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【摘 要】在高中生物教材改革中,分析、借鉴国外生物教材改革的成功经验是非常有必要的。笔者认为美国生物学BSCS教材具有以下特点:BSCS生物学教材的指导思想是以学生为中心;重视学生全面素质的培养;教材内容具有开放性;注重通过实验培养学生的探究意识和科学素养。
【关键词】美国 高中生物 BSCS教材
【中图分类号】G634【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)09-0130-02
生物课程是高中阶段重要的科学课程。在当代科学技术领域中,生物科学和技术的发展尤为迅速,成果显著,影响广泛而深远。如DNA分子结构和功能的揭示、体细胞克隆哺乳动物技术的突破、人类基因组计划的实施、干细胞研究的进展、脑科学的深入发展、生物工程产业的兴起等,正在改变人类的生活。尤其是生物科学技术和信息科学技术正在逐渐融合并显示出强大的经济力量,已成为科学发展和技术革命的世纪标志。为适应时代发展的需要,我国正在对现有高中生物课程进行新的改革,教育部2003年4月公布了新的《生物课程标准》,2004年开始在山东、广东、宁夏和海南四个省区试点,到2007年,原则上起始年级全部进入,即从高中一年级的学生开始全部进入新课程。
教材是课程的载体,是教学活动的基本依据,是实施素质教育目标、培养创新人才的重要工具。教材,是学生学习知识和培养能力的依据和基础,亦可以集中体现我们的教育思想和教育观念,因此,课程标准和教材改革将是基础教育改革的核心内容。在高中生物教材改革中,分析、借鉴国外生物教材改革的成功经验,结合我国的实际情况,对我国高中生物教材的改革和发展提出建设性的意见,为高中生物新课程标准的实施和新教材的进一步修订和编写提供依据是非常有必要的。笔者分析和比较了美国生物学BSCS教材的特点,以供借鉴和参考。
美国非常重视生物学教材建设。三分之二左右的高中普遍使用的三本生物教材是:现代生物学(《Modern Biology》,By James H.Otto,ect)、BSCS黄皮版(《Biological Science: An Inquiry into Life》)和BSCS绿皮版(《Biological Science: A Ecological Approach》)。BSCS教材经过近2000位生物学教授、专家、中学教师、教育家、心理学家和艺术家的共同研究,历时4年,在15万学生中试教,经多次修改,最终于1963年9月正式出版,耗资14.3万美元。全部教材分为4种不同的版本,分别有所侧重:一种侧重于生态学内容(绿皮本),一种侧重于分子水平的生物化学内容(蓝皮本),一种侧重于个体水平的发育和遗传(黄皮本),一种为生物学提高内容(黑皮本)。尽管如此,4个版本教材的指导思想是共同的,即不限于传授固定的传统的生物学知识,要让学生知道生物科学是在不断发展变化着的。
BSCS生物学教材体系鲜明,内容丰富,易激发学生的学习兴趣,具有以下特色:
一、BSCS生物学教材的指导思想是以学生为中心
以学生为中心的教育思想就是让学生主动学习,让学生根据事实,在已有知识的基础上,自己得出应有的概念,建立起新的知识体系,真正把所接触的知识内化为自己的东西,而不是由教师把概念灌输给他们。
BSCS生物学教材以学生为中心的指导思想具体体现在其内容之中。BSCS的教材内容主要是让学生在实验的基础上进行探索式的学习。BSCS教材中的实验大都为“探索性”的,实验的课时数加起来超过总课时数的50%。有的实验只需1课时,甚至不到1课时,有的则超过1课时,甚至要连续进行几天(每天只需10～20min)。教学内容的学习基本上都是先安排学生进行实验,让学生根据自己观察到的现象和事实,在已有知识的基础上进行分析和讨论,最后形成新的概念和观点,建立起自己的知识体系。在这个探索式研究的基础上,再安排完整的知识内容,让学生自学,这样的教材体系使学生可以把所学的知识真正内化到自己已有的知识体系之中。因而,BSCS的生物学教材中的全部内容不安排课堂讲授,而是要求学生在课下自学课文,在课堂上除进行实验外,就是讨论,但也可以用少量时间安排学生自学课文。教师的任务是准备和指导学生做实验和野外实习,组织学生进行讨论,引导和鼓励学生积极主动思考研究,在必要时帮助他们。此外,教师还批改学生的实验报告,解答问题及指导学生的课外活动等。
