美國高中生物教材分析
——以“神經系統的調節”為例

潘 帥 王 威

(四川師范大學生命科學學院 四川 成都 610101)

基于美國《國家科學教育標準》所出版的《Biology:The Dynamics of Life》[1](以下簡稱“美國教材”)是美國高中生物教育所采用的主流教科書，因其內容豐富、文字生動、插圖精美等在美國本土較為廣泛的使用。所謂，他山之石可以攻玉，通過對美國高中生物教材進行深入對比研究，既可以嘗試性的尋找學生對知識理解的難點和產生原因從而找尋到解決方法，也可以促進教師對知識的整合理解從而更熟練的應用教材。通過對“神經系統的調節”的內容進行分析研究，可以為教師教授“神經調節的調節”相關內容時提供參考，更好的促進學生對相關內容的理解和遷移應用。

1.內容嚴謹，條理清晰

美國教材對于神經系統內容的編排主線是圍繞“神經傳導”展開，同時對整個傳導過程提供豐富的圖片和生動的文字進行詳細描述。教材編寫按照從微觀到宏觀的順序，對神經系統的相關知識進行分類整合，有利于學生根據知識的脈絡進行理解。

圖1 核心內容編排主線

教材編寫基于學生已有的認知結構，強調情境性，在學生已有的感性經驗上展開知識的學習，具有啟發性。例如：“想象你再半夜起床，在去廚房的路上，你的腳趾被碰到，你立刻就知道發生了什么事，是不是在你大叫之前？一種沖動是由刺激引起的，例如觸碰或巨響，它會使人跳起來。”利用一些生活化的情境，可以很好的激發學生的學習興趣，增加教材的可讀性。注重核心概念的理解和應用，教材中的關鍵術語都進行了加黑加粗和黃底處理，非常明顯和突出，有利于學生把握核心概念的定義和內涵。

2.圖文結合，利于理解

根據梅耶所提出的雙通道理論，人類存在著兩個獨立的認知子系統，分別處理言語和非言語信息的表征和加工[2]。利用插圖可以有效的激發非言語信息處理系統，從而幫助學生對知識的理解和掌握。根據梅耶對插圖的功能分類，本部分內容所具有的插圖多為表征性插圖，有助于事實性知識和概念性知識的學習。

美國教材的插圖具有十分明顯的優點。第一，插圖的色彩鮮艷、清晰，如神經元的結構示意圖，細胞核、樹突、軸突、神經鞘等都清晰可見。清晰的插圖可以為學生提供直觀感受，豐富學生的認知結構，同時也極大的激發學生的學習興趣。第二，插圖與教學內容有機結合，促進學生對相關知識的理解和掌握。例如，興奮在神經元內的傳導示意圖，形象生動的將Na+和K+在不同時期的流向表示出來，幫助學生理解細胞內外的電位差產生的原因是Na+和K+的流動所產生的，其本質是興奮促使蛋白質通道的改變。第三，插圖在頁面所占篇幅較大，插圖越大，更能吸引學生的注意力，同時也可使內容表達更為清晰。如興奮在神經元內的傳導示意圖就占據頁面1/2，神經遞質的傳導更是占據了一頁的篇幅。第四，插圖所包含知識具有較高的準確性，有利于學生攻克難點，促進理解。如反射示意圖，準確的將反射的整個過程、神經節的位置、前后根等。

3.以史為例，培養思維

生物科學史是生物科學發生和發展的一個動態過程，具有重要的科學教育價值和人文教育價值，為培養學生核心素養提供了有力素材[3]。美國教材通過提供時間軸，來表明關于相關知識的重大歷史事件，促使學生對相關歷史具有深刻了解。學生借助時間可以了解到知識具有其傳承性，是一代代人不斷探索進行積累得到的，從而培養學生的探索精神。

歷史事件的選取具有一定的創新性和趣味性，如公元前2000年，古代外科醫生使用青銅工具在頭骨上鉆洞，公元前300年，人類進行了第一次解剖等。通過一些創新性的歷史事件，可以激發學生打破傳統的思想禁錮，鼓勵學生發現和創新。教師在課堂教學時要注意將科學理論與社會、文化相結合，強調科學是文化的內在組成部分，利用科學史搭建科學與社會、文化之間的橋梁。

4.旁欄聚焦，把握重點

旁欄的設置在一定程度上體現了STS教育理念，注重學生對重點概念和關鍵術語的掌握，開闊了學生的視野，重視學生的長遠發展，有利于學生生物核心素養的培養。如“本節預覽”，包括“核心問題”、“復習詞匯”和“重點術語”，主要是促進學生自主學習，對重點內容進行提示，便于學生課前預習。“生物的相關職業”中提到了腦電圖技術人員的工作和培養方案。

5.教學建議

美國教材中有些內容是人教版教材中所缺乏的，可以適當帶領學生向外延伸，補充一部分內容，從而使學生的知識面更廣，如增加“去極化”、“閥值”等內容。在教學中可以借鑒美國教材中的插圖，幫助學生對相關知識的理解，如利用神經遞質的傳導示意圖講述神經元之間的傳導過程可以使學生更直觀的觀察到整個過程，便于學生理解電信號→化學信號→電信號的轉變。美國教材更適用于學生的自主學習，基礎較好或興趣濃厚的學生可以將其視為一種課堂學習之外的資料補充。