陳亞榮 康公平 羅充

摘 要：文章通過對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胞”這一實驗進行比較，分析該實驗在中美教材中的呈現方式及特點，對兩種教材中實驗內容的特色做出正確評價，為國內的實驗教學提供新素材以及為一線教師實驗教學提供一些參考意見。

關鍵詞：中美生物教材;實驗比較;“用顯微鏡觀察幾種細胞”

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-09-05 文章編號：1674-120X（2019）05-0108-02

生物學是以實驗為基礎的一門自然科學。實驗推動生物學的發(fā)展，兩者相輔相成。由此可以看出實驗是生物學教學的核心內容，在生物學科中具有獨特和不可替代的作用。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提到：“加強對學生學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。學生親自動手設計實驗，提高實踐能力。”我國使用的5套生物教材都在融合現代生物思想的基礎上突出實驗教學，其中以使用最廣泛的人教版最為突出。

下面以2004年經全國中小學教材審定委員會初審通過的人教版必修1中“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗和美國主流理科教材Hill 出版社出版Biology：The Dynamics of LifeB冊中“觀察和比較不同類型的細胞”的實驗進行簡要比較分析，探討中美實驗教學差異，希望給一線教師教學提供一些參考意見，為國內的實驗教學提供新素材。

一、“用顯微鏡觀察幾種細胞”實驗在教材中的地位

“用顯微鏡觀察幾種細胞”是人教版高中生物 《必修 1分子與細胞》 一書中第1章第2節(jié)“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”的一個動手觀察實驗。本實驗是高中生物的第一個實驗，也是對初中顯微鏡使用模塊的一次深化和升華。

在美國 Hill 出版社出版的教材 Biology：The Dynamics of Life中，“觀察和比較不同類型的細胞”實驗出現在了第5單元實驗中的調查實驗部分，即第14章“細胞的基本結構”第3節(jié)“真核細胞的結構”里。該實驗為調查實驗，在第5單元中有大篇幅的介紹，屬于重點安排和設計的實驗。

接下來就詳細介紹該實驗在教材中的地位。在人教版中，學生經過初中的學習以及從生物圈到細胞的學習，對細胞的生命意義、生命系統(tǒng)的結構層次有初步的了解。在此基礎上更好地銜接該實驗的內容，同時也會為后面學習細胞的基本結構及細胞的分化打下基礎。Hill 版教材第14章的內容主要包括細胞的發(fā)現、細胞膜、真核細胞的結構。此處該實驗內容的編排跟人教版有很大的出入。人教版設計內容的思路是從整體到局部。先對細胞有一個大概的了解和認識，再詳細地介紹組成細胞的分子、細胞器以及細胞的作用及功能。而Hill版則不然。Hill版教材先對細胞學說進行說明，然后直接介紹細胞膜的結構與功能和各種細胞器，最后進行該調查實驗。人教版教材內容安排稍優(yōu)，知識的傳遞與構建更具邏輯性，也符合學生的認知發(fā)展規(guī)律。先讓學生感受到細胞的多樣性和統(tǒng)一性，然后組織后續(xù)的教學內容，能夠激發(fā)學生往下學習的興趣，給學生主動構建知識的動力。

二、 實驗結構的比較分析

人教版教材中該實驗分為四個部分，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，制備蛙上皮細胞的方法。此外，該教材注重滲透生命觀念，加強學生保護動物的意識。Hill版教材分為實驗準備、實驗步驟、分析與結論三大部分，其中實驗準備包括問題、目標、實驗器材、安全警示、技能手冊五個內容。以下進行比較分析。

（一） 目標的比較分析

兩個實驗目標在教材中都有列出。人教版的目標是通過用高倍顯微鏡觀察幾種細胞，會比較不同細胞的異同點，從而運用制作臨時裝片的方法。在實驗過程中，學生學會收集、整合數據，完成真菌、植物、動物細胞的數據表，并且要用表分析問題，但沒有明確區(qū)分知識目標和能力目標。Hill版教材中明確分出知識目標與能力目標。知識目標為列舉植物和動物細胞的性狀;能力目標為觀察、繪制和測量細胞及其細胞器，推斷細胞是原核細胞還是真核細胞、來自單細胞生物還是多細胞生物。

從這兩個教材目標的設置中，可以看得出來，美國的教材對學生的要求要嚴格些，學生不僅僅要學會觀察幾種細胞，還要繪制幾種細胞的形狀和測量細胞的大小，并運用概念，注重對學生動手能力和知識遷移能力的培養(yǎng)。

（二） 實驗類型及材料分析比較

中美教材中該實驗的類型不同。從教學活動的特點來看，人教版中的這一實驗是觀察實驗。學生利用教師已經準備好的材料，用顯微鏡觀察幾種不同類型的細胞，比較異同點，并完成教師制作的圖表即可。操作過程簡單，可以當堂完成，但對學生思考、動手能力的培養(yǎng)欠缺。

Hill版教材的實驗屬于探究性實驗，學生以“所有細胞的外觀和大小都相同嗎？”這一問題作為切入點，然后展開實驗。先直接觀察幾種不同類型的細胞并比較異同點，然后合作討論、解決問題，并運用概念，最后比較植物細胞和動物細胞的結構和功能。它承載著目標中的知識及能力目標。

兩個實驗的材料用具大致相同，選材都是來自生活。其中Hill版教材有特色的一點是，實驗的選材都附有照片。讓學生對材料有一個直觀的感性認識，引發(fā)學生學習的欲望。

