謝 婕 李 慧 龔玉蓮 胡繼飛**

（1 廣東第二師范學院生物與食品工程學院 廣東廣州 510303 2 廣東省化州市第二中學 廣東化州 525100）

生物學探究實驗，是生物學科的重要學習內容及學習方式，能讓學生在科學探究中，進行理性思維，形成生命觀念，逐漸承擔起社會責任。比較研究是教育研究的重要方法，教材的比較研究也是教育研究的一個重要課題。每個版本的教材都有其獨到的一面，研究不同版本教材間的異同，將多版本相互比較，能起到互相借鑒、取長補短的作用。

從中國知網2010—2018年的文獻分析，對于初中生物學教材實驗部分的比較研究，主要分為中、外教材的比較分析和國內教材的比較分析。中、外教材的比較分析主要闡述了國內、外生物學教材實驗部分的優(yōu)點和特色，例如沈步芳［1］（2018）在《中美初中生物學教材中探究性實驗的比較研究》中，結合中國實際與美國教材各自的實驗設計的優(yōu)點，分析中國X 版義務教育《生物學》教材與美國《科學探索者》教材中的探究性實驗，提出了改進中國教材的探究性實驗的不足之處的建議；梁盼［2］（2017）則在《中美初中生物教材實驗部分的比較研究》分析了2 套教材中實驗部分，說明了它們各自的特色，相互借鑒。而國內教材的比較分析，主要是相同版本的新、舊教材對比及不同版本教材整體或某一專題內容的比較。例如趙?。?］（2016）比較分析了3 個版本（X 版、Y 版、Z 版）實驗部分的實驗內容特點和實驗設計2 個方面，給編者和教師提出一些實驗選材、實驗設計等建議。

目前國內、外初中生物學教材的研究中，對生物學實驗進行的比較不多，其中對于具體實驗內容的對比研究更少。2012 版初中生物學教材已經修訂了較多的版本，本研究選取了使用范圍較廣、具有一定代表性《義務教育教科書·生物學》3 個版本，以下分別稱為X 版，Y 版和Z 版。本研究采用抓鬮的方法，在 《義務教育生物學課程標準（2011年版）》［4］所提出的十大主題的科學探究的實例中，隨機抽取“探究影響鼠婦分布的環(huán)境因素”“探究螞蟻的行為”“探究酒精對水蚤心率的影響”（以下簡稱實驗①、實驗②、實驗③）3 個實驗內容進行比較研究，以這3 個探究實驗為代表，找出各個版本的共同特征及各自特色，為教學活動提出一些參考。

1 實驗設計的比較

1.1 實驗選材 對比分析3 個實驗的實驗選材（表1），3 個版本的教材均符合課程標準的要求，此外，X 版和Z 版還在此基礎上提供了其他實驗選材。實驗選材的豐富性，有利于開闊學生的眼界和知識面，從而讓學生學會站在不同角度看問題，運用不同的方法處理問題，進而培養(yǎng)學生的辯證性思維。當然，選材需要合理并且貼近生活、取材容易。X 版在實驗①中所提供的另外2 種材料黃粉蟲、金魚和實驗③中提供的煙草浸出液及Z 版在“進一步實驗”中提出的相關材料均符合要求，這樣不僅能方便不同地區(qū)的學生選用從而激發(fā)其積極性，而且可為教師實驗準備提供多種渠道。

表1 3 種教材中3 個實驗的實驗選材比較

1.2 實驗編排結構 對比分析3 個實驗的實驗編排結構（表2），課程標準的實例設計課時為教師實施教學時基本確定教學時間，即1 課時，實驗目的、器材和方法步驟均有提供相關指導，其中方法步驟包含了探究活動所涉及科學探究能力的6個方面。X 版和Z 版的具體步驟設計比較細致，注重具體步驟的描述，對于探究活動所涉及科學探究能力的6 個方面均用小標題進行細分，較好地融合了課程標準實例的內容。且X 版還另設一個欄目“科學方法”對該實驗所需要的對照實驗進行說明。此外，這2 個版本還增加了導入部分，且X版的文字敘述比較具體。相比之下，Y 版的實驗步驟是用指導的方式，具體步驟較為簡單，學生實驗難度增加，為了彌補這一點，Y 版增加了“建議考慮”的內容，指導學生探究。

