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中美高中生物教材比较


论文 09 级 游莉莉

中美高中生物学教材“分子与细胞”部分的比较分析
摘要:通过对美国高中主流理科教材《生物:生命的动力》与我国人教版高中
《生物》相同内容“分子与细胞”在编排上的比较,为我国教材改革提供一些参 考。本文主要采用文献分析法、比较研究法进行研究,在明确了本课题研究现状 的基础上,对我国人教版的高中《生物》美国高中主流理科教

材《生物:生命的 动力》从内容编排、栏目设置、教学效果几个方面进行比较。 通过对两种教材的分析, 得出可以得出结论:两种教材都以提高学生科学素 养为基本理念,在内容编排行上大体相同,美国教材更强调学科综合。美国教材 栏目形式多种多样,学习知识的同时培养学生的各种能力。我国的比较单一,以 知识点的灌输为主。 由于两种教材的侧重点有所不同这对于教学效果而言也存在 差异,美国教材以学生为主体,让学生主动参与其中,愉教于学。我国的教材过 于刻板,除了知识点的学习外并不能充分培养学生的其他能力。 关键词:中美 高中生物 分子与细胞 比较分析

目录
摘要································1 ······························· 第 1 章······························· ·······························

第一章 绪论 1.1论文选题的缘由
本论题是在查阅了大量有关中美教材资料的基础上初步形成的。关于中美 教材比较的文献资料很多,有很多是单个方面的比较,如实验部分的比较,课后 习题的比较,图片的比较等,也有整体的比较,比较有代表的的是于远远的《中 美高中生物教材比较研究》 ,他是对中美教材整体的一个比较,篇幅较长。于是 决定比较中美教材中相同的一个部分,比较有代表性的的就是“分子与细胞”内 容。在指导老师悉心引导下查阅了大量相关文献,其中,吴举宏的《美国高中主 流教材中“分子与细胞”部分的教材分析》 ,余远远的硕士论文《中美高中生物 教材比较研究》等文献资料对本论题的形成有着重要的启示作用,后经与指导教 师讨论并确认了该论题的价值,最终形成了本文的论题。 美国中小学教材的种类极为多样化,教材的使用也存在较大的地区差异。已 经 有 对 Biology-Principles&Exploration 、 BSCS 、 The Living Environment Biology、HRW、Life science 和 Biology:the web of life 教材等六个版本 教材进行研究。本文选取分析的教材《生物:生命的动力》 [1] 《Biology:The Dynamics of Life》是以《美国国家科学教育标准》为依据出版的一套美国高中 生物学教材,在美国本土使用较为广泛。 《生物:生命的动力》是美国麦格劳一 希尔教育出版公司(The McGraw—Hill)于 2004 年出版,供 9—12 年级学生使用, 该教材一经面世推广,便为许多国家选作教材或教学参考书,后经多次修订,发 展为美国高中主流理科教材[2]。2008 年,该教材中译本《生物:生命的力》由浙 江教育出版社出版。 (以下简称 “美国教材” )该教材共 3 册, 包括什么是生物学、

