陳亞榮 康公平 羅充

摘 要：文章通過(guò)對(duì)人民教育出版社和浙江教育出版社編譯的高中生物教材中“用顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，分析該實(shí)驗(yàn)在中美教材中的呈現(xiàn)方式及特點(diǎn)，對(duì)兩種教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特色做出正確評(píng)價(jià)，為國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新素材以及為一線教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：中美生物教材;實(shí)驗(yàn)比較;“用顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2018-09-05 文章編號(hào)：1674-120X（2019）05-0108-02

生物學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門(mén)自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)推動(dòng)生物學(xué)的發(fā)展，兩者相輔相成。由此可以看出實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容，在生物學(xué)科中具有獨(dú)特和不可替代的作用?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提到：“加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)踐能力。”我國(guó)使用的5套生物教材都在融合現(xiàn)代生物思想的基礎(chǔ)上突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其中以使用最廣泛的人教版最為突出。

下面以2004年經(jīng)全國(guó)中小學(xué)教材審定委員會(huì)初審?fù)ㄟ^(guò)的人教版必修1中“使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)和美國(guó)主流理科教材Hill 出版社出版Biology：The Dynamics of LifeB冊(cè)中“觀察和比較不同類(lèi)型的細(xì)胞”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)要比較分析，探討中美實(shí)驗(yàn)教學(xué)差異，希望給一線教師教學(xué)提供一些參考意見(jiàn)，為國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新素材。

一、“用顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)在教材中的地位

“用顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”是人教版高中生物 《必修 1分子與細(xì)胞》 一書(shū)中第1章第2節(jié)“細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性”的一個(gè)動(dòng)手觀察實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)是高中生物的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，也是對(duì)初中顯微鏡使用模塊的一次深化和升華。

在美國(guó) Hill 出版社出版的教材 Biology：The Dynamics of Life中，“觀察和比較不同類(lèi)型的細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在了第5單元實(shí)驗(yàn)中的調(diào)查實(shí)驗(yàn)部分，即第14章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”第3節(jié)“真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”里。該實(shí)驗(yàn)為調(diào)查實(shí)驗(yàn)，在第5單元中有大篇幅的介紹，屬于重點(diǎn)安排和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。

接下來(lái)就詳細(xì)介紹該實(shí)驗(yàn)在教材中的地位。在人教版中，學(xué)生經(jīng)過(guò)初中的學(xué)習(xí)以及從生物圈到細(xì)胞的學(xué)習(xí)，對(duì)細(xì)胞的生命意義、生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次有初步的了解。在此基礎(chǔ)上更好地銜接該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，同時(shí)也會(huì)為后面學(xué)習(xí)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的分化打下基礎(chǔ)。Hill 版教材第14章的內(nèi)容主要包括細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞膜、真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。此處該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排跟人教版有很大的出入。人教版設(shè)計(jì)內(nèi)容的思路是從整體到局部。先對(duì)細(xì)胞有一個(gè)大概的了解和認(rèn)識(shí)，再詳細(xì)地介紹組成細(xì)胞的分子、細(xì)胞器以及細(xì)胞的作用及功能。而Hill版則不然。Hill版教材先對(duì)細(xì)胞學(xué)說(shuō)進(jìn)行說(shuō)明，然后直接介紹細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能和各種細(xì)胞器，最后進(jìn)行該調(diào)查實(shí)驗(yàn)。人教版教材內(nèi)容安排稍優(yōu)，知識(shí)的傳遞與構(gòu)建更具邏輯性，也符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。先讓學(xué)生感受到細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性，然后組織后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容，能夠激發(fā)學(xué)生往下學(xué)習(xí)的興趣，給學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的動(dòng)力。

二、 實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)的比較分析

人教版教材中該實(shí)驗(yàn)分為四個(gè)部分，分別是目的要求、材料用具、方法步驟和討論。該教材以備注的方式，給出不傷害蛙的前提下，制備蛙上皮細(xì)胞的方法。此外，該教材注重滲透生命觀念，加強(qiáng)學(xué)生保護(hù)動(dòng)物的意識(shí)。Hill版教材分為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)步驟、分析與結(jié)論三大部分，其中實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備包括問(wèn)題、目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)器材、安全警示、技能手冊(cè)五個(gè)內(nèi)容。以下進(jìn)行比較分析。

（一） 目標(biāo)的比較分析

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)在教材中都有列出。人教版的目標(biāo)是通過(guò)用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞，會(huì)比較不同細(xì)胞的異同點(diǎn)，從而運(yùn)用制作臨時(shí)裝片的方法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)收集、整合數(shù)據(jù)，完成真菌、植物、動(dòng)物細(xì)胞的數(shù)據(jù)表，并且要用表分析問(wèn)題，但沒(méi)有明確區(qū)分知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)。Hill版教材中明確分出知識(shí)目標(biāo)與能力目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo)為列舉植物和動(dòng)物細(xì)胞的性狀;能力目標(biāo)為觀察、繪制和測(cè)量細(xì)胞及其細(xì)胞器，推斷細(xì)胞是原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞、來(lái)自單細(xì)胞生物還是多細(xì)胞生物。

