方許武

(江蘇省南京市揚子第一中學(xué) 南京 210048)

新加坡《劍橋O-level初中生物學(xué)》教材(Discover-biology GCE O-level science 2ndEdition)(2015年出版)，是根據(jù)新加坡教育部2013年頒布的GCE普通科學(xué)(生物學(xué))教學(xué)大綱編寫的，該大綱強調(diào)有效的概念開發(fā)和強化。該教材通過使用令人驚嘆的視覺效果、真實的案例和豐富的實驗內(nèi)容來展現(xiàn)生物學(xué)的迷人風(fēng)采，旨在為學(xué)生提供必要的知識和21世紀的終身學(xué)習(xí)能力[1]。

1 提倡輕松和愉快的學(xué)習(xí)

1.1 章節(jié)開頭就注重激發(fā)學(xué)生探究熱情 該教材倡導(dǎo)給學(xué)生以輕松和愉快的學(xué)習(xí)體驗，每章一開始就包含有吸引學(xué)生興趣的高清彩色照片，并配有問題或說明。這些照片、問題和說明或貼近生活或展現(xiàn)生物科技或奇思妙想，以此來激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

例如，第3章“物質(zhì)的運輸”的章頭圖出示了一張由于長時間洗澡后手指上的皮膚皺起的照片，并提出如下問題： 你可能會注意到，經(jīng)過長時間的熱水洗澡后，你手指上的皮膚容易皺起，你有想過這是為什么嗎？你有什么證據(jù)支持你的推測？水的溫度和洗澡時間對皮膚是否會皺起有影響嗎？又如，第17章“分子遺傳學(xué)”的章頭圖出示了一張正在喝牛奶的小白鼠的照片，并配有說明，做一只無頭老鼠： 在1996年，一組科學(xué)家以小白鼠為實驗對象，對蛋白質(zhì)在動物體內(nèi)的重要性進行了研究，他們對一種蛋白質(zhì)分子特別感興趣，并稱之為蛋白質(zhì)X，科學(xué)家通過實驗，確保在母體子宮內(nèi)發(fā)育的小鼠不會產(chǎn)生蛋白質(zhì)X，而它們體內(nèi)的其他蛋白質(zhì)都不會受到影響。結(jié)果，這只小老鼠出生時沒有頭，身體的其他部分正常發(fā)育。科學(xué)家是如何阻止老鼠產(chǎn)生蛋白質(zhì)X的呢？這些實驗的結(jié)果對人類來說是好消息還是壞消息呢？再如，第18章“生態(tài)”的章頭圖出示的是一群小螞蟻的照片，并配有以下問題，想象一下沒有螞蟻的世界是什么樣子？如果我們的房子里沒有螞蟻出沒，那殺蟲劑的使用量肯定會大大減少。假設(shè)在一個短暫的時刻，我們設(shè)法消滅了地球上所有的螞蟻，我們的生活方式會發(fā)生改變嗎？如果有人告訴你，如果螞蟻不存在，我們就有餓死的危險，你會相信那個人嗎？

全書共有18個章節(jié)，每章都是通過這樣的方式來帶領(lǐng)學(xué)生進入生物科學(xué)的殿堂，這一設(shè)計是本書的一大特色： 一方面讓學(xué)生充分體會到生物科學(xué)與我們的生活、科技和社會有密切的關(guān)系；另一方面讓學(xué)生以飽滿的熱情和強烈的求知欲投入到新一章的學(xué)習(xí)之中。

1.2 信息和圖表逐步展示，將抽象概念分解成小概念 教材中每個章節(jié)都有大量的文字信息和圖表，通過這些信息階梯式的展示，將本章所涉及的重要概念逐步分解為學(xué)生容易學(xué)習(xí)和理解的小概念。無論是正文中的文字信息還是旁欄中的文字信息的設(shè)計，以及圖表信息的呈現(xiàn)順序都能很好地反映教材內(nèi)容的組織，力求充分地實現(xiàn)學(xué)科內(nèi)在邏輯與學(xué)生認識邏輯相統(tǒng)一。