生态学、微生物等 10 个单元,39 章。本文选取的是其中第 5 单元“分子与细胞” 进行比较分析。 我国的高中生物课程改革已于 04 年九月份起在全国四个省级实验区 (广东、 海南、山东、宁夏)实施,与之配套的《普通高中课程标准实验教科书·生物学》 也相继进入各实验区供学校使用,目前已经通过全国中小学教材审定委员会 2004 年初审通过的新教材有五个版本:人教版(朱正威、赵占良主编,人民教 育出版社出版) ;山东版(张时新主编,中国地图出版社出版) ;江苏版(汪忠主 编,江苏教育出版社出版) ;河北版(刘植义主编,河北少儿出版社出版)以及 北师大版(刘相钰、刘恩山主编,浙江科学技术出版社出版) 。其中人教版《生 物》教材分为必修 1、2、3 和选修 1、2、3.本文分析的则是必修 1 的内容。 (以 下简称“我国教材” ) 在查阅资料的过程中发现有许多是关于对美国教材分析的文献,例如:高俊 [3] 英的“美国高中生物教材特点分析” 是对美国教材编写体例和栏目设置及内容 的分析;李高峰的“美国高中主流《生物》教材的概念教学”[4]是对重要概念的 教学分析;吴举宏的“美国高中主流教材中‘分子与细胞’部分的教材分析”[5] 对”分子与细胞”内容对主要内容、学习目标、重要概念、关键术语及栏目的分 析。还有一些对单个栏目的分析,如对实验板块的分析、对语言特色的分析、对 课后习题的分析、对职业渗透的分析、对图片的分析等都只是单方向的。在中美 的教材比较分析中有陈洁的 “中美中学生物课程教材中关于科学探究内容的比较 [6] 分析” ,董玲玲和赵坤兰等人合著的“中美教材中‘细胞大小与物质运输关系’ 实验的比较分析”[7]。中美教材的比较研究有余远远的硕士论文《中美高中生物 教材比较研究》[8],比较得很细致,主要从宏观结构和微观结构入手。宏观结构 方面有教材封面设计、教材设计思路、教材内容选择、教材内在逻辑、知识点的 差异。微观结构方面有体例与栏目的研究、语言文字的研究、插图的研究、习题 的研究。还有微观更深层的研究,有“科学探究”的研究、 “学科综合”的研究、 “STS 教育”的研究、 “情感态度价值观”的研究。余远远的“中美高中生物主 流教材的比较研究”涉及的面比较广,从宏观到微观层面剖析的比较透彻[8]。但 是都没有对同一内容在教材编排上进行过比较研究。 通过比较我们可以知道我国 生物学教材的不足之处,为我国生物教材的改革起到提示作用。

第 2 章 中美教材“分子与细胞”部分的比较
作为共同的知识点, “分子与细胞”在教材中的内容是相同的,但两本教材 在编排上存在诸多差异,本文主要比较的方面主要有以下几点: (1)内容; (2) 栏目设置; (3)教材可读性。

2.1“分子与细胞”部分内容上的差异
表 2.1—1:美国高中主流生物教材是第五单元的内容
第13章 组成细胞的 分子 内容提要:原子结构及 原子问的相互作用;水 对生命的重要意义;比 第1节 原子及其作用

第2节

水与扩散作用

较细胞中有机物的作 用。 第14章 细胞的基本 结构 内容提要:识别原核细 胞和真核细胞的结构; 识别细胞质膜的结构和 功能;了解细胞各个部 分的结构与其功能的关 系。 第15章 物质的跨膜 运输及细胞周期 内容提要:了解物质是 如何进行跨膜运输的; 了解细胞分裂的各个阶 段;了解细胞周期与癌 症的关系。

第3节

细胞中的有机物

第1节

细胞的发现

第2节

细胞膜

第3节

真核细胞的结构

第1节

物质的跨膜运输

第2节

细胞的生长和增值

第3节

细胞的生命历程

第16章 细胞的能量 供应和利用 内容提要:生物为什么 需要稳定的能量供应, 这些能量来自哪里?细 胞 如 何以 ATP的 形式 储 存和释放能量? 比较 ATP 在线粒体中及 在叶绿体中生成的情 况。

第1节

细胞的能量“通货”——ATP

第2节

光与光合作用

第3节

ATP 的主要来源——细胞呼吸

表 2.1—2:中国人教版高中生物教材必修 1 内容
第1章 第 2 章 分子 走进细胞 组成细胞的 第1节 第2节 第1节 第2节 第3节 第4节 第5节 第3章 细胞的基本 第1节 从生物圈到细胞 细胞的多样性和统一性 细胞中的元素和化合物 生命活动的主要承担着——蛋白质 遗传信息的携带者——核酸 细胞中的糖类和物质 细胞中的无机物 细胞膜——系统的边界

结构

第2节 第3节

细胞器——系统内的分工合作 细胞核——系统的控制中心 物质跨膜运输的实例 生物膜的流动镶嵌模型 物质跨膜运输的模型 降低化学反应活化能的酶(一 酶的作用和本质 二 酶的特性) 降低化学反应活化能的酶(一 酶的作用和本质 二 酶的特性) ATP 的主要来源——细胞呼吸 能量之源——光和光合作用(一 捕获光能的色素和结构 二 光 合作用的原理和应用) 细胞的增值 细胞的分化 细胞的衰老与凋亡 细胞的癌变

