韋夢杰　李連杰

摘 要 通過比較和分析美國教材《Prentice Hall Biology》和我國高中生物（人教版）必修三教材中關(guān)于模型構(gòu)建的內(nèi)容，以“減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”為例，發(fā)現(xiàn)兩國教材有關(guān)模型構(gòu)建在位置、結(jié)構(gòu)安排、內(nèi)容、表述上均有顯著差異。美國教材力圖通過模型構(gòu)建培養(yǎng)學生的科學探究思維和能力，中國教材沒有發(fā)揮出模型構(gòu)建應(yīng)有的教學價值，將重點放在知識和記憶層面。在此基礎(chǔ)上，嘗試性地對我國的模型構(gòu)建探究活動提出了有一定借鑒價值的建議：正確認識模型構(gòu)建的教育價值，開發(fā)學生的多元智力；樹立真探究的意識，提升學生的科學素養(yǎng)；多渠道開發(fā)課程資源，拓寬學生的視野。

關(guān)鍵詞 模型構(gòu)建 美國教材 人教版教材

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 A

《義務(wù)教育生物學課程標準（2011版）》中提出了三大基本理念，其中包括“倡導探究性學習”。而模型構(gòu)建本身也是一種科學探究活動，因此我國人教版教材中加入了模型構(gòu)建的內(nèi)容，力圖改變學生的學習方式，幫助學生領(lǐng)悟科學的本質(zhì)，引導學生主動參與、勤于動手、積極思考，逐步培養(yǎng)學生獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力等，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。美國是科學教育的佼佼者，其模型構(gòu)建在教學中的開展時間較長，方法體系也較為成熟。下面通過對比中美高中教材中模型構(gòu)建的內(nèi)容，試圖找到我國教材與美國教材的差距所在，分析其深層次的原因，進而幫助教師更好地理解和借鑒美國的教育經(jīng)驗，對生物學教學產(chǎn)生啟迪。

模型構(gòu)建是高中生物教學中常用的一種學習方式，其功能性體現(xiàn)在可以幫助學生更好地表征問題，理解抽象的知識。生物學教學中的常見模型有物理模型、數(shù)學模型和概念模型，筆者聚焦于物理模型的構(gòu)建。物理模型以具體實物或圖畫直觀地表示研究對象的特征，物理模型構(gòu)建的過程是抽象概念具體化的過程，有助于幫助學生構(gòu)建并鞏固相應(yīng)的概念。

1. 中美高中教材模型構(gòu)建專題的對比

《Prentice Hall Biology》是美國高中生物教材，其中關(guān)于模型構(gòu)建共有9個專題內(nèi)容；高中生物（人教版）教材是我國的主流教材，其中關(guān)于模型構(gòu)建共有6個專題內(nèi)容（表1）。“減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”是中外教材的共有之處，以“減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”為例展開比較和分析。

2 “減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”在教材中的地位分析

查閱《Prentice Hall Biology》的目錄，發(fā)現(xiàn)“減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”出現(xiàn)在實驗和活動模塊中的探究板塊中。在教材中，作為一個獨立的版塊出現(xiàn)在“第11章：遺傳學導論”的最后。

我國人教版高中生物教材中，“建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型”作為一個探究小活動出現(xiàn)在必修2第二章第一節(jié)“減數(shù)分裂和受精作用”的減數(shù)分裂與受精作用之間。此外，在目錄中沒有體現(xiàn)。

美國教材中，“第11章：遺傳學導論”包括5節(jié)內(nèi)容：孟德爾雜交實驗、概率和旁氏表、探索孟德爾遺傳學、減數(shù)分裂、連鎖效應(yīng)和基因圖譜。經(jīng)過一整個章節(jié)的學習，學生已經(jīng)有了一定的理論基礎(chǔ)，“減數(shù)分裂模型的構(gòu)建”作為一個獨立版塊出現(xiàn)在章節(jié)最后部分，是為了幫助學生鞏固舊知，梳理知識網(wǎng)絡(luò)，引導學生在探究活動中運用所學知識解決實際問題。減數(shù)分裂是該章節(jié)的基礎(chǔ)內(nèi)容，模型構(gòu)建有利于加深學生對減數(shù)分裂過程中染色體行為變化的理解，為該章節(jié)其他內(nèi)容的學習夯實基礎(chǔ)，有利于知識之間的聯(lián)系與遷移。而我國教材則是在“減數(shù)分裂”和“受精作用”之間穿插了該內(nèi)容，主要目的是幫助學生在新課學習的過程中及時構(gòu)建“減數(shù)分裂”的有關(guān)概念，并且以初級精母細胞為模型構(gòu)建的對象，為下面“受精作用”的學習做出鋪墊。