表2 3 種教材中3 個實驗的實驗編排結構比較

總體來說，3 個版本的實驗編排各有特色，其中X 版和Y 版各自在探究實驗中編排結構基本相似，而Z 版的探究實驗編排各不相同，例如，實驗②增加的“目的要求”，實驗③的“提示”和“進一步實驗”的小標題與另外2 個實驗有所不同。

1.3 文本呈現形式 教材中的文本呈現形式一般由實物圖、示意圖和表格組成。對比分析3 個實驗的文本呈現形式，3 種教材探究實驗的文本呈現形式主要以實物圖為主，其中X 版的文本呈現方式比較豐富，其3 個實驗文本呈現方式均有涉及，圖片數量較多。Y 版的圖片數量較多，但Y版在3 個實驗中均無設計表格。而Z 版實驗文本呈現形式相比二者稍少，且在3 個實驗中均無示意圖。

2 實驗所需的探究思維水平的比較

科學探究活動中的思維水平的研究，可轉變?yōu)閷υ搯栴}情境或問題組的水平的研究，教材中探究活動的問題可分為提示性問題、漸進性問題和開放性問題。

對實驗所需的探究思維水平進行比較，結果見表3。3 個版本教材在探究實驗活動中有3 類問題均有設計，在3 種問題中的比重不一樣，均側重于開放性問題，重視問題情境的設計，重視學生的思考過程，意在引導學生進行探究活動，順利完成實驗。X 版問題總數偏多，而Y 版問題總數偏少。

提示性問題，能引導學生確定自己的探究方向，最為符合學生的“最近發(fā)展區(qū)”。3 個版本提示性問題數量比較：X 版＞Z 版＞Y 版。

漸進性問題，能引導學生逐步解決探究活動中所出現的問題，最終完成整個實驗的探究活動。在此過程中，學生可鍛煉思維，對一個完整的探究活動方法體系進行一定的了解。此類問題操作性強且成效好，是探究活動所必需的問題。但其在3 個版本的本實驗問題設計中的比重較小。3 個版本漸進性問題數量比較：X 版＞Z 版＞Y 版。

開放性問題，不僅能最大程度地激發(fā)學生的學習熱情，而且能使學生親身體驗獨立思考的過程，獲取只可意會不可言傳的寶貴經驗。3 個版本在此問題的比重相差不大，但就數量來說，Y 版設計的問題較少。3 個版本開放性問題數量比較：X版＞Z 版＞Y 版。

使用SPSS 軟件對實驗所需的探究思維水平進行分析，結果顯示3 個版本探究實驗的探究思維水平差異顯著（P=0.005＜0.05）。故實驗所需探究性思維水平比較，X 版優(yōu)于Z 版并優(yōu)于Y 版，且差異顯著。

表3 -1 3 種教材中3 個實驗的探究思維水平問題統計

表3 -2 ANOVA 分析表

表3 -3 多重比較

3 實驗的科學探究開放水平的比較

根據畢華林［5］的五級開發(fā)水平劃分方式，將科學探究活動劃分為：提出問題、形成假設、制定方案、收集證據和得出結論5 個環(huán)節(jié)，同時根據各個環(huán)節(jié)由教材提供具體明確的指導或是由學生設計實施，將科學探究活動分為5 個水平層次。根據此劃分方式將3 個版本教材的3 個實驗內容進行分類。

由表4可知，3 個探究實驗按照其在教材出現的順序，開放性水平循序漸進，符合學生的認知規(guī)律。其中，X 版教材的探究開放水平較低，Y 版和Z 版的探究開放水平相似。探究性實驗的開放程度，反映了探究性實驗水平的高低，實驗的已知條件知道的越少，實驗的水平也就越高，但對于實驗者本身來說，難度也就越高，越難以順利完成。

表4 3 種教材中3 個實驗科學研究的五級開放水平比較

4 落實課程標準科學探究能力的基本要求的比較

中學生物學課程改革強調培養(yǎng)學生的生物學科素養(yǎng)，學生的科學探究能力成為重中之重。課程標準在發(fā)展科學探究能力的6 個方面均提出了相關的基本要求。如表5上部分所示，每一項基本要求，均用字母加數字表示，同一種科學探究能力使用同一字母表示，例如提出問題均用A 表示，其有3 種基本要求時分別為A1、A2、A3，以此類推。通過對3 個實驗內容所落實的基本要求分析統計，結果如表5下部分。3 種教材探究實驗所落實的基本要求各有不同，不同實驗要求不同，但同一實驗要求相差不大。主要以制定計劃、實施計劃及表達和交流這3 個方面的要求為主。使用SPSS 軟件進行分析，3 個版本的探究實驗內容中對落實課程標準所規(guī)定的基本要求總體差異不顯著（P＞0.05）。