第 4 章 细胞的物质 输入和输出 第5章 细胞的能量 供应和利用

第1节 第2节 第3节 第1节 第2节 第3节 第4节

第 6 章 历程

细胞的生命

第1节 第2节 第3节 第4节

首先 “分子与细胞” 部分内容上大致是相同的, 都是细胞的组成、 细胞的结构、 细胞的物质运输、细胞的能量供应、细胞的生命历程。其中也存在一些差别,如

2.1.1 内容衔接上的差异
两种教材在知识点的承接上是有一些差异的, 也就是说顺序的安排上是不同 的。 中国教材先是认识细胞是生命系统的基本单位和细胞的多样性和统一性(第 1 章) 然后介绍组成细胞的化学元素和化合物 , (第 2 章) 再然后使细胞结构 , (第 3 章) ,在此基础上物质如何进出细胞(第 4 章) ,细胞系统的维持必须要有自给 的能量供应系统(第 5 章) ,在介绍细胞的结构和功能后,介绍了细胞的生命历 程(第 6 章) 我国的教材在知识点的安排下有很强的线性逻辑关系。而美国教材 。 则有些天马行空的意味, 虽然也是按照细胞的化学组成→细胞的结构→细胞的功 能(物质运输→能量供应和利用)大致线路编写的,但没有绝对界限,如在物质 的跨膜运输(第 3 章)后,由物质供应是为了细胞的生长发育为过度,之后是细 胞的生命历程[5]。 “水与扩散作用”则是安排在原子及相互作用之后,并不同于 中国教材是安排在物质运输那里讲解的。讲完原子及相互作用再讲水与扩散作 用,给人感觉似乎很乱,但是衔接上却很流畅。这样的编排比起刻意追求体系完 整连贯来的流畅自然。

2.1.2 内容知识点上的差异 2.1.2.1 知识点涉及范围的差异
虽然中美教材的内容上大体相同,但是细到知识点上还是存在一些差别, 美国教材涉及的知识面比较广, 通常都会附带其他学科的知识,而中国教材的知 识点所涉及的不多,通常也就简单说明,并不细致。对组成细胞的化学成分进行 分析是件复杂的事情,要应用化学、物理学、生物学的多种方法。如在组成细胞 的分子这一章节中中国教材有关化学知识有限, 只是介绍了细胞中的元素与化合

物,而美国教材则涉及更多如原子结构、电子能级化学键和化学反应等知识,已 超出生物学范畴。不仅是化学物理知识的参插,美国教材更夸张的是参插历史、 文学,技术等这些看似无关联的学科。目录部分,美国教材会附上一条时间轴, 名为生物学与历史, 将生物学中的一些重大事件与同一时间发生的重大历史时间 相对应,让学生在学习生物学知识的同时了解历史事件,这是很好的学科综合, 既能丰富学生的知识,又能强化学生对知识点的记忆。在讲到细胞膜时,介绍了 其他成分。细胞膜还含有胆固醇,胆固醇在人类健康问题中一直是个热点问题, 因为高水平的胆固醇会导致血管中的血液速度减慢。 但是我们必须认识到胆固醇 仍然是食物中必须摄取的一部分, 因为它在保持细胞膜的稳定性方面起着重要作 用。由此通过细胞膜的成分普及健康知识,在我国教材中并无此涉及。

2.1.2.2 知识点中概念划分上的差异
中美教材在知识点上的一些概念还是存在一些差别,在美版教材中,细胞膜 和细胞壁也属于细胞器。如在美版教材中对原核细胞与真核细胞细胞器的比较: 表 14.1 比较原核细胞和真核细胞 细胞器 功能 原核细胞 真核细胞 细胞膜 维持稳态 有 有 细胞壁 支持和保护细胞 有 植物细胞有 核糖体 合成蛋白质 有 有 但在我国教材中,第三章第 1 节内容是细胞膜,第 2 节则是讲细胞器。在细 胞中,许多细胞器都有膜,这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构,共同构成细胞 的生物膜系统。细胞膜和细胞器有着绝对不可混淆的界限。由此可以看出中国教 材的严谨性和系统性, 知识点或概念必须处于某一知识的特定位置,并没有溢出 知识系统之外的知识和概念。美国教材并不是如此一般的绝对严谨,只是思维的 差异导致划分的角度不同,但也合理。

