夏青

1 在課程中的地位

普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)所提出的三維目標(biāo)包括知識(shí)目標(biāo)，能力目標(biāo)以及情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)，在實(shí)施過程中要求三個(gè)維度是一個(gè)有機(jī)的整體，課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)將“模型”納入知識(shí)目標(biāo)中，要求學(xué)生具有“獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)”。美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中明確把模型和科學(xué)事實(shí)、概念、原理、理論并列為科學(xué)主題的重點(diǎn)，可見國外先進(jìn)國家對構(gòu)建模型科學(xué)是非常重視的。筆者對中美生物教材中所涉及的物理模型進(jìn)行了整理和歸納，中國高中生物教材以人教版為例進(jìn)行比較分析。

2 模型建構(gòu)比較

2.1在教材中編排位置的比較

人教版高中生物教材中“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”是《必修2 遺傳與進(jìn)化》第三章第2節(jié)“DNA分子的結(jié)構(gòu)”中的內(nèi)容，介于學(xué)生學(xué)習(xí)完DNA分子結(jié)構(gòu)之后，未學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄翻譯等內(nèi)容之前。而美國教材中“制作DNA復(fù)制的模型”安排在第十二單元《DNA和RNA》整個(gè)單元的最后，是在學(xué)生學(xué)習(xí)完有關(guān)DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等全部內(nèi)容的基礎(chǔ)上設(shè)置的。

通過分析和揣測美國教材編寫者的編寫意圖，我們不難發(fā)現(xiàn)，美國教材中建構(gòu)物理模型的設(shè)置安排在一個(gè)單元之后，更注重知識(shí)的整體性，有利于學(xué)生對知識(shí)的遷移提高融會(huì)貫通的能力，而中國教材中物理模型的設(shè)置較片面，學(xué)生的思維能力也不能得到很好地培養(yǎng)延伸，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生形成的知識(shí)碎片化，而不是清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。因此，若一個(gè)單元前后知識(shí)內(nèi)容聯(lián)系較緊密，層層遞進(jìn)，且符合模型建構(gòu)的要求，建議在學(xué)習(xí)完整個(gè)單元的基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建物理模型，使最終掌握的知識(shí)系統(tǒng)化，美國教材的這一編排特點(diǎn)值得我們借鑒。

2.2材料用具的比較

人教版高中生物教材：曲別針、泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等

美國高中生物教材：紙片（褐色、灰色、綠色、黃色、紅色和紫色）、米尺、

剪刀、透明帶

通過對比我們可以發(fā)現(xiàn)，兩國教材所提供的材料用具都體現(xiàn)了方便易得、成本低的特點(diǎn)，但人教版提供的建構(gòu)物理模型所用的材料更多樣化，供學(xué)生選擇的余地更大；而美國教材僅僅提供了卡片、透明帶，狹隘的材料選擇空間可能會(huì)扼殺學(xué)生的創(chuàng)新能力，建構(gòu)物理模型本是一種創(chuàng)造性的活動(dòng)，不管是材料選擇還是方案設(shè)計(jì)都要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，因此，筆者認(rèn)為在材料提供上可以適當(dāng)增加多樣性，我國教材在這一方面還是略勝一籌。

2.3模型設(shè)計(jì)的比較

模型的設(shè)計(jì)方案是學(xué)生構(gòu)建模型的整體思路和框架，是模型建構(gòu)的主體部分也是科學(xué)思維的外顯。由于中美兩國教材此部分模型建構(gòu)內(nèi)容的重點(diǎn)有所不同，人教版高中生物教材側(cè)重于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，美國教材側(cè)重于DNA分子的復(fù)制，但美國教材中也涉及了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程，因此筆者將中美教材中這部分的共同內(nèi)容作一個(gè)比較分析。

中國教材中模型設(shè)計(jì)部分安排如下：

制作模型前首先應(yīng)該充分設(shè)計(jì)，并考慮以下問題：

1.分別用哪幾種材料來代表組成DNA分子的磷酸、脫氧核糖和堿基？這三種物質(zhì)是在什么部位相互連接的？怎樣將這幾種材料正確地連接起來？

2.在DNA分子中，每個(gè)脫氧核苷酸之間是在什么部位相互連接的？怎樣將脫氧核苷酸正確地連接起來？

3.在模型中，如何體現(xiàn)DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?？又怎樣體現(xiàn)兩條鏈的堿基之間互補(bǔ)配對？