例如,BSCS生物学教材开宗明义的第一节课就是让学生通过实验学习“观察”。实验包括讨论共需要90min。实验内容是由教师准备10份不同的生物标本(包括活的和制作的标本),让学生分组轮流观察,并作记录,然后,让学生互相查看记录。因为教师完全没有教给学生如何描述一份标本,所以学生的描述五花八门,记录各不相同,彼此之间很难从他人的描述中辨别出所说的是什么标本。这样,学生就明白了,要描述一个生物并不容易,要描述得准确则更难,这就为以后学习生物学的描述奠定了思想基础。所以,实验后的讨论非常重要,学生在教师的帮助下,通过自己的实践和思考,就会对如何进行观察形成初步的认识,并受到科学方法的训练。
二、重视学生全面素质的培养
面对“知识大爆炸”的时代,BSCS没有选择“增加课时,增加知识量”的做法,而是把目标落在对学生进行全面素质的培养上,这包括对学生知识方面的要求,对学生进行科学的工作方法学习、科学思维方式训练、科学态度和精神的培养,以及对学生的情感意志、人生态度和价值观的培养等多个方面。
BSCS的教材内容不是把一系列名词术语教给学生,也不是要学生去记忆和背诵分类系统,而是要学生了解生物学中的最基本的原理,如进化、生物多样性、生物与环境的相互关系、结构与功能的关系、遗传的延续性、生物体内到生态系统内的调节和稳态等等。教材还要使学生通过对生物学的学习,懂得科学与社会的关系,科学是一个不断探索的过程等等。总之,教材的主要目的是使学生不断提高其生物学素养,使学生不仅认识到生物本身及其与整个自然界相互关系的复杂性,而且认识到获得并检验新知识、摒弃旧的错误的观念和不断开拓,日益趋近于真理的途径。
教材巧设了许多指导学生学习的结构。例如每节开始的“导引”,引导学生带着问题学习本节内容,如“光合作用”一节的“导引”是“在光合作用过程中,太阳能如何转化为化学能?”又如每一节的“自我复习”和每一章的“应用题”和“练习题”都是以问题的形式帮助学生理解和應用所学的知识。每一章的“建议阅读”引导学生课外阅读有关的参考书,加深对课文内容的理解。
在BSCS的教材中安排有大量的称为“今日生物学”的短文,其中有相当一部分内容是介绍美国的科学家如何兢兢业业、勤奋工作的事迹,以及美国科学家为世界文明所创造的高新技术成果。这种爱国主义的教育内容可以说是培养学生情感、态度和价值观的很重要的一个方面。这些介绍性的内容无疑会潜移默化地影响学生、激励学生。教材还安排学生对国家的环境、资源、艾滋病等多种社会问题进行讨论、辩论,从而架设学校与社会之间的桥梁,促使学生在接触到种种社会、家庭和学校等问题时,形成正确的情感、态度和价值观。
三、教材内容的开放性
BSCS的教材内容在设计上很重要的一个原则就是教材内容的开放性。教材的编写者们希望学生通过BSCS教材的学习后懂得,科学研究是一种开放性的智力活动,没有什么知识是一成不变的,人们对于事物的认识也是有限的,而认识的活动则是无限的和永无穷尽的。今天认为是正确的,将来未必正确或不完全正确,其原因在于科学方法总有局限性。由于科学方法有局限性,因而科学研究也有局限性。
依据这一指导性原则,BSCS的教材内容都是开放性的,包括学生身边与生物学知识有关的社会现象的分析,如地球的容纳量与人口关系的介绍和讨论,艾滋病产生原因的分析,以及由它产生的医疗保险、人身权利及职业保证等社会问题,世界范围内生态系统面临的危机,非洲正面临的饥饿,以及人口、粮食、资源和环境等社会问题的讨论等等。对生物科学发展前沿的信息,如基因的筛选与应用、克隆技术与人类的关系、核酸和朊病毒等均有介绍。
教材内容的开放性,开阔了学生的视野,培养了学生考虑和解决实际问题的能力,使学生受到科学方法、科学态度和科学精神的教育,以及对人生的情感、态度和价值观的教育。
四、注重通过实验培养学生的探究意识和科学素养
由于教材注意科学的现代性、实用性和实践性,因此所设置的实验与社会、实践的联系非常紧密。实验不仅是简单的、验证性的,同时也安排了有一定难度、富有挑战性的实验活动。这些实验分为三大类:
1.探索类(Exploration):通过此类活动学习基本技能和技术,共18个实验。例如,制作生态系统模型;测定食物中的营养等。
