劉 鵬
(中國地圖出版社 北京 100054)
英國高中生物學教材《生物學》(2015年出版)從編寫體例到內(nèi)容設(shè)計都緊扣2014年英國國家課程體系科學課程關(guān)鍵學段4生物學科的要求:培養(yǎng)學生科學的工作能力,為有潛力的中學生建立相關(guān)學科職業(yè)基礎(chǔ)提供平臺,了解自然和適應(yīng)科技飛速發(fā)展的社會,為不同學生的未來發(fā)展提供參考[1]。
教材全書的標題設(shè)置和正文中的特殊字體都是生物學概念,是反映生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的本質(zhì)屬性,是對生物的結(jié)構(gòu)、生理乃至一切生命現(xiàn)象、原理及規(guī)律的闡述??茖W課程要求學生深入地理解核心概念,教材中的標題都是基本的生物學概念,而分級設(shè)置標題,明晰了不同生物學概念的邏輯關(guān)系,層次分明,易使學生辨析它們之間的內(nèi)在關(guān)系,通過正文中具體科學知識的闡述使學生掌握這些生物學概念,為理解核心概念奠定基礎(chǔ),學習中還可以據(jù)此繪制概念圖。
例如,第3章蛋白質(zhì)和核酸下設(shè)的第一級標題有:早期的研究、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的等級、無機鹽在生物過程中的重要性、核酸5個標題。在蛋白質(zhì)的標題下,又設(shè)有蛋白質(zhì)構(gòu)建的基礎(chǔ)——氨基酸、形成肽鍵——縮合反應(yīng)和水解、多肽3個二級標題。又如第13章保持生物多樣性下設(shè)的一級標題有:影響生物多樣性的因素、保護生物多樣性的原因、保護生物多樣性的方法、國際合作4個標題。在影響生物多樣性的因素的標題下,又設(shè)有生境破壞、過度開采、狩獵、農(nóng)業(yè)和氣候變化5個二級標題。因此,貫穿全書的概念化標題設(shè)計是本書的一大特色,有利于學生掌握生物學科中的核心概念,并運用到日常生活中,解釋身邊的現(xiàn)象,達到英國國家課程的要求。
教材中每個章節(jié)的圖片、示意圖和表格等材料,數(shù)量都達到20個左右,每頁至少有1到2個材料,并配有較為詳細的說明。圖片的數(shù)量最多,使學生能直觀感受蘊含在真實生活中的科學道理,培養(yǎng)學生運用科學原理解釋自然現(xiàn)象的能力。圖片清晰度和質(zhì)量較高,具有較強的時效性和典型性,其中涉及顯微觀察的圖片都注明了放大倍數(shù)。例如,其中的一張圖片說明為“這是睡蓮葉子的結(jié)構(gòu)(放大25倍),顯示了水生植物的適應(yīng)性。表皮上層的氣孔太小了看不到?!本x的圖片體現(xiàn)了英國課程中用科學概念解釋身邊的現(xiàn)象的要求。
示意圖的使用使得抽象難懂的生物學概念形象化。例如,介紹酶的特異性時,通過幾塊拼圖說明只有特定的酶可以和底物互補,而其他酶不能和底物匹配;介紹組織中的肌肉時,通過逐級放大肌肉內(nèi)部的示意圖,說明組織與細胞之間的關(guān)系。示意圖將復(fù)雜的生物學概念模型化,體現(xiàn)了英國課程中運用模型來理解科學概念的要求。
表格在教科書中的數(shù)量雖然不及圖片和示意圖,但也被廣泛使用,具體說明正文的科學知識。例如,介紹細胞周期時,配有表格介紹胚芽細胞、酵母細胞、腸上皮細胞、骨髓細胞、胃上皮細胞、肝細胞的細胞周期,具體說明了正文中不同的細胞有不同的細胞周期的知識。在介紹有關(guān)定量研究的內(nèi)容方面,表格的使用也比較廣泛,并配有折線統(tǒng)計圖。如介紹底物濃度的影響時,配有在不同濃度過氧乙酸的條件下,裝置隨時間變化產(chǎn)生氧氣體積的表格,表格縱軸是過氧乙酸的濃度變化,橫軸是隨時間變化產(chǎn)生的氧氣濃度,下方配有折線圖。表格和折線圖的使用不僅具體說明了科學知識,而且包含了統(tǒng)計學的知識,體現(xiàn)了英國課程中滲透數(shù)學和統(tǒng)計知識的要求。
教材的每個章節(jié)都設(shè)有一些實用欄目,包括預(yù)備知識、測測你的知識儲備、關(guān)鍵詞、重要提示、舉例說明、活動,自我檢測和考試練習題。
預(yù)備知識即前概念,設(shè)置于每個章節(jié)標題下,是學生在學習新概念前要掌握的知識。如學習第2章水、碳水化合物和脂類,前概念包括在生物系統(tǒng)中水是小而重要的分子,水由氫元素和氧元素構(gòu)成,組成生物分子主要有四類物質(zhì):碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類和核酸等,為學習本章組成細胞的主要物質(zhì)、主要物質(zhì)是如何通過分子作用構(gòu)成的打好基礎(chǔ)。在預(yù)備知識下方設(shè)置測測你的知識儲備欄目,如第2章設(shè)置了陳述水分子中的元素,它們是怎么聯(lián)系在一起的?說出構(gòu)成生物分子的四類物質(zhì)并舉例等問題,檢查學生對前概念的掌握情況。