2.2 栏目比较
栏目的比较上有数量上的不同,也有位置上的不同,以及类别上也是有差异 的。 表 2.2—1:美国教材栏目设置如下
栏目名称 内容提要 学习本章的意义 书中位置 在每章内容之前 在每章内容之前 特色与作用 对本章知识点的提 要,方便检索。 对学生学习本章的意 义及对学生学习本章 的要求。 给学生提供网络学习 生物知识的平台。 包括学习目标,知识 回顾,关键术语。对 本节知识点起到一个 出现次数 4 4

生物在线 本节预览

在每章内容之前 每一节内容之前

4 12

提纲的作用。 想一想 技能实验 与其他学科的综合 生物小论文 穿插在文段中 在文段中 文段中或章节之后 与其他学科的综合文 章之后 文段中 穿插在文中 在知识点之后提出的 11 问题, 引导学生思考。 提出问题-解决-理性 思维 与其他学科知识的综 合,开拓学生视野 锻炼学生写论文的能 力,考察学生对知识 的运用和分析能力。 对所出现的一些专有 名词来源的解释 提供职业信息,提早 灌输学生对职业的了 解 小实验,简易操作, 提高学生动手能力。 理解概念,理性思维 和技能训练。 对知识点的深层讲 解。 设计实验并操作,提 高学生的动手能力。 提出一深层次的问题 要求学生解答,附有 参考网站,锻炼学生 的思维能力及获取知 识的能力。 提高学生获取知识的 技能和自主学习得能 力。 通过制作折叠式学习 卡,加强学生的动手 能力,提高学生学习 兴趣的同时加强学生 对知识点的理解。 对重要概念和关键术 语的复习 充分调动学生自主能 动性,让他们积极的 9 8 2

词源 与生物相关的职业

11 2

迷你实验 本节复习题 科学发现 实验设计 运用技能

穿插在文中 节内容之后 节内容之后 本节复习题之后 在生物与其他文章之 后或调查实验之中

9 12 4 1 3

技能训练

本节复习题之后

12

折叠式学习卡

节内容之前

4

复习指南 调查实验

每章知识点之后 节之后

4 2

参与进来。 本章复习 每章知识点之后 前部是复习指南,主 要对重要概念和关键 术语的复习。后部是 复习题和标准化测 试,难度循序渐进, 特点是拓展题和开放 式讨论。 运用网络对比实验数 据 加强学生对生物与其 他学科之间的联系的 认识,同时提高学生 的写作能力。提供网 站搜索,方便学生查 找。 内容包括生物学要点 和标准化测试 把实验数据上传至网 络共享,可以与别人 进行比较,从而对实 验结果进行评估。 对一些关联名词的解 释,方便学生记忆和 区分。 对重要数据单独列 出,方便学生记忆和 理解。 温馨提示做题技巧 通过讲述生物学有关 的历史来讲述生物学 相关知识,拓展学生 视野,加强学生对生 物学知识的记忆。 特点与作用 通过与科学家访谈的 形式让学生了解到科 学探究的不易与艰 辛,学习生物学所具 备的态度。 4

网络生物实验 科技写作

章节之后 在与学科综合之后

1 2

单元测评 数据分享

每单元内容后 网络实验的分析与结 论中

1 1

归纳总结

参插在生物学要点内

1

重要数据

参插在生物学要点内

2

小贴士 聚焦生物学史

测试内容前端 参插在单元测评的生 物学要点里面

1 1

表 2.2—2:中国教材栏目如下
栏目名称 科学家访谈 书中位置 章前 出现次数 1

问题探讨

位于每节开端

通过提出问题引发学 生思考,让学生带着 问题去学习,从而达 到解决问题的目的。 通过引入一段相关资 料来引发学生思考进 行讨论。 对文段的知识点的相 关知识拓展,帮助学 生理解。 提出问题,引导学生 思考。 课后习题,让学生对 已学知识加强巩固。 在学习已有知识的基 础上提高学生的动手 能力。 介绍生物学领域科研 的状况,提高学生对 科学的认识 对本章知识点的集中 概括。 学习完一章后都有自 我检测,主要是让学 生复习所学知识,查 补缺漏。 为学生提供更广阔的 学习平台,提供多个 网站,但是无文字说 明。 介绍是世界上与生物 相关的伟大事件,开 拓学生视野,提高学 生对生物科学的认 识。 对一些难以理解的概 念提供参考链接。 设计实验,提高学生 的创造能力 生活联系生物学知 识,把生物知识融入 生活。 讲述科学家的故事,