2.调查类(Investigation):通过此类活动使学生用学科的技能来解决实际问题,共10个实验。例如,ABO血型的分类——医院的迷惑;分析荷尔蒙的影响——受污染的泉水。
3.交互式探究类(Interactive exploration):此类活动通过使用计算机以新的方式预见和控制生物的生理活动,共6个实验。例如,光合作用、囊性纤维化。
这三类实验中探索类约占55.6%,这类实验内容有点类似于我国的学生实验,但又有所不同,虽然同样是通过相对简单的实验来训练学生的基本技能和技术,但美国教材的实验与实际的联系比较紧密,有利于提高学生学习的主动性,从而更好地把学生培养成社会中的一员。这类实验不仅包括了实验材料、实验原理、实验过程、实验分析等固定的栏目,而且还设置了实验背景和实验应用等栏目。
从实验的设置来看,在操作前都给出一个具体的生物情境,给学生一种身临其境的感觉,加深对学生的刺激,使学生将实验与实际相结合,教会他们如何具体问题具体分析。因此学生学得很主动、轻松,并且通过实验对所学的知识印象深刻、理解透彻、经久难忘。尤其这些生物情境都与某种职业有关,可以使学生了解到这种职业,对他们将来的就业选择起到一定的指导作用。
从实验的应用来看,它通过“仔细思考”达到对实验的进一步分析,锻炼学生的发散思维。而联系职业则要求学生自己去探究关于某種特定职业所需的训练和技能,从而加深对此种职业的了解。美国中等教育所担负的三重任务之一是提供一种使用的职业技术训练,也就是为了培养能在社会中生存的人。因此教材注重对学生的就业指导,学生通过学习可能对某种职业产生兴趣,他们自己再通过一些探究了解这种职业,这对他们将来的就业具有一定的指导作用。
教材的探索类实验使学生体验了生物科学工作者的性质,从中学到科学的思维和研究的精神,并且所设计的一系列实验不仅注意到学生能力的培养,而且注意到现代生活、现代技术和现代职业的多层次需要。
总之,这套教材考虑了社会的需要、学生发展的需要、科学研究的严密性和无限性等多个方面,体现了当前全球性教育改革的方向和趋势,具有旺盛的生命力。其成功经验对于我国当前的高中生物教材改革具有较高的借鉴意义。
参考文献
1 钟启泉、陆建身.生物教育展望.上海:华东师范大学出版社,2001
2 美国BSCS著、北京市教育委员会编译.北京市高级中学实验课本《生物科学》.北京出版社,1999.6
3 刘恩山、汪 忠.普通高中生物课程标准(实验)解读.江苏教育出版社,2004.3
【关键词】美国 高中生物 BSCS教材
【中图分类号】G634【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)09-0130-02
生物课程是高中阶段重要的科学课程。在当代科学技术领域中,生物科学和技术的发展尤为迅速,成果显著,影响广泛而深远。如DNA分子结构和功能的揭示、体细胞克隆哺乳动物技术的突破、人类基因组计划的实施、干细胞研究的进展、脑科学的深入发展、生物工程产业的兴起等,正在改变人类的生活。尤其是生物科学技术和信息科学技术正在逐渐融合并显示出强大的经济力量,已成为科学发展和技术革命的世纪标志。为适应时代发展的需要,我国正在对现有高中生物课程进行新的改革,教育部2003年4月公布了新的《生物课程标准》,2004年开始在山东、广东、宁夏和海南四个省区试点,到2007年,原则上起始年级全部进入,即从高中一年级的学生开始全部进入新课程。
教材是课程的载体,是教学活动的基本依据,是实施素质教育目标、培养创新人才的重要工具。教材,是学生学习知识和培养能力的依据和基础,亦可以集中体现我们的教育思想和教育观念,因此,课程标准和教材改革将是基础教育改革的核心内容。在高中生物教材改革中,分析、借鉴国外生物教材改革的成功经验,结合我国的实际情况,对我国高中生物教材的改革和发展提出建设性的意见,为高中生物新课程标准的实施和新教材的进一步修订和编写提供依据是非常有必要的。笔者分析和比较了美国生物学BSCS教材的特点,以供借鉴和参考。
