中美高中主流生物學教材中科學家素材的比較分析

摘要；本文從教材所選取科學家素材的數量、內涵、呈現位置、圖片類型四個方面對人教版普通高中教科書《生物學》（2019年版）和美國高中主流理科教材《科學發現者——生物：生命的動力》進行統計分析，了解兩國高中生物學教材中科學家素材的選擇和使用情況，并為我國科學家素材的編制與教科書教育價值的挖掘提供參考。

關鍵詞：科學家素材；高中生物學教材；科學家形象；欄目呈現

文章編號：1003-7586（2024）05-0075-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出，要注重生物科學史的學習。科學家是生物科學史的主要創造者和傳播者，他們的研究思路、方法，獻身科學的偉大精神，揭示的科學本質等對提高學生的生物學學科核心素養是至關重要的。任何一個國家的中學生物學教材中都使用了科學家素材，但不同國家在編寫教材時，對科學家素材的選用標準是不同的。即使同一個國家，不同版本的教材所選用的素材也不盡相同。因此，整理教材中的科學家素材，并利用這些素材，開展相關教育教學是一個值得深入研究的主題，

鑒于此，本文擬以2019年人教版普通高中生物學教科書（以下簡稱“中版教材”）與美國高中主流理科教材《科學發現者——生物：生命的動力》（Biology：The Dynamics of Life）（以下簡稱“美版教材”）為例，對中美兩個版本教材中科學家素材的選用進行對比分析。

1科學家素材文字分析

1.1素材內容比較

采用定量統計與定性分析的方法，比較中美生物學教材中文字部分科學家素材的應用情況，分析得出：美版教材中科學家總數（n=118）略多于中版教材（n=115），中版教材科學家集中于必修1和選擇性必修3，美版教材多集中于上冊，素材內容呈現多樣化，均包含科學家的成果、意義、方法、精神、圖片、格言（見表1）。

對比中美高中生物學教材選用科學家素材基本情況，有關科學家研究成果的描述占比均最大，中版教材對成果的敘述較詳細，美版教材更為簡潔，常用句式為“某位科學家發現了……”進行描述，如“尤金·肯尼迪（Eugene kennedy）發現了進行細胞呼吸的線粒體”。其次，美版教材更加注重對科學家研究意義與價值的描述，共占比29.67％，主要突出科學家在生物科學史中的貢獻，如“喬安妮·喬瑞（Joanne Chory）的研究將有助于提高莊稼產量”。而中版教材較側重對科學家精神的渲染，為學生樹立正面的科學家榜樣，多次出現“經過10年的努力”“幾百次實驗”“經歷一次又一次的失敗”等描述強調科學家堅持不懈、百折不撓的探究精神。與科學家研究方法相關的敘述占比均位列第三，了解科學探究的方法與過程將有利于學生科學思維的養成。同時，兩國教材均采用少量的科學家圖片與格言，直觀地塑造科學家形象。最后，有關大篇幅的科學家生平介紹，中版教材有6處，美版教材沒有體現，我國教材著重突出科學家的合作精神和總體貢獻，降低了個人崇拜傾向。

1.2素材位置比較

兩國教材中科學家素材所處位置較為靈活，包括緒論、正文、欄目、時間軸、習題五大類（見表2），中版教材欄目板塊中的科學家素材最多，美版教材正文與時間軸中的素材較多。

在緒論處，中版教材通過“科學家訪談”的形式塑造了施一公、袁隆平、許智宏等院士不畏險阻、團結互助、鍥而不舍的中國科學家形象，同時結尾處“對高中生的寄語”又可拉近學生與科學家的距離，提高對科學家的職業認同感，增強學生的社會責任感，如孫儒泳教授勉勵學生“韶光易逝，勸君惜取少年時”。

中美兩國教材正文中有關科學家的敘述比重均位列第二，體現了對生物學科學發展歷史的重視。以DNA結構的發現歷程為例，中版教材詳盡描述了五位科學家對DNA雙螺旋結構模型的貢獻，突出研究歷程的曲折性與科學發展的自我否定性特點，有助于學生全面理解科學知識的形成過程；相比之下，美版教材則集中描述了富蘭克林（Rosalind EFrankLin）、沃森（James D Watson）和克里克（Francis H.C.Crick）三位科學家的相關研究，內容敘述較為簡潔自然，并專門介紹富蘭克林對DNA模型的貢獻，強調女性科學家在科學史中的地位，反映了重視性別平等的教育理念。

中版教材欄目版塊中的科學家素材呈現更豐富、全面，且欄目的呈現較為細致多樣，在“問題·探討”“思考·討論”“學科交叉”“生物科學史話”“生物科技發展”板塊中均有針對科學家的介紹；相比之下，美版教材欄目板塊的科學家素材僅九處，分布于“生物學前沿”“野外調查”專欄中，例如，在“生物學前沿”專欄科普了托馬斯·馬蒂森（Thomas Mattiesen）研發出了組織工程心臟，在“野外調查”欄目中介紹了解剖學家通過尸檢幫助科學家研究鯨魚。