21

本节聚焦 资料分析

每节的开端 穿插在文段中

21 9

相关信息

穿插在文段中

16

思考与讨论 练习 实验

穿插在文段中 每节内容之后 穿插在文段中

11 21 7

科学前言

节练习后

2

本章小结 自我检测

每一章后 每一章后

6 6

网站登入

在本章小结之后

6

科学史话

节练习之后

1

知识链接 技能训练 与生活的联系

文中 文段之后 文中

5 1 7

科学家的故事

节练习之后

1

让学生在学习生物学 知识之后了解科学家 不为人知的故事,曾 添学生学习兴趣。 模型建构 文中 构建模型,提高学生 的空间想像能力和动 手能力。 提问,引发学生思考 1

?(提问) 探究

文中 文中

12

由提出问题到假设, 1 实验探究, 从想到做, 循序渐进。 生物知识融入社会, 让学生认识到生物学 的重要性与广泛性。 利用生活中现有的材 料制作生物膜模型, 提高学生的动手能 力,增添学习的趣味 性。 生物与其他学科的交 叉,这些知识点通常 一般是与化学或物知 识相联系的。 介绍生物技术给生活 和社会所带来的改 变,突出生物学科的 重要性。 对文段中的观点给出 另一种假设思考与文 中所给的观点相悖。 激发学生的反向思维 能力。 介绍和生物相关的职 业,渗透职业理念。 3

与社会的联系

文中

课外制作

节练习之后

1

学科交叉

文中

3

科学·技术·社会

节后

1

批判性思维

文段中

1

与生物学有关的职 业

章尾

1

美国生物教材在栏目设置上形式多样, 整个教材内容的呈现方式遵循学生的 学习时序和规律,单元和章节的篇首都以“内容提要”或“本节预览”明确将要 学习的目标和任务, “学习本单元(章)的学习意义” 以 激发学生学习的内在动机。 重视知识的回顾和融通,节篇首通过“知识回顾”引导学生完成知识准备,每节 末设计了几道“本节复习题” ,引导学生进行知识的总结、概念的理解以及理性 思维和技能训练,每章和每单元末分别以“复习指南”“生物学要点”提炼和归 、 结本部分重要的概念和关键术语,以少量的、典型性复习思考题作为学生自我训 练题,以“标准化测试”完成学习评价。就实验而言种类多样,功能丰富,富有 启发性和指导性,愉教于学。相当一部分小节的开始设计了“折叠式学习卡” ,

使学习富有情趣, 让学生在动手又动脑的过程中了解重要内容、梳理概念之间的 关系,有助于学生知识的内化和建构。相对而言我国教材的栏目设计零散,每节 都以为标题探讨和本节聚焦提问式的开始,再系统的知识讲解,其中穿插一些其 他栏目如探究和提问,并未能充分调动学生的主观能动性,有些方面涉而不深, 如与其他学科的综合, 过于专注知识的掌握不注重发散思维, 学习知识显得沉闷。