從這兩個(gè)教材目標(biāo)的設(shè)置中，可以看得出來(lái)，美國(guó)的教材對(duì)學(xué)生的要求要嚴(yán)格些，學(xué)生不僅僅要學(xué)會(huì)觀察幾種細(xì)胞，還要繪制幾種細(xì)胞的形狀和測(cè)量細(xì)胞的大小，并運(yùn)用概念，注重對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)。

（二） 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型及材料分析比較

中美教材中該實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型不同。從教學(xué)活動(dòng)的特點(diǎn)來(lái)看，人教版中的這一實(shí)驗(yàn)是觀察實(shí)驗(yàn)。學(xué)生利用教師已經(jīng)準(zhǔn)備好的材料，用顯微鏡觀察幾種不同類(lèi)型的細(xì)胞，比較異同點(diǎn)，并完成教師制作的圖表即可。操作過(guò)程簡(jiǎn)單，可以當(dāng)堂完成，但對(duì)學(xué)生思考、動(dòng)手能力的培養(yǎng)欠缺。

Hill版教材的實(shí)驗(yàn)屬于探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以“所有細(xì)胞的外觀和大小都相同嗎？”這一問(wèn)題作為切入點(diǎn)，然后展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。先直接觀察幾種不同類(lèi)型的細(xì)胞并比較異同點(diǎn)，然后合作討論、解決問(wèn)題，并運(yùn)用概念，最后比較植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。它承載著目標(biāo)中的知識(shí)及能力目標(biāo)。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料用具大致相同，選材都是來(lái)自生活。其中Hill版教材有特色的一點(diǎn)是，實(shí)驗(yàn)的選材都附有照片。讓學(xué)生對(duì)材料有一個(gè)直觀的感性認(rèn)識(shí)，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。

（三） 實(shí)驗(yàn)步驟的比較

人教版對(duì)本實(shí)驗(yàn)的顯微鏡的操作步驟講解得比較詳細(xì)。從轉(zhuǎn)動(dòng)反光鏡到低倍鏡下觀察細(xì)胞再到轉(zhuǎn)移到高倍鏡觀察細(xì)胞，每一步驟都有文字的簡(jiǎn)述和圖片的結(jié)合。在談及臨時(shí)裝片的時(shí)候，沒(méi)有詳細(xì)講解應(yīng)該怎么去制作臨時(shí)裝片，只是談及小組合作制作不同材料的臨時(shí)裝片。從這里可以看得出來(lái)，教材是要求教師有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的合作能力，而且沒(méi)有給出明確的臨時(shí)裝片制作方法，給學(xué)生無(wú)限發(fā)揮空間，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力。但有一點(diǎn)欠缺，即沒(méi)有把完整的實(shí)驗(yàn)步驟羅列出來(lái)，導(dǎo)致學(xué)生在使用顯微鏡觀察幾種不同細(xì)胞的時(shí)候，目的不強(qiáng)，思路不清晰。而且書(shū)本在介紹該實(shí)驗(yàn)的時(shí)候重點(diǎn)介紹顯微鏡的操作，臨時(shí)裝片只談及一點(diǎn)內(nèi)容。

Hill版教材把該實(shí)驗(yàn)步驟比較完整且詳細(xì)地羅列出來(lái)。實(shí)驗(yàn)共分為12個(gè)步驟：第1步抄寫(xiě)數(shù)據(jù)表，第2步觀察枯草桿菌標(biāo)本，第3步辨認(rèn)并記錄觀察到的細(xì)胞器，推斷細(xì)胞的類(lèi)型，第4步畫(huà)出在高倍鏡下觀察到的一個(gè)細(xì)胞，第5步在高倍鏡下測(cè)量細(xì)胞的長(zhǎng)和寬，剩下的步驟為分別制作伊樂(lè)藻葉的裝片和蛙的血細(xì)胞，然后重復(fù)第3～5步的實(shí)驗(yàn)步驟，……第12步用底色的文字詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)清潔與整理。可以看出實(shí)驗(yàn)的步驟層次性和邏輯性很強(qiáng)。這樣，學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)時(shí)思路就很清晰。同時(shí)，從實(shí)驗(yàn)步驟可以看出，美國(guó)不僅僅注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還注重其能力的培養(yǎng)。學(xué)生不僅會(huì)簡(jiǎn)單的顯微鏡操作，還會(huì)辨認(rèn)和畫(huà)出觀察到的細(xì)胞，鍛煉動(dòng)手能力。此外，該教材還要求學(xué)生會(huì)測(cè)量細(xì)胞的長(zhǎng)和寬以及注意衛(wèi)生的清潔和整理，注重培養(yǎng)學(xué)生的公民意識(shí)，愛(ài)護(hù)環(huán)境。但也有一個(gè)缺點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)步驟太具體且詳細(xì)，限制了學(xué)生的想象。