美国非常重视生物学教材建设。三分之二左右的高中普遍使用的三本生物教材是:现代生物学(《Modern Biology》,By James H.Otto,ect)、BSCS黄皮版(《Biological Science: An Inquiry into Life》)和BSCS绿皮版(《Biological Science: A Ecological Approach》)。BSCS教材经过近2000位生物学教授、专家、中学教师、教育家、心理学家和艺术家的共同研究,历时4年,在15万学生中试教,经多次修改,最终于1963年9月正式出版,耗资14.3万美元。全部教材分为4种不同的版本,分别有所侧重:一种侧重于生态学内容(绿皮本),一种侧重于分子水平的生物化学内容(蓝皮本),一种侧重于个体水平的发育和遗传(黄皮本),一种为生物学提高内容(黑皮本)。尽管如此,4个版本教材的指导思想是共同的,即不限于传授固定的传统的生物学知识,要让学生知道生物科学是在不断发展变化着的。
BSCS生物学教材体系鲜明,内容丰富,易激发学生的学习兴趣,具有以下特色:
一、BSCS生物学教材的指导思想是以学生为中心
以学生为中心的教育思想就是让学生主动学习,让学生根据事实,在已有知识的基础上,自己得出应有的概念,建立起新的知识体系,真正把所接触的知识内化为自己的东西,而不是由教师把概念灌输给他们。
BSCS生物学教材以学生为中心的指导思想具体体现在其内容之中。BSCS的教材内容主要是让学生在实验的基础上进行探索式的学习。BSCS教材中的实验大都为“探索性”的,实验的课时数加起来超过总课时数的50%。有的实验只需1课时,甚至不到1课时,有的则超过1课时,甚至要连续进行几天(每天只需10～20min)。教学内容的学习基本上都是先安排学生进行实验,让学生根据自己观察到的现象和事实,在已有知识的基础上进行分析和讨论,最后形成新的概念和观点,建立起自己的知识体系。在这个探索式研究的基础上,再安排完整的知识内容,让学生自学,这样的教材体系使学生可以把所学的知识真正内化到自己已有的知识体系之中。因而,BSCS的生物学教材中的全部内容不安排课堂讲授,而是要求学生在课下自学课文,在课堂上除进行实验外,就是讨论,但也可以用少量时间安排学生自学课文。教师的任务是准备和指导学生做实验和野外实习,组织学生进行讨论,引导和鼓励学生积极主动思考研究,在必要时帮助他们。此外,教师还批改学生的实验报告,解答问题及指导学生的课外活动等。
例如,BSCS生物学教材开宗明义的第一节课就是让学生通过实验学习“观察”。实验包括讨论共需要90min。实验内容是由教师准备10份不同的生物标本(包括活的和制作的标本),让学生分组轮流观察,并作记录,然后,让学生互相查看记录。因为教师完全没有教给学生如何描述一份标本,所以学生的描述五花八门,记录各不相同,彼此之间很难从他人的描述中辨别出所说的是什么标本。这样,学生就明白了,要描述一个生物并不容易,要描述得准确则更难,这就为以后学习生物学的描述奠定了思想基础。所以,实验后的讨论非常重要,学生在教师的帮助下,通过自己的实践和思考,就会对如何进行观察形成初步的认识,并受到科学方法的训练。
二、重视学生全面素质的培养
面对“知识大爆炸”的时代,BSCS没有选择“增加课时,增加知识量”的做法,而是把目标落在对学生进行全面素质的培养上,这包括对学生知识方面的要求,对学生进行科学的工作方法学习、科学思维方式训练、科学态度和精神的培养,以及对学生的情感意志、人生态度和价值观的培养等多个方面。
BSCS的教材内容不是把一系列名词术语教给学生,也不是要学生去记忆和背诵分类系统,而是要学生了解生物学中的最基本的原理,如进化、生物多样性、生物与环境的相互关系、结构与功能的关系、遗传的延续性、生物体内到生态系统内的调节和稳态等等。教材还要使学生通过对生物学的学习,懂得科学与社会的关系,科学是一个不断探索的过程等等。总之,教材的主要目的是使学生不断提高其生物学素养,使学生不仅认识到生物本身及其与整个自然界相互关系的复杂性,而且认识到获得并检验新知识、摒弃旧的错误的观念和不断开拓,日益趋近于真理的途径。
教材巧设了许多指导学生学习的结构。例如每节开始的“导引”,引导学生带着问题学习本节内容,如“光合作用”一节的“导引”是“在光合作用过程中,太阳能如何转化为化学能?”又如每一节的“自我复习”和每一章的“应用题”和“练习题”都是以问题的形式帮助学生理解和應用所学的知识。每一章的“建议阅读”引导学生课外阅读有关的参考书,加深对课文内容的理解。