例如，第3章主要是學(xué)習(xí)水分子、氣體分子是如何在生物體內(nèi)運輸?shù)模竟?jié)內(nèi)容主要是反映微觀的生物學(xué)現(xiàn)象和原理，還包括擴散、濃度等物理和化學(xué)概念，學(xué)習(xí)難度較大。因此在第1節(jié)就著重介紹了擴散的概念，通過呈現(xiàn)一幅香水打翻后的圖片，并讓學(xué)生展開想象： 假設(shè)你正在客廳看書，你妹妹不經(jīng)意間打翻了一瓶香水，不一會兒客廳里就彌漫著令人愉快的香味。通過貼近生活的實例，讓學(xué)生體會擴散現(xiàn)象。接著向?qū)W生介紹了所有物質(zhì)都是由原子、分子或離子等粒子組成的，微粒從泄露的表面蒸發(fā)，它們變成了氣體，氣體微粒在不停地運動，它們撞在一起、跳來跳去，這樣氣體就會擴散到整個屋子，直到它到達你的鼻子。形象生動的文字信息，充滿了畫面感、代入感，讓學(xué)生很快就能對擴散這一微觀概念有所了解。接著，通過一幅坐標(biāo)圖和一段文字信息介紹了濃度梯度的概念，進而引導(dǎo)學(xué)生思考濃度梯度和擴散的關(guān)系。最后，通過以上的學(xué)習(xí)，總結(jié)出香水彌漫整個屋子的原理： 流體(液體和氣體)的粒子具有運動能量(動能)，它們不停地運動，它們的運動是隨機的且粒子會沿著濃度梯度移動(擴散)，并在一段時間后均勻地分散出去。因此，香水的味道彌漫了整個屋子。此時，教材中安排了一個旁欄內(nèi)容介紹了動態(tài)平衡的小知識。最后，給出擴散的概念： 擴散可被描述為粒子沿濃度梯度下降的凈運動；濃度梯度越陡，粒子運動的速度就越快。在此基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)根尖吸收水分、人體內(nèi)部以及和外界環(huán)境的氣體交換等內(nèi)容就水到渠成了。

通過生活現(xiàn)象引入、形象生動的語言描述、適時出示圖表和小知識介紹等環(huán)節(jié)，層層深入、使得微觀概念具體形象化，并在無形之中滲透了物理、化學(xué)相關(guān)知識，讓學(xué)生在輕松的氛圍中，深入淺出的理解并掌握抽象概念。

2 注重對概念的理解和思維能力的培養(yǎng)

2.1 以豐富的實驗加深對概念的理解，并注重培養(yǎng)高階思維能力 新加坡教材中有大量的實驗探究內(nèi)容，這些實驗，有的簡潔明了、有的富有挑戰(zhàn)性且強調(diào)數(shù)據(jù)分析，通過大量的實驗探究，既加深了對概念理解，也培養(yǎng)了學(xué)生高階思維能力和敏捷的頭腦，最終達到能夠在新的情況下應(yīng)用概念的目的。

例如，第7章第2節(jié)“葉片結(jié)構(gòu)和功能”中，安排了一個簡單且效果明顯的小實驗來展示葉片中氣孔的存在。主要實驗過程為： 用鑷子夾起一片新鮮的葉子，并讓葉片整體保持在水面以下；水溫應(yīng)控制在75℃；盡你所能的解釋葉片中發(fā)生的一切(提示： 加熱時空氣會膨脹)；討論： 為什么水溫必須為75℃。熱水中葉片上釋放出氣泡的現(xiàn)象很明顯，讓學(xué)生能夠直觀地感受到葉片上氣孔的存在，并對“氣孔是氣體交換的門戶”這一重要概念有深刻的認識；且實驗中突出對過程的探索和解釋，提示內(nèi)容、問題討論環(huán)節(jié)，使生物學(xué)學(xué)科與物理學(xué)科的知識相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。