（四）實(shí)驗(yàn)分析結(jié)論的比較

人教版教材在實(shí)驗(yàn)最后“討論”的環(huán)節(jié)，主要內(nèi)容是讓學(xué)生注意操作的要點(diǎn)，表述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并分析差異，用對(duì)比的方法，把觀察到的現(xiàn)象和模式圖對(duì)比，鞏固重點(diǎn)知識(shí)?？梢钥闯鋈私贪娴姆治霾襟E很有層次感，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律且富有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。學(xué)生可以在短時(shí)間內(nèi)完成討論內(nèi)容，從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的記憶，提高教學(xué)效果。

Hill版教材的分析結(jié)論為數(shù)據(jù)的處理、知識(shí)的應(yīng)用以及能力的培養(yǎng)。比如根據(jù)細(xì)胞的定義，比較所看到的植物細(xì)胞核、動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能;觀察與推斷哪些細(xì)胞是原核細(xì)胞，哪些是真核細(xì)胞，如何進(jìn)行判斷。它要求學(xué)生注重用數(shù)學(xué)的方法去解決生物的問(wèn)題，還要有務(wù)實(shí)的態(tài)度，如測(cè)量是原核細(xì)胞大還是真核細(xì)胞大，用測(cè)量的數(shù)據(jù)支持自己的結(jié)論。Hill版教材特別注重?cái)?shù)據(jù)處理，要學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)誤差進(jìn)行分析并要說(shuō)明原因，有利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

三、對(duì)我國(guó)高中生物教學(xué)的啟示

（一） 注重學(xué)科知識(shí)間的綜合

Hill版教材特別注重與學(xué)科間的知識(shí)融合。把生物與數(shù)學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系在一起，學(xué)生測(cè)量細(xì)胞的長(zhǎng)和寬，計(jì)算細(xì)胞的放大倍數(shù)然后用數(shù)據(jù)去說(shuō)明是原核細(xì)胞大還是真核細(xì)胞大。同時(shí)還要用數(shù)學(xué)方法去計(jì)算細(xì)胞的直徑，高倍鏡的視野里可以容納幾個(gè)細(xì)胞。把生物學(xué)問(wèn)題用數(shù)學(xué)的方法去解決。人教版在本模塊學(xué)科知識(shí)間的整合差一些，更多的是對(duì)學(xué)生操作能力的訓(xùn)練、知識(shí)的構(gòu)建等。

（二） 重視對(duì)探究能力的培養(yǎng)

不管是人教版還是Hill版教材都注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。如讓學(xué)生親手操作顯微鏡，整合知識(shí)去完成表格，要求學(xué)生用學(xué)過(guò)的知識(shí)去辨識(shí)相關(guān)的知識(shí)等。但是對(duì)于探究能力的培養(yǎng)，人教版在本模塊差一些。人教版本模塊的實(shí)驗(yàn)是觀察實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的觀察操作即可，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性探究。但是對(duì)于探究性學(xué)習(xí)，人教版在不同的章節(jié)都會(huì)滲透相應(yīng)的理念。Hill版教材這一實(shí)驗(yàn)屬于探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以“所有細(xì)胞的外觀和大小都相同嗎？”這一問(wèn)題作為切入點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，一步步分析驗(yàn)證問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。學(xué)生合作探究討論、解決問(wèn)題，并運(yùn)用概念比較植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。

這也提醒國(guó)內(nèi)教師，在進(jìn)行日常教學(xué)時(shí)，可以關(guān)注一些美國(guó)教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，吸取好的實(shí)驗(yàn)探究素材，從而有效開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。

（三） 提高學(xué)生安全和環(huán)保意識(shí)

Hill版教材在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段用代表危險(xiǎn)的幾個(gè)小圖片把安全警示標(biāo)示出來(lái)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中帶護(hù)目鏡，防止損壞的玻片碎片和其他物體彈進(jìn)眼睛。告訴學(xué)生在使用玻片的時(shí)候要小心，碎玻璃要扔到教師指定的容器中，且做完實(shí)驗(yàn)后立即洗手。實(shí)驗(yàn)后還要用特別醒目的字標(biāo)出清潔與整理環(huán)節(jié)字樣。學(xué)生要在教師指導(dǎo)下清理所有的儀器，放到適當(dāng)?shù)奈恢?，備下次使用?/p>

人教版教材中本模塊對(duì)安全和環(huán)保環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)步驟中沒(méi)有體現(xiàn)，只是教師在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)時(shí)，口頭會(huì)提醒學(xué)生注意安全和實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行垃圾的清潔。口頭闡述的缺點(diǎn)導(dǎo)致學(xué)生的安全和環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)。因此，教師在教學(xué)中要注重對(duì)學(xué)生安全和環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)。

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