以“時間軸”呈現科學家素材是美版教材的一大特色，三冊教材共十個主題的時間軸將生命科學史和世界史、美國歷史交叉融合，促進學生對科學史的深刻認識和系統性認知；中版教材在選擇性必修3“科技探索之路”板塊也以時間軸形式記錄生物科學探索過程的重大事件，目的是梳理“從傳統發酵技術到發酵工程”“細胞工程的發現歷程”“基因工程的誕生和發展”等重大發展脈絡。兩種教材在時間軸呈現科學家素材的方式上各有特色，前者注意跨學科融合，后者聚焦學科內部發展，均有助于培養學生的科學視野。

習題中涉及的科學家素材較少，中版教材在“練習與應用”中要求學生完成圖解，培養學生的歸納概括能力，發展科學思維；美版教材中引用科學家素材的課后測評有八處，如提問“如果蛋白質是遺傳物質，那么赫爾希（Alfred D.Hershey）和蔡斯（Mareha C.Chase）的實驗結果會有什么不同？”，可以有效促進學生邏輯推理能力和批判性思維的養成。

2科學家素材圖片分析

插圖是信息化的載體，科學家素材插圖在生物學教材中的應用，不僅可以促進學生對科學家的理解與學習，還能豐富教材內容，傳達視覺上的美感。對比兩國教材科學家素材圖片發現（見表3），美版教材重視對研究對象的描述，通過生動清晰的插圖，既能增強趣味性，同時也有助于增進學生對研究對象的了解。中版教材則側重對科學家工作環境和實驗設備的介紹，其中運用了較多的實驗室設備圖和工作圖，設備圖可以促進學生對實驗過程和方法的理解，工作圖多體現科學家觀察思考、刻苦鉆研的情景，有利于塑造生活化的科學家形象，消除學生對科學家的刻板印象。此外，美版教材中沒有科學家著作摘錄的插圖，而中版教材中有兩處，如在問題探討中通過插入達爾文的《物種起源》圖片引出討論問題，加深學生對科學家研究成果的認識。

3小結與建議

通過對比分析得出，兩國教材中科學家素材的呈現方式多樣化，如借助欄目、時間軸等形式將科學史形象化。在文字方面，中版教材對科學家素材的描述較為詳盡，著重總結科學家的貢獻，通過描述科學家的探究精神，樹立積極正面的榜樣形象，相關圖片素材以工作環境的刻畫為主。美版教材的相關語言描述更為精煉，側重對科學家研究意義的敘述，突出女性科學家的價值，并通過時間軸串聯科學史中的重大事件，使整體的呈現更加宏觀和系統化，圖片素材則更多地聚焦于研究對象的介紹。

教科書中科學家素材的選用深刻影響著學生價值觀的形成與科學思維的養成，通過對比分析中美兩國高中生物學教材中科學家的呈現方式，對科學家素材的編制與使用提出以下建議。

第一，適當豐富科學家素材，弘揚科學家精神。豐富科學家素材可以體現在增加女性科學家的比重和恢復我國古代科學家在教材中的地位兩方面。一是各版本教材中出現的女性科學家較少，中版教材甚至沒有出現女性科學家圖片，可以通過彰顯屠呦呦、羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind E FrankLin）、瑪莎·蔡斯（Martha C.Chase）等女性科學家的研究貢獻，對于消除學生對科學家的刻板印象具有積極意義，如美版教材對著名黑猩猩專家珍妮·古道爾（Jane Goodall）進行介紹，呼吁人們保護環境，愛護地球。二是新課標指出，課程內容應有機融入中華優秀傳統文化，強調中華文明的貢獻，而19年人教版教材對我國古代科學家的描述甚少，不利于學生民族自豪感的建立與自信心的培養。

第二，挖掘隱形科學家素材，發揮教科書的育人價值。將科學家素材融入教材，使得科學史教育“顯性化”。在生物學教材編寫中，強調科學家的研究成果和貢獻已成為趨勢，與之相關的科學家情感、態度、精神等隱形素材常被忽略。若教師善于挖掘隱形素材，積極創設科學史情景，將對學生價值觀與科學素養的形成產生潛移默化的巨大作用。除此之外，教材的主編、副主編等編寫人員也是隱形科學家素材，美版教材在扉頁詳細介紹了教材主要編寫者的生平信息，呈現方式豐富且溫馨，增強了內容的可讀性，發揮教科書的教育價值。

第三，改進對科學家素材的評價體系，塑造立體化的科學家形象。教材中對科學家生平成就的描述多為陳述性文本，呈現出理性客觀、情緒穩定的科學家形象，而科學家也是普通人，人物特征并不是單一固定的。因而教師選擇的科學家素材應貼近生活情景，兼顧科學家的工作與生活，借助多媒體工具，通過課題探究、模擬實驗等途徑，從科學家的真實工作場景、工作過程和工作成果等方面展開多元化評價，發掘立體的科學人物，還原真實鮮活的科學家形象。

第四，加大習題的滲透力度，培養學生的辯證思維。習題是鞏固知識、加深理解的良好平臺。當課堂中教師對科學家素材與科學史的講解不夠深入透徹，學生的理解止于字面意義時，習題的輔助就顯得至關重要。將科學家素材與習題結合，既可加深學生對生物學知識的理解，還能在科學家曲折艱難的探索路徑中學會以辯證思維看待問題，促進學生科學思維的養成，如美版教材的課后習題設置“批判性思維”專欄，可以加深學生對科學家實驗探究的理解。