在BSCS的教材中安排有大量的称为“今日生物学”的短文,其中有相当一部分内容是介绍美国的科学家如何兢兢业业、勤奋工作的事迹,以及美国科学家为世界文明所创造的高新技术成果。这种爱国主义的教育内容可以说是培养学生情感、态度和价值观的很重要的一个方面。这些介绍性的内容无疑会潜移默化地影响学生、激励学生。教材还安排学生对国家的环境、资源、艾滋病等多种社会问题进行讨论、辩论,从而架设学校与社会之间的桥梁,促使学生在接触到种种社会、家庭和学校等问题时,形成正确的情感、态度和价值观。
三、教材内容的开放性
BSCS的教材内容在设计上很重要的一个原则就是教材内容的开放性。教材的编写者们希望学生通过BSCS教材的学习后懂得,科学研究是一种开放性的智力活动,没有什么知识是一成不变的,人们对于事物的认识也是有限的,而认识的活动则是无限的和永无穷尽的。今天认为是正确的,将来未必正确或不完全正确,其原因在于科学方法总有局限性。由于科学方法有局限性,因而科学研究也有局限性。
依据这一指导性原则,BSCS的教材内容都是开放性的,包括学生身边与生物学知识有关的社会现象的分析,如地球的容纳量与人口关系的介绍和讨论,艾滋病产生原因的分析,以及由它产生的医疗保险、人身权利及职业保证等社会问题,世界范围内生态系统面临的危机,非洲正面临的饥饿,以及人口、粮食、资源和环境等社会问题的讨论等等。对生物科学发展前沿的信息,如基因的筛选与应用、克隆技术与人类的关系、核酸和朊病毒等均有介绍。
教材内容的开放性,开阔了学生的视野,培养了学生考虑和解决实际问题的能力,使学生受到科学方法、科学态度和科学精神的教育,以及对人生的情感、态度和价值观的教育。
四、注重通过实验培养学生的探究意识和科学素养
由于教材注意科学的现代性、实用性和实践性,因此所设置的实验与社会、实践的联系非常紧密。实验不仅是简单的、验证性的,同时也安排了有一定难度、富有挑战性的实验活动。这些实验分为三大类:
1.探索类(Exploration):通过此类活动学习基本技能和技术,共18个实验。例如,制作生态系统模型;测定食物中的营养等。
2.调查类(Investigation):通过此类活动使学生用学科的技能来解决实际问题,共10个实验。例如,ABO血型的分类——医院的迷惑;分析荷尔蒙的影响——受污染的泉水。
3.交互式探究类(Interactive exploration):此类活动通过使用计算机以新的方式预见和控制生物的生理活动,共6个实验。例如,光合作用、囊性纤维化。
这三类实验中探索类约占55.6%,这类实验内容有点类似于我国的学生实验,但又有所不同,虽然同样是通过相对简单的实验来训练学生的基本技能和技术,但美国教材的实验与实际的联系比较紧密,有利于提高学生学习的主动性,从而更好地把学生培养成社会中的一员。这类实验不仅包括了实验材料、实验原理、实验过程、实验分析等固定的栏目,而且还设置了实验背景和实验应用等栏目。
从实验的设置来看,在操作前都给出一个具体的生物情境,给学生一种身临其境的感觉,加深对学生的刺激,使学生将实验与实际相结合,教会他们如何具体问题具体分析。因此学生学得很主动、轻松,并且通过实验对所学的知识印象深刻、理解透彻、经久难忘。尤其这些生物情境都与某种职业有关,可以使学生了解到这种职业,对他们将来的就业选择起到一定的指导作用。
从实验的应用来看,它通过“仔细思考”达到对实验的进一步分析,锻炼学生的发散思维。而联系职业则要求学生自己去探究关于某種特定职业所需的训练和技能,从而加深对此种职业的了解。美国中等教育所担负的三重任务之一是提供一种使用的职业技术训练,也就是为了培养能在社会中生存的人。因此教材注重对学生的就业指导,学生通过学习可能对某种职业产生兴趣,他们自己再通过一些探究了解这种职业,这对他们将来的就业具有一定的指导作用。
教材的探索类实验使学生体验了生物科学工作者的性质,从中学到科学的思维和研究的精神,并且所设计的一系列实验不仅注意到学生能力的培养,而且注意到现代生活、现代技术和现代职业的多层次需要。
总之,这套教材考虑了社会的需要、学生发展的需要、科学研究的严密性和无限性等多个方面,体现了当前全球性教育改革的方向和趋势,具有旺盛的生命力。其成功经验对于我国当前的高中生物教材改革具有较高的借鉴意义。
参考文献
1 钟启泉、陆建身.生物教育展望.上海:华东师范大学出版社,2001
2 美国BSCS著、北京市教育委员会编译.北京市高级中学实验课本《生物科学》.北京出版社,1999.6
3 刘恩山、汪 忠.普通高中生物课程标准(实验)解读.江苏教育出版社,2004.3