2.1 結(jié)構(gòu)安排的比較

美國教材將模型構(gòu)建分為7個部分：引言、問題、材料、技能、過程、分析與結(jié)論、拓展延伸。該部分內(nèi)容結(jié)構(gòu)清晰，條理清楚，體現(xiàn)了科學探究上嚴密清晰的思維方式（表2）。每一個步驟對應(yīng)的目的之間體現(xiàn)了連貫性與一致性，表述明確。

我國教材在結(jié)構(gòu)安排上由活動準備、方法步驟、討論和表達交流4部分組成（表3）。各部分目的不夠細致和明確，還存在環(huán)節(jié)上的缺失，容易導致教師和學生在整個探究過程中不知道每一個步驟是為了達到什么目的，在一定程度上削弱了模型構(gòu)建的教學功能。

2.2 操作步驟的比較

美國教材的操作步驟表述簡短，給出學生需要完成的任務(wù)，具體操作方法并沒有詳細描述，而是讓學生自主探究，完成模型構(gòu)建，并且讓學生自己按照減數(shù)分裂各個階段的特征為模型進行排序，標出發(fā)生同源染色體分離、非同源染色體自由組合、非姐妹染色單體交叉互換的階段。

我國教材的操作步驟表述詳盡，描述了學生在每一步中具體的操作方法，是“食譜式”的探究活動。例如，在描述同源染色體分離時，我國教材是這樣描述的：“雙手分別抓住并移動染色體的著絲點，使紅色和黃色的染色體分離，分別移向細胞的兩極?！睂W生只要按照教材中的文字操作就可以完成模型的構(gòu)建。

美國教材更加注重思維方式的訓練，在高中階段就開始著重加強培養(yǎng)學生的科學探究技能，探究過程更傾向于以能力立意為依托，希望通過模型的構(gòu)建來體現(xiàn)科學的思維方式。我國教材則是把模型構(gòu)建當做教學的輔助工具，通過物理模型使減數(shù)分裂過程更加直觀，幫助學生構(gòu)建相關(guān)的概念，復習鞏固新授知識。整體上偏重知識的掌握，忽略技能的培養(yǎng)，容易導致學生在離開教材的情況下就無法進行模型的構(gòu)建。概括言之，我國教材側(cè)重知識的鞏固，注重記憶層面；美國教材則側(cè)重于思維的發(fā)展。

2.3 “分析與結(jié)論”環(huán)節(jié)的比較

美國教材將“分析與結(jié)論”分為4個層次逐層展開，包括模型的使用、總結(jié)、預(yù)測、評估。采用問句的形式，引導學生在回答問題的過程中做出分析，得出結(jié)論。問題的難度設(shè)置恰當，學生需要在掌握了減數(shù)分裂的過程、規(guī)律和原理的基礎(chǔ)上，通過思考才能回答出來，體現(xiàn)了“最近發(fā)展區(qū)”規(guī)律。例如，在預(yù)測中，問題是“在減數(shù)第二次分裂中，如果染色體沒有成功分離，那么配子將會受到什么樣的影響？”學生必須理解并掌握減數(shù)第二次分裂染色體的行為變化，通過一定的思考才能作答，該問題很好地考查了學生對知識的掌握程度。分為4個層次進行總結(jié)的方式較為科學，邏輯性較強，不容易產(chǎn)生遺漏；在問題之后，還讓學生對問題的答案做出解釋，注重思維過程以及對結(jié)果的分析，有利于幫助學生形成一種科學縝密的思維方式。

我國教材中沒有“分析與結(jié)論”的環(huán)節(jié)，相類似的是“討論”，以問題串的形式引導學生展開討論，能夠引導學生關(guān)注到減數(shù)分裂的學習重點，有助于幫助學生及時地回憶鞏固并記憶新授知識，進行評價，查漏補缺。但是，問題的難度不夠，大部分問題都是學生不需要經(jīng)過思考就可以直接回答出來的，停留在識記的層面。例如你模擬了減數(shù)分裂中哪些染色體行為？你們小組的模型中只含紅色染色體的配子有幾個？

2.4 “拓展延伸”環(huán)節(jié)的比較

美國教材的最后一個環(huán)節(jié)是“拓展延伸”：建立模型來對比精子和卵子的形成過程。精子和卵子的形成過程是減數(shù)分裂的實例，這一活動在“減數(shù)分裂模型構(gòu)建”難度的基礎(chǔ)上有所提升，可以檢查學生是否掌握了模型構(gòu)建的技能。學生可以在自主探究地過程中及時發(fā)現(xiàn)自己的不足加以糾正，提高其科學素養(yǎng)及科學探究能力，有利于知識的遷移和應(yīng)用。