（三） 實驗步驟的比較

人教版對本實驗的顯微鏡的操作步驟講解得比較詳細。從轉動反光鏡到低倍鏡下觀察細胞再到轉移到高倍鏡觀察細胞，每一步驟都有文字的簡述和圖片的結合。在談及臨時裝片的時候，沒有詳細講解應該怎么去制作臨時裝片，只是談及小組合作制作不同材料的臨時裝片。從這里可以看得出來，教材是要求教師有意識地培養(yǎng)學生的合作能力，而且沒有給出明確的臨時裝片制作方法，給學生無限發(fā)揮空間，訓練學生的思維能力。但有一點欠缺，即沒有把完整的實驗步驟羅列出來，導致學生在使用顯微鏡觀察幾種不同細胞的時候，目的不強，思路不清晰。而且書本在介紹該實驗的時候重點介紹顯微鏡的操作，臨時裝片只談及一點內容。

Hill版教材把該實驗步驟比較完整且詳細地羅列出來。實驗共分為12個步驟：第1步抄寫數據表，第2步觀察枯草桿菌標本，第3步辨認并記錄觀察到的細胞器，推斷細胞的類型，第4步畫出在高倍鏡下觀察到的一個細胞，第5步在高倍鏡下測量細胞的長和寬，剩下的步驟為分別制作伊樂藻葉的裝片和蛙的血細胞，然后重復第3～5步的實驗步驟，……第12步用底色的文字詳細講解實驗清潔與整理?？梢钥闯鰧嶒灥牟襟E層次性和邏輯性很強。這樣，學生動手做實驗時思路就很清晰。同時，從實驗步驟可以看出，美國不僅僅注重學生對基礎知識的掌握，還注重其能力的培養(yǎng)。學生不僅會簡單的顯微鏡操作，還會辨認和畫出觀察到的細胞，鍛煉動手能力。此外，該教材還要求學生會測量細胞的長和寬以及注意衛(wèi)生的清潔和整理，注重培養(yǎng)學生的公民意識，愛護環(huán)境。但也有一個缺點，即實驗步驟太具體且詳細，限制了學生的想象。

（四）實驗分析結論的比較

人教版教材在實驗最后“討論”的環(huán)節(jié)，主要內容是讓學生注意操作的要點，表述觀察到的實驗現象并分析差異，用對比的方法，把觀察到的現象和模式圖對比，鞏固重點知識?？梢钥闯鋈私贪娴姆治霾襟E很有層次感，符合學生的認知發(fā)展規(guī)律且富有科學嚴謹性。學生可以在短時間內完成討論內容，從而加深對實驗的記憶，提高教學效果。

Hill版教材的分析結論為數據的處理、知識的應用以及能力的培養(yǎng)。比如根據細胞的定義，比較所看到的植物細胞核、動物細胞的結構與功能;觀察與推斷哪些細胞是原核細胞，哪些是真核細胞，如何進行判斷。它要求學生注重用數學的方法去解決生物的問題，還要有務實的態(tài)度，如測量是原核細胞大還是真核細胞大，用測量的數據支持自己的結論。Hill版教材特別注重數據處理，要學生學會對誤差進行分析并要說明原因，有利于培養(yǎng)學生認真嚴謹的科學態(tài)度。

三、對我國高中生物教學的啟示

（一） 注重學科知識間的綜合

Hill版教材特別注重與學科間的知識融合。把生物與數學知識緊密聯系在一起，學生測量細胞的長和寬，計算細胞的放大倍數然后用數據去說明是原核細胞大還是真核細胞大。同時還要用數學方法去計算細胞的直徑，高倍鏡的視野里可以容納幾個細胞。把生物學問題用數學的方法去解決。人教版在本模塊學科知識間的整合差一些，更多的是對學生操作能力的訓練、知識的構建等。

（二） 重視對探究能力的培養(yǎng)

不管是人教版還是Hill版教材都注重對學生能力的培養(yǎng)。如讓學生親手操作顯微鏡，整合知識去完成表格，要求學生用學過的知識去辨識相關的知識等。但是對于探究能力的培養(yǎng)，人教版在本模塊差一些。人教版本模塊的實驗是觀察實驗，即學生進行簡單的觀察操作即可，沒有實質性探究。但是對于探究性學習，人教版在不同的章節(jié)都會滲透相應的理念。Hill版教材這一實驗屬于探究性實驗，學生以“所有細胞的外觀和大小都相同嗎？”這一問題作為切入點設計實驗，一步步分析驗證問題，培養(yǎng)學生的問題意識。學生合作探究討論、解決問題，并運用概念比較植物細胞和動物細胞的結構和功能。

這也提醒國內教師，在進行日常教學時，可以關注一些美國教材的實驗設計，吸取好的實驗探究素材，從而有效開展探究性實驗，加強學生探究能力的培養(yǎng)。

（三） 提高學生安全和環(huán)保意識

Hill版教材在實驗準備階段用代表危險的幾個小圖片把安全警示標示出來，讓學生在實驗過程中帶護目鏡，防止損壞的玻片碎片和其他物體彈進眼睛。告訴學生在使用玻片的時候要小心，碎玻璃要扔到教師指定的容器中，且做完實驗后立即洗手。實驗后還要用特別醒目的字標出清潔與整理環(huán)節(jié)字樣。學生要在教師指導下清理所有的儀器，放到適當的位置，備下次使用。

人教版教材中本模塊對安全和環(huán)保環(huán)節(jié)在實驗步驟中沒有體現，只是教師在進行教學活動時，口頭會提醒學生注意安全和實驗后進行垃圾的清潔?？陬^闡述的缺點導致學生的安全和環(huán)保意識不強。因此，教師在教學中要注重對學生安全和環(huán)保意識的培養(yǎng)。

參考文獻：

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