表5 3 種教材3 個探究實驗落實課程標準科學探究能力所規(guī)定的基本要求比較［4］

5 內容難度的比較

教材的內容難度，即課程內容的難易程度，可量化不同版本的教材的內容難度，根據有效且準確的數據與課程標準進行比較，為教師提供教材使用建議［6］。教材內容難易程度的影響因素，主要有課程的時間、課程的廣度（課程內容所涉及的廣泛程度）、課程的深度(反映課程之間的設計順序、編排和組織的邏輯深度、潛在的思維深度)。課程內容難度分析，采用課程難度模型進行量化，公式為N=（α·S／T）+（1-α）G／T［7］。

其中，課程難度為N；課程深度為S，表示教材中知識的要求程度；課程廣度為G，表示知識點數量；課程時間為T，表示課程的課時的多少；S／T表示可比深度；G／T 表示可比廣度α，也就是加權平均數（代表可比深度與可比廣度的側重各占一半），而可比深度與可比廣度的加權平均值就是課程內容難度。

將課程時間采用課時進行量化，課程標準中規(guī)定“探究影響鼠婦分布的環(huán)境因素”實驗內容所用課時數為1，因此T課程標準=1，X 版、Y 版、Z 版教材沒有明確說明課時，因此均取1 課時。課程標準知識點為9 個，X 版、Y 版、Z 版教材知識點分別為5 個、9 個、12 個，即G課程準標=9、GX版=5、GY版=9、GZ版=12。課程標準中規(guī)定的目標要求分別為：了解水平、理解水平、應用水平等［4］，對此進行賦值:1，2，3……以課程標準要求的目標水平為標準，課程標準實例1 相對應的課程深度值分別為：提出問題1；作出假設3；制定計劃4；實施計劃3；得出結論3；表達、交流3。計算課標的深度系數為S課程標準=（1+3+4+3+3+3）÷6=2.83。同理可得X 版、Y 版、Z版教材深度系數為SX版=3.33，SY版=3，SZ版=4.17。代入公式，得出數據見表6。課程難度的平均值：Z版＞X 版＞Y 版；使用SPSS 軟件分析，結果顯示，3個版本教材之間難度差異不顯著，與課程標準實例比較難度差異也不顯著（P＞0.05）。說明不同版本的不同探究實驗內容難度稍有不同，但總體上3 個版本的教材均有注意與課程標準保持相似的難度。

表6 3 種教材3 個實驗內容難度比較

6 結論與建議

6.1 結論 本研究通過對X 版、Y 版和Z 版3個版本生物學教材的3 個探究實驗內容進行比較分析，小結3 個版本生物學教材中探究實驗內容的各自特色如下：

X 版教材在實驗設計方面，其實驗選材較豐富，實驗編排結構較為具體，圖表結合，實物圖是3 個版本中最為豐富，增加了實驗的趣味性和藝術性。問題數量最多，提示性、漸進性、開放性3種問題均有設計，能較好地鍛煉學生的探究思維；其科學探究開放水平較低，通過教材的具體指導，引導學生感受本實驗的整個探究過程，可為以后完成教材中更復雜的探究活動奠定基礎。在落實課程標準科學探究能力各項基本要求總數較少，實驗內容難度平均值比相對Z 版稍低。

Y 版教材實驗編排結構較簡單，實驗步驟用指導的方式，較為簡單，增加了一定的實驗難度；實驗選材較少，地域性考慮稍欠妥，但其增加了“建議考慮”的內容，指導學生進一步探究；在實驗文本呈現方式中沒有設計表格。問題設計較少，對學生探究思維的培養(yǎng)稍弱，但其科學探究開放水平較高。較好地落實課程標準科學探究能力的基本要求，且實驗內容難度比X 版和Z 版稍低。

Z 版教材在實驗設計方面，實驗選材較豐富，既提供具體的討論問題，也提出了學生在教師的幫助下進行分析討論，培養(yǎng)學生的思考能力。所展示的圖片較簡單，只展示了實物的基本形態(tài)，沒有展示示意圖。問題設計數量較多，且3 種問題設計數量呈遞增的關系，側重于開放性問題。其實驗指導較為具體，也有一定的開放水平。此外，較好地落實課程標準科學探究能力的基本要求，實驗內容難度平均值稍高于X 版和Y 版。