美國教材中模型設(shè)計(jì)部分如下：

1.用所提供的卡片剪出以下部分：脫氧核糖：36個(gè)褐色卡片（2cm*2cm）；磷酸基團(tuán)：36個(gè)灰色卡片（1cm*2cm）；堿基A：12個(gè)綠色卡片（1cm*2cm）；堿基T：12個(gè)黃色卡片（1cm*2cm）；堿基G：6個(gè)紅色色卡片（1cm*2cm）；堿基C：6個(gè)紫色卡片（1cm*2cm）；

2.將磷酸，脫氧核糖，以及鳥嘌呤（G）粘在一起構(gòu)成一個(gè)脫氧核苷酸（參照書本圖12-5）；

3.用3T，3A，2C含氮堿基組成8個(gè)脫氧核苷酸模型；

4.將上一個(gè)脫氧核苷酸的脫氧核糖與下一個(gè)脫氧核苷酸的磷酸相連，構(gòu)成DNA的一條單鏈，堿基序列如下：G T T A C A A T C；

5.建構(gòu)與以上單鏈互補(bǔ)的另一條單鏈，方法如步驟4；

6.將兩條單鏈并排放置，這樣脫氧核苷酸就可以一一對應(yīng)，注意不要將兩條單鏈串聯(lián)在一起；

綜上所述，筆者認(rèn)為我國教材以問題串的形式指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型更合理，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，但從美國教材中值得我們借鑒的是需要關(guān)注物理模型的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

2.4分析與討論的比較

分析與討論是建構(gòu)物理模型必不可少的部分，是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的腳手架，是學(xué)生思維的拓展和延生，缺少了此部分，建構(gòu)物理模型就會(huì)缺乏生命力。

中國教材中的討論部分設(shè)計(jì)如下：

1.DNA只含有4種脫氧核苷酸，它如何能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息？

2.DNA分子是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性的？

3.你能夠根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)想DNA分子的復(fù)制方式嗎？

美國教材中分析與討論部分設(shè)計(jì)如下：

1.比較 ：新合成的雙鏈DNA分子模型與原來的DNA分子模型，它們的核苷酸序列是否完全一樣？

2.使用模型：細(xì)胞中的DNA分子復(fù)制后，一個(gè)細(xì)胞可能會(huì)分裂成兩個(gè)。每個(gè)子細(xì)胞都會(huì)獲得來自母細(xì)胞復(fù)制的一份DNA，根據(jù)你的模型，談?wù)勗趦蓚€(gè)子細(xì)胞中新的子鏈和原始鏈?zhǔn)鞘裁搓P(guān)系？

3.得出結(jié)論：如果DNA分子不能精確復(fù)制將出現(xiàn)什么問題？

4.評估：你認(rèn)為這個(gè)模型能夠充分反應(yīng)DNA復(fù)制的過程嗎？

5.描述一個(gè)DNA復(fù)制的動(dòng)態(tài)模型

因?yàn)橹忻纼蓢滩拇瞬糠帜Ｐ徒?gòu)內(nèi)容的重點(diǎn)有所不同，人教版高中生物教材側(cè)重于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，美國教材側(cè)重于DNA分子的復(fù)制，因此討論的問題側(cè)重點(diǎn)也有所不同，但我們可以看出中美兩國教材設(shè)置的問題都遵循步步深入由現(xiàn)象到本質(zhì)的原則，通過讓學(xué)生思考物理模型背后所隱藏的生物學(xué)知識(shí)和原理，最終得出結(jié)論。筆者還關(guān)注到美國教材中有一個(gè)評估：你認(rèn)為這個(gè)模型能夠充分反應(yīng)DNA復(fù)制的過程嗎？這樣的評估環(huán)節(jié)有利于促進(jìn)學(xué)生在深入思考相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對模型進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，從而培養(yǎng)他們質(zhì)疑的精神。

總之，通過比較分析中美兩國生物學(xué)教材的目的并不是要分出勝負(fù)，而是要在理解承認(rèn)兩國教材差異的基礎(chǔ)上，尊重差異，相互學(xué)習(xí)，以便更好地滿足教育工作者的教學(xué)需求，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)生物科學(xué)知識(shí)的需要，滿足社會(huì)發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求。