關(guān)鍵詞欄目的設(shè)立基于課程要求中培養(yǎng)學生使用科學術(shù)語,并用這些術(shù)語解釋現(xiàn)象的能力。例如,學習共價鍵、縮合反應(yīng)這些關(guān)鍵詞,能夠強化學生使用它們來解釋水、蔗糖等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形成。重要提示欄目是對有關(guān)知識的鏈接,例如,第6章介紹植物的木質(zhì)部和韌皮部時,提示更多有關(guān)木質(zhì)部和韌皮部的知識在第9章。重要提示的設(shè)置便于學生深入地理解科學概念,發(fā)揮了教材引導學生從基本的生物學概念到更復(fù)雜理論的無縫連接的功能。
舉例說明欄目是對正文中的科學概念進行實際應(yīng)用,并設(shè)置相關(guān)問題和答案。體現(xiàn)了課程體系中運用科學原理解釋生活現(xiàn)象的能力要求。例如,講授質(zhì)膜受體這一知識點時,正文首先講授了受體對質(zhì)膜具有特異性的相關(guān)內(nèi)容。在舉例說明欄目中,介紹了腦、脊髓和消化道神經(jīng)細胞中具有受嗎啡肽刺激的阿片受體,是細胞的信號化合物。嗎啡和阿司匹林都是止疼藥,但只有嗎啡能夠與阿片受體相互作用。后面設(shè)置問題,為什么嗎啡受體在質(zhì)膜上而不是在細胞質(zhì)內(nèi)部,為什么嗎啡能作用于阿片受體而阿司匹林不行,并給出問題的答案,引導學生利用科學原理來解釋現(xiàn)象。
活動欄目的設(shè)計培養(yǎng)學生的實驗技能和策略。例如,利用班氏試劑檢測還原糖的活動?;顒臃譃槿剑孩?名學生利用班氏試劑檢驗還原糖(使用葡萄糖試劑);②另1名學生利用班氏試劑檢測非還原糖(使用蔗糖試劑);③使用比色卡檢驗不同濃度的葡萄糖試劑。在每一步活動中,均配有詳細的實驗操作步驟,指導學生正確使用儀器,記錄發(fā)生的現(xiàn)象。同時設(shè)置了相關(guān)問題,引導學生思考實驗中的各種問題。如第一步活動是一個定性實驗,只能證明還原糖的存在,其中的一個設(shè)問是為什么不能確定使用的葡萄糖試劑的濃度,引發(fā)學生思考實驗的目的,同時激發(fā)學生思考,如何確定葡萄糖試劑的濃度。通過層層遞進,在第三步活動中用比色卡檢驗不同濃度的葡萄糖試劑,這是一個定量實驗,可以確定葡萄糖試劑的濃度。這個活動的三個步驟既有對學生實驗技能的培養(yǎng),又滲透了實驗策略的思考,同時使學生定性和定量地分析現(xiàn)象,兩名學生分組檢測還原糖和非還原糖體現(xiàn)了實驗中與他人合作的工作方式,達到了課程的要求。
自我檢查欄目在每個章節(jié)的間隙設(shè)立幾組,每組包含幾道問題??荚嚲毩曨}設(shè)置于每個章節(jié)的結(jié)尾,包括不同等級的試題,題號前用不同顏色的符號標識,滿足不同學生的需要。上述欄目的設(shè)計體現(xiàn)了關(guān)鍵學段4為有潛力的中學生建立相關(guān)學科職業(yè)基礎(chǔ)提供平臺,使其他學生科學地認識自然和社會這一理念。
教材的內(nèi)容緊緊圍繞課程要求的9個核心概念展開,第1冊中,從生命依賴于分子結(jié)構(gòu)和功能、生命體的基本單位是細胞開始講起,較為詳細地介紹了構(gòu)成生命體基本物質(zhì)包括糖類、脂類、核酸等的分子結(jié)構(gòu),用較大的篇幅展示了這些物質(zhì)的化學式;進而過渡到生物體的生命活動包括生物體內(nèi)的物質(zhì)運輸和能量交換,以及疾病和預(yù)防,這些都是基于構(gòu)成生命體物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能決定的;而后講授生物多樣性和進化論的知識。其他內(nèi)容在第2冊中講授。通過科學知識的闡述,使學生掌握基本的生物學概念,進而理解核心概念,并能夠解釋自然現(xiàn)象。
教材內(nèi)容注重講授科學成果的發(fā)現(xiàn)過程,例如,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)過程,引導學生通過學習建立科學的思考能力,培養(yǎng)科學的工作能力。教材還注重數(shù)學技能的運用,包括使用坐標紙記錄數(shù)據(jù),科學計數(shù)法等,貫穿在正文和欄目中,體現(xiàn)了課程要求的發(fā)展數(shù)學技能。