2.3 教材可读性分析
通过中美两种教材的比较, 从整体效果来看,翻开美国教材仿佛是一册图画 集,文本中附有大量图片,画面精美,五彩缤纷,内容丰富多彩,配上生动的文 字,让学生在快乐中学习生物知识。首先美国教材比较注重画面感,书本插图很 多,教材使用了大量的彩色图片(第 13、14、15、16 章正文中正式编号的重要图 解分别是 24、14、17、13 幅),图文并茂,广泛利用各种资源,注重与社会、生 活和生产的联系,增加学生学习的感性认识,有效地增强学生学习的兴趣,整个 教材可读性强。那些栩栩如生的图片很能吸引学生的注意,如在细胞膜的结构这 一内容中附有一张纱窗阻挡昆虫的图片,有文字说明:纱窗就具有选择透过性, 因为它允许空气通过, 却能阻挡大部分昆虫。这就和细胞膜的选择透过性联系起 来,类比形象,加强学生的理解和记忆。中国教材的图画不够鲜活,通常都是细 胞结构模型图,画面感不强,很难吸引人的注意。 其次文字语言表达方面也存在很大的不同,如在细胞结构的介绍中,美国教 材把细胞内个细胞器的工作类比成团队协作。 细胞的各个结构就像这个小组的成 员一样共同工作。 小组成员合作学习时,一般需要有人决定这个项目所需要的资 源。在细胞中,具有选择通透性的细胞膜就担当着这样的角色。细胞内的领导者 —细胞核指导着蛋白质的合成。 你倒过垃圾吗?倒垃圾需要团队合作吗?在细胞 中“倒垃圾”这一过程就需要团队协作。语言生动形象,大大提高学生的阅读兴 趣,还能帮助学生对相关知识概念的理解。美版教材叙述用语精当明了,对话式 语言亲切自然,娓娓道来,启发性强;普林斯顿评测机构的“小帖士” 、实验部 分的“警示性标志”“安全警示”和“注意”提示等透出浓浓的人文关怀。在中 、 国教材中只是简单的把细胞内部比喻成一个繁忙的工厂,后续是系统的知识讲 解,语言不够形象生动,不够吸引人,实难调动学生学习极大的兴趣。 美国教材栏目形式多种多样,就实验栏目类型就各种各样,有网络实验、调 查实验、迷你实验、技能实验等形式多样,充分调动学生的积极性,为学生提供 了广阔的实验探究空间,让学生更多地以“科学发现者”的身份进行真实的科学 研究。而我国教材实验类型较为单一,数量也较少,完全弱化了学生的动手能力 及自主探究学习的能力。 美版教材中创设了大量的科学与生产、生活实际结合的经典案例, “生物与 社会”“生物与技术”“与艺术的综合” “与数学的综合” “与化学的综合” 、 、 、 、 、 “与文学的综合”以及“科学发现”“与生物学相关的职业”“与自然科学的综 、 、 合” 等栏目, 体现了生物学与生产、 生活和其他学科领域的紧密联系和广泛应用, 提高学生阅读兴趣的同时也做到了理论和实践的结合。 我国教材学科之间的综合 性不强, 部分也只是了联系相关的化学物理知识,纯知识性的介绍缺乏阅读的趣 味性,削弱了学生的阅读兴趣。

第三章 中美教材比较的意义
通过比较我们可以知道我国生物学教材的不足之处,这也为能为我国生物

教材的改革起到提示作用。总体上来看,美版教材内容丰富,插图丰富精美,语 言生动形象,栏目多种多样,与各学科的综合较多,可读性较强,能充分调动学 生学习的积极性和动手能力。我国教材过于强调知识的系统性,栏目零散,不够 丰富,忽视学科之间综合的重要性,教材插图过于单一且水平有待改进,语言不 够生动形象,实验数目少,学生的动手能力需要加强。教材的可读性、实验的技 能性、 学科的综合性和学习的自主性等方面, 仍需向国际上先进教材学习和借鉴, 有待提高。

主要参考资料:
[1][美]奥尔顿· 比格斯等著,廖苏梅等译. 科学发现者· 生物: 生命的动力[M]. 杭 州:浙江教育出版社,2008. [2]金建敏,许晓丽,陈志伟.美国高中主流教材中“实验板块"部分及其编写特色 [J].生物学教学,2010. [3]高俊英.美国高中生物教材特点分析[J].国外教育博览,2011. [4]李高峰.美国高中主流生物教材的概念教学[J].2010. [5]吴举宏.美国高中主流教材中“分子与细胞"部分的教材分析[J].生物学教 学,2010. [6]陈洁.中美中学生物课程教材中关于科学探究内容的比较分析[J].科教平台, 2006. [7]董玲玲,赵坤兰,李娟,崔鸿水.中美教材中“细胞大小与物质运输关系”实验 的比较分析[J].中学生物学,2011. [8]于远远.中美高中生物教材比较研究[D].陕西:陕西师范大学,2011.5 .


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