又如，第9章“植物的運輸”中共安排了9個實驗： 如何通過植物展示水的運輸路徑、如何證明韌皮部對植物運輸?shù)闹匾饔?、如何在盆栽植物中顯示蒸騰作用、如何證明蒸騰作用的主要器官是葉、如何比較葉片上下表面的蒸騰速率、如何證明蒸騰作用主要通過氣孔發(fā)生、如何用彈簧秤來測量蒸騰速率、如何測量盆栽植物的蒸騰速率和如何用計量器來測試蒸騰速率。

這一系列實驗中，有定性實驗也有綜合性較強的定量實驗，實驗內(nèi)容的體系化使學(xué)生能夠系統(tǒng)地理解植物體內(nèi)的物質(zhì)運輸原理、過程和本質(zhì)，獲得實驗設(shè)計、檢測方法、探究能力和思維能力等的訓(xùn)練，并在科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度方面得以滲透和熏陶。

2.2 豐富的概念圖設(shè)計，凸顯概念之間的聯(lián)系 新加坡GCE普通科學(xué)(生物學(xué))教學(xué)大綱強調(diào)有效的概念開發(fā)和強化,因此在初中生物學(xué)教材中附有大量的概念圖,這些概念圖以點、線和面不同層次展現(xiàn)，分別出現(xiàn)在章節(jié)中和書后的附錄中,章節(jié)中的概念圖主要反映本章或本節(jié)的重要概念，相當(dāng)于點；書后附錄中的概念圖，主要是總結(jié)幾個互相關(guān)聯(lián)的章節(jié)中的主要概念，相當(dāng)于線和面。通過這種方式，能夠很好地體現(xiàn)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，有利于學(xué)生對概念的理解，起到事半功倍的效果。

2.3 常規(guī)測試檢測概念理解水平，為更好的學(xué)習(xí)、評估提供機會 教材的每個章節(jié)中都安排了若干個自我測試(test yourself)和試試看(try it out)欄目，在每一章末尾還安排了一個回答正確(get it right)欄目，通過這些欄目的測試，能夠很好地反映學(xué)生對概念的理解水平，為更好地學(xué)習(xí)和評估提供機會。自我測試欄目可以幫助學(xué)生自主復(fù)習(xí)并有效的加強對關(guān)鍵概念的理解，其形式較為多樣，可以是要求學(xué)生直接復(fù)述出教材上的概念，或是給出一個例子、實驗數(shù)據(jù)讓學(xué)生利用所學(xué)概念去分析原因等。

例如，在學(xué)完第10章第5節(jié)“吸煙對人體健康的影響”后安排了一個自我測試環(huán)節(jié)： 給出兩幅曲線圖，分別表示受試者吸煙后血液中的尼古丁濃度以及脈搏的變化，要求學(xué)生分析： ①吸煙者吸了5min后，血液中的尼古丁濃度是多少？②5min后吸煙者的脈搏是多少？③血液中的尼古丁濃度與脈搏之間的關(guān)系是什么？④香煙煙霧中含有的影響紅細胞運輸功能的物質(zhì)是什么？⑤它是如何影響紅細胞運輸氧氣的？

試試看欄目主要通過小型項目或個人、團隊進行的活動，為探究性學(xué)習(xí)提供了實踐方法。例如，在第7章第2節(jié)“葉片的結(jié)構(gòu)和功能”后安排了一個試試看欄目，要求學(xué)生利用一些香腸形狀的氣球和膠帶自制保衛(wèi)細胞模型；在第8章第5節(jié)“心臟的結(jié)構(gòu)和功能”后的試試看欄目中，給出心臟的質(zhì)量大約是體重的0.59%，并用這個公式計算心臟的質(zhì)量；在第4章“營養(yǎng)物質(zhì)”的末尾安排的試試看欄目要求學(xué)生： ①根據(jù)給出的調(diào)查步驟檢測自己的飲食是否科學(xué)合理，并思考合理或不合理的原因；②使用互聯(lián)網(wǎng)、當(dāng)?shù)貓蠹埡碗s志收集關(guān)于新加坡營養(yǎng)與飲食問題的信息，總結(jié)主要問題是什么？

