級中學 江蘇鎮(zhèn)江 212200）

（2.安徽省蕪湖市教育科學研究所 安徽蕪湖 241000）

2004年美國麥格勞希爾有限公司出版了高中主流生物教材《生物：生命的動力》（Biology：The Dynamics of life），2018年該教材的第二版中譯本由浙江教育出版社出版（以下簡稱美國教材）。第二版美國教材全書的行文風格和編寫內容明顯不同于第一版，全書的每節(jié)開篇都有聯(lián)系實際的點睛之筆，除了圖文并茂地闡述生物學內容外，還設置了豐富多彩的學習欄目，介紹了相關內容領域的職業(yè)生涯，從公民科學素養(yǎng)角度來教授生物學，努力提升公民的科學素養(yǎng)。2019年，人民教育出版社重新修訂出版了普通高中生物學教科書（以下簡稱人教版教材），以原實驗教材為基礎修訂而來。教材修訂以《普通高中生物學課程標準（2017年版）》為根本依據，在廣泛調研、總結經驗、反思不足的基礎上，吸收原實驗教材的優(yōu)點，在繼承的基礎上努力創(chuàng)新。

為便于一線教師全面認識并實施新教材，下面以“細胞呼吸”一節(jié)內容為例，嘗試分析兩套教材在知識內容、欄目類型和實驗設計等方面的編寫特點，挖掘其中適合的素材為教學服務，旨在為我國高中生物學新教材的教學實施提供一些參考。

1 中美教材中“細胞呼吸”的比較

1.1 知識內容分析

從“細胞呼吸”一節(jié)內容編排上看，人教版的教材內容覆蓋范圍更廣泛，與人們的生產、生活結合更緊密。該教材不僅分析有氧呼吸和無氧呼吸的過程，還探究了酵母菌細胞呼吸的方式，并著重分析了細胞呼吸的原理在生產和生活中的應用。例如，包扎傷口時需要選用透氣的消毒紗布或創(chuàng)口貼等；利用麥芽、葡萄、糧食和酵母菌等釀酒時需要控制通氣；花盆土壤板結后，需要及時松土透氣等促進有氧呼吸等。在呈現這些內容時，人教版教材注重分析人們在生產和生活中應用細胞呼吸原理的重要方面，然后再舉例并加以說明，彰顯了“注重與生活的聯(lián)系”的理念。美國教材則精選“細胞呼吸、發(fā)酵和光合作用和呼吸作用過程的關系”3個知識點，著重分析了細胞呼吸中的糖酵解、三羧酸循環(huán)和電子傳遞的具體過程，并引入了在我國高校生物化學教材中才會出現的專業(yè)性較強的學術性名詞，如“NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）、NADPH（還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）、CoA（輔酶A）、乙酰輔酶A、FADH2（還原型黃素腺嘌呤二核苷酸）”。這些名詞對于中學生而言具有極大的挑戰(zhàn)性。

綜上分析，人教版教材更加注重培養(yǎng)中學生的生物學學科核心素養(yǎng)，在闡述知識原理的同時注重與生活的聯(lián)系；而美國教材在中學生物學的知識選擇上，更注重知識的專業(yè)性，在知識的難度和深度有更高的要求。

1.2 欄目類型分析

兩套教材在“細胞呼吸”一節(jié)中，都在旁欄設置了內容精巧、形式多樣的欄目（表1），可以很好地促進教學的深入理解和拓展。人教版教材的“本節(jié)聚焦”和美國教材“本節(jié)預覽”都對本節(jié)學習內容的重難點做了相應提示。然而，從內容上看，美國教材側重于對核心概念的理解和掌握，人教版教材則注重于知識之間遷移和應用。

表1 中美生物學教材特色欄目分析

1.3 插圖比較分析

人教版教材在“細胞呼吸”一節(jié)編寫中，插圖共有11幅，包括實物照片9幅和示意圖2幅；美國教材在“細胞呼吸”一節(jié)編寫中，插圖共有8幅，包括模式圖3幅和示意圖5幅。兩種教材中插圖的差異主要體現在：人教版教材實物照片較多，且照片生活化，種類豐富，內容與生活的聯(lián)系較為密切。美國教材實物照片少，多為模式圖、示意圖。美國教材的彩圖清晰，標注非常詳細，教材的正文部分又對圖片中的信息解釋比較詳細，學生可以結合插圖，通過閱讀文字，掌握主要的知識點。而人教版教材的配圖簡單，淺顯易懂。