我國教材沒有“拓展延伸”這一環(huán)節(jié)，由于模型構(gòu)建的內(nèi)容出現(xiàn)在受精作用之前，因此，我國教材的編寫意圖是希望通過模型構(gòu)建來幫助學生鞏固新授知識，為接下來的學習做出鋪墊，把模型構(gòu)建當做教學的輔助手段。

2.5 “注意事項”的比較

美國教材多次提到“實驗結(jié)束后用溫水和肥皂洗手”，除了知識和技能的學習，還注重實驗素養(yǎng)的提升，我國的中學生很少能夠在實驗結(jié)束之后主動洗手。此外，美國教材還特別注重實驗的安全問題，在實驗步驟之后，多次出現(xiàn)斜體加粗字體以表示學生應(yīng)該在實驗中應(yīng)該注意的安全問題，而我國教材在這方面稍有欠缺。

3 對教學的啟示

3.1 正確認識模型構(gòu)建的教育價值，開發(fā)學生的多元智力

表征是基于建構(gòu)主義理論而提出的子概念，其教育價值被廣泛認可，被認為是進行建構(gòu)主義教學的一條有效路徑。而利用模型構(gòu)建的方式激發(fā)學生進行有意義的生物概念學習是有效的。有學者將表征分為微觀表征、宏觀表征與符號表征。減數(shù)分裂模型的構(gòu)建就是用宏觀的物體重現(xiàn)微觀過程從而表征出生物概念的典型案例，該教學活動有利于學生從不同視角了解分裂過程、掌握分裂特點、運用分裂規(guī)律。另一方面，多元智力化理論提出學習者的智力是多元而非一元的，因此課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式應(yīng)多樣化，模型構(gòu)建的教學為教師開展探究性教學提供了新的平臺，也能使智力結(jié)構(gòu)有所差異的不同學習者得以全面發(fā)展。顯然，中美教材均意識到模型構(gòu)建的教育功能，但理性思考后發(fā)現(xiàn)我國對模型構(gòu)建部分的教學重視程度不高，沒有有效地發(fā)揮出模型構(gòu)建應(yīng)有的教學價值。因此，一線教師在認識到模型構(gòu)建教育功能的基礎(chǔ)上應(yīng)該在課堂上切實開展模型建構(gòu)活動，從而提高學生對概念的掌握程度，培養(yǎng)學生的科學探究思維和能力。

3.2 樹立真探究的意識，提升學生的科學素養(yǎng)

通過比較和分析可以發(fā)現(xiàn)，我國教材關(guān)于“模型構(gòu)建”的編寫太過于詳盡，將學生應(yīng)該自主探究的過程步驟也展示出來，學生只要按照教材上的文字進行操作就可以完成模型的構(gòu)建，不需要經(jīng)過思考就可以完成這項科學探究活動，往往會限制學生的思維，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，長此以往會導致學生依賴于課本教材，不利于學生科學素養(yǎng)的提升?！疤岣呱锟茖W素養(yǎng)”是生物課程標準的三大理念之一，科學教育的基本任務(wù)是培養(yǎng)學生必備的、可持續(xù)的科學素養(yǎng)。因此，教師在未來的生物教學中必須樹立真探究的意識，在適當?shù)囊龑路攀肿寣W生去自主探究。另外在教學過程中，教師應(yīng)為學生的思考留有余地，留給學生更多自主探究和創(chuàng)新的機會，盡量避免限制學生思維的“食譜式”假探究。例如，可以通過模型的構(gòu)建來體現(xiàn)科學的思維方式，在引導學生構(gòu)建模型的同時，培養(yǎng)其理論性探究能力，讓學生能夠積極主動、自如地建構(gòu)和完善科學概念，體會科學知識的本質(zhì)、科學理論的質(zhì)量評價標準，以及科學知識形成的曲折歷程，以提升學生的科學素養(yǎng)為目的。

3.3 多渠道開發(fā)課程資源，拓寬學生的視野

必須理性承認，美國在科學教育方面是世界的佼佼者，也必須意識到我國科學教育與美國科學教育之間的差距。作為教育工作者，應(yīng)該首先拓寬自己的視野，樹立“大課程觀”的意識，不應(yīng)該只滿足于現(xiàn)有的課程資源，應(yīng)該主動學習、借鑒和吸收國外優(yōu)秀的課程資源，以提高我國的科學教育質(zhì)量，拓寬學生的視野，增加其學習動力。

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