回答正確欄目通過讓學(xué)生對一些具有代表性的判斷題進行作答，并糾正其錯誤的方式來加深對概念的理解，且每一道題后都注明了概念所在的章節(jié)。

3 強調(diào)對學(xué)生21世紀發(fā)展能力的培養(yǎng)

教材的宗旨是為學(xué)生提供必要的知識和21世紀的終身學(xué)習(xí)能力，因此在促進學(xué)習(xí)和理解基本概念的同時，教材中還安排了復(fù)習(xí)題訓(xùn)練(let’s review)欄目、習(xí)題冊鏈接(workbook links)欄目、21世紀能力(think & evaluate 21stcc)欄目和在線研究與作業(yè)(online research and assignments)欄目幫助學(xué)生拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)21世紀發(fā)展能力。復(fù)習(xí)題訓(xùn)練和習(xí)題冊鏈接欄目主要是通過針對性的習(xí)題訓(xùn)練，以及指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)章節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并幫助學(xué)生提高知識的應(yīng)用和遷移能力。此外，由于新加坡初中學(xué)生要參加畢業(yè)會考，考試成績將作為進入高中或職業(yè)學(xué)校的入學(xué)依據(jù)。因此，這些欄目的設(shè)計還能夠幫助學(xué)生建立考試信心。21世紀能力欄目一般安排在章節(jié)的末尾，要求學(xué)生分析一段與新加坡國情密切相關(guān)的文字材料，思考相關(guān)問題并提出解決方案。

例如，第7章“植物中的營養(yǎng)物質(zhì)”后的21世紀能力欄目標(biāo)題為： 沒有土壤？生長在空氣中！隨后提供了一段文字信息，主要介紹了新加坡是世界上人口最密集的國家之一，全國只有2%的土地用于農(nóng)業(yè)，一些人已經(jīng)開始使用水培法解決缺乏農(nóng)業(yè)土地的問題，并思考： ①食品短缺的原因；②為什么水培法適用于高度城市化的新加坡？③在新加坡設(shè)立水培設(shè)施的可行性和可能面臨的挑戰(zhàn)有哪些？

這一欄目的設(shè)計讓學(xué)生站在決策者的角度重新審視國家面臨的問題，并運用所學(xué)知識解決實際問題，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力、社會責(zé)任等核心品質(zhì)。

在線研究與作業(yè)欄目要求學(xué)生以小組為單位收集、評估、處理和交流信息，幫助培養(yǎng)獨立的學(xué)習(xí)和信息、通信和技術(shù)相關(guān)技能，并建立人際和協(xié)作技能。

例如，第14章第3節(jié)“授粉”中安排的在線研究與作業(yè)首先提供了一則信息說明： 許多色彩鮮艷的花的花瓣上的線條或標(biāo)記被稱為花蜜指南，能夠引導(dǎo)昆蟲前來采蜜并幫助花授粉。要求學(xué)生上網(wǎng)查詢更多關(guān)于花蜜指南，了解花蜜如何引導(dǎo)昆蟲授粉的信息，并設(shè)計一個實驗來測試花瓣的指南功能，解釋所設(shè)計的實驗是如何驗證這些標(biāo)記能夠引導(dǎo)昆蟲采集花蜜。

這一欄目的設(shè)計能夠引導(dǎo)學(xué)生拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容并進一步培養(yǎng)學(xué)生的相關(guān)能力，也體現(xiàn)了課程要求的培養(yǎng)21世紀發(fā)展能力。