1.4 實驗設計分析

從實驗內容上看，在“細胞呼吸”一節(jié)中，人教版教材設置的是“探究酵母菌呼吸的方式”實驗，美國教材設置“病毒性感染是怎樣影響細胞呼吸的”數據分析實驗。從實驗目的分析，人教版教材是設計和進行對比實驗來討論分析有氧和無氧條件下酵母菌細胞呼吸的情況，通過一個完整的探究實驗來分析酵母菌細胞的主要呼吸方式；而美國教材則是通過一個簡單的數據分析實驗來培養(yǎng)學生的批判性思維，并不以獲得知識為主。

2 啟示與思考

中美教材的比較分析，對于我國教師課堂教學和教材編寫具有以下幾個方面的啟示和意義。

2.1 積極打造核心素養(yǎng)養(yǎng)成的生物學課堂

人教版教材內容脈絡清晰，條理性強，插圖精美，插圖數量已有明顯增加，更加貼合學生的社會生活和實踐經驗，注重對學生生物學學科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。在選取教材素材上，人教版教材關注學生的實際生活，利用學生已有認知水平進行有效組織知識體系。而美國教材的插圖數量較少，主要以模式圖解的形式存在，且圖注非常詳細，方便學生結合教材內容自主學習。相比，美國教材更加注重對學生的科學思維的培養(yǎng)，尤其是在作用機理方面，對生物學知識的直白講解更加深入詳實，如有氧呼吸的3個過程介紹等。此外，美國生物學教材對實驗的設計更加多樣、對科學史的介紹更加注重真實的數據等。

教師在組織教學過程中，可以根據需要，將中美教材中的插圖充分利用起來，提高圖片表現形式，增強插圖的可讀性和趣味性。在實際教學過程中，教師可以根據學情等實際情況，借用美國教材的相關內容，適當拓展作用機理方面的知識、對相關實驗的設計等，積極打造基于核心素養(yǎng)養(yǎng)成的生物學課堂，進一步激發(fā)學生的學習興趣、啟發(fā)思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，進而幫助學生養(yǎng)成生物學學科核心素養(yǎng)。

2.2 實驗教學中的操作技能和科學思維并重

人教版教材的實驗注重學生實驗操作技能的培養(yǎng)，同時突出實驗后的討論和分析。美國教材的實驗設計是數據分析實驗，內容簡潔，在教學實踐中給學生和教師留的空間大，對教師和學生的動手能力有較高要求。學生分析真實的數據，在真實的問題情境中，運用所學的生物學知識，對科學研究得到的數據進行綜合分析和獨立思考，并得出相應結論。美國教材的實驗側重于學生批判性思維的訓練。對于高中生的實驗素養(yǎng)的培養(yǎng)而言，教師更應重視高中生對實驗過程中出現的現象和實驗結果的討論和分析，才有利于培養(yǎng)學生實驗后認真分析論證的態(tài)度，有利于培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新能力。

人教版教材中設計的實驗主要包括觀察類、探究類、驗證類和模擬調查類等4種類型的實驗。從實驗設計方面來看，人教版教材中設計的實驗注重探究能力的提高，實驗操作步驟具體詳細，問題導向明確，易于操作，一般能獲得預期的實驗結果。美國教材中的每一節(jié)內容中都有實驗內容，主要有迷你實驗、數據分析實驗和生物實驗室三種類型。其中，生物實驗室又包含不同類型的實驗，類型豐富，且多數實驗是通過設置問題引導學生自主思考、分析并討論、自主設計完整的實驗方案來完成實驗，對教師的教和學生的學都是極具挑戰(zhàn)性。

在實驗教學中，教師需要在提升學生實驗技能的同時，對學生進行思維訓練的強化和思維能力的提升。建議教師引導學生在真實的問題情境下，設計實驗、動手實驗，結合所學生物學知識，結合對數據的綜合分析。必要時，教師甚至可以引導學生分析科研過程得到的實驗結果，通過解決實際問題來實現知識的遷移和應用，著力提升學生思維的深度和廣度。