雖然各個版本的生物學教材中的探究實驗各有特色，但其共性更多，具體體現在：①實驗設計均符合課程標準的要求。其中實驗選材均合理，實驗編排各有特色，文本呈現形式差異不顯著；②科學研究開放水平差異不顯著；③探究實驗內容中所落實的基本要求總體差異不顯著；④實驗內容難度不同，但其實驗難度差異不顯著。

綜上所述，3 個版本初中生物學教材中探究實驗設計整體均符合課程標準的要求，體現了課程的基本理念；具有實驗選材生活化、圖文結合、文本呈現方式多樣化、注重學生探究思維及科學探究能力的培養(yǎng)的共同特征，除了探究思維水平有所差別之外，整體差異不顯著。

6.2 教材使用建議 堅持多版本教材共存，取長補短。

1）實驗選材可更為豐富、取材簡單便捷。研究發(fā)現單一或不明確地選用實驗材料，容易使教師和學生錯選或疑惑，從而可能導致實驗沒有成功或沒有達到預期的效果。

2）充分利用導入部分，讓學生在開始實驗前對實驗材料等內容有所了解，迅速進入實驗學習情境。

3）合理使用表格，讓學生將數據更加科學、迅速、有效地記錄下來，并有利于后續(xù)的研究分析。

4）課程標準實例為探究實驗的參考標準，使用不同版本教材的都可在其基礎之上根據實際所需增減內容難度，但不宜相差過大。

6.3 教學建議

1）科學化使用教材，在實際教學過程中作出恰當的調整。例如，在教材設計的探究思維水平較高時，教師可將開放性問題轉變?yōu)闈u進性問題，逐步地提高學生的認知結構，從而使學生獨立自主地完成更高水平的實驗?；蚋鶕嶋H情況，對實驗內容進行拓展或補充，鼓勵學生思考在實驗過程中出現的問題并提出自己的方法和建議，完成實驗報告。

2）因材施教，適當降低難度和增加廣度。難度高的知識不利于激發(fā)學生的學習興趣，容易產生挫敗心理。3 種教材的探究性實驗內容難度整體差異不大，但有些內容相對比較難，例如，Z 版教材中第1 個探究實驗較注重學生的探究能力的培養(yǎng)，實驗設計、討論和資料分析難度稍大，學生剛開始學習可能出現不適應情況，故教師可根據學生實際情況，適當降低教學內容的難度，使學生更加容易獲得成就感，有利于生物學的學習。此外，教師也要適當地增加知識的廣度，3 個版本生物學教材中的探究性實驗均注重與教材主干知識的關聯度，內容基本在知識的重、難點范圍內，因此建議豐富探究性實驗，注重知識的延伸和拓展，這樣既能激發(fā)學生的潛力，又能發(fā)展學生的思維能力。

3）注重探究實驗細節(jié)的安排，增強指導性。教材中探究性實驗的活動安排中，某些地方表述可能不太明確、具體，使探究實驗的實施缺少一定的指導性和操作性，增加了一定的教學難度，最終可能導致探究實驗沒有達到預期的效果。因此，教師需要在課前做好準備，考慮實驗過程中的細節(jié)，對探究實驗的細節(jié)進行優(yōu)化設計，使實驗的流程更加流暢，保證探究實驗的指導性和可操作性，有利于課堂探究實驗的順利開展。

4）注重探究實驗教學，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)。根據研究表明生物學探究性實驗可提高學生的生物學核心素養(yǎng)［8］。因此教師要重視探究性實驗教學，在教學過程中聯系實際，與時俱進，體現出生物學科的特點。而學生需要親自參與生物學知識的探究歷程，驗證其結論，教師應創(chuàng)設情境，使學生能在較短的時間內，融入教學情境，樂于也敢于在實驗中尋找新的真理。

7 反思

本研究是對X 版、Y 版、Z 版3 個版本的生物學教材中，《義務教育生物學課程標準（2011年版）》所提出的十大主題的科學探究的實例的其中3 個探究實驗進行對比研究，期望找出各個版本的共同特征及各自特色，為教學活動提出一些參考。然而不同的探究實驗具有一定的特殊性，故所研究可能不能代表所有的實驗，結果可能存在一些誤差，希望讀者理解。