新加坡《剑桥O-Level初中生物学》教材的编写特色

方许武

(江苏省南京市扬子第一中学 南京 210048)

新加坡《剑桥O-level初中生物学》教材(Discover-biology GCE O-level science 2ndEdition)(2015年出版)，是根据新加坡教育部2013年颁布的GCE普通科学(生物学)教学大纲编写的，该大纲强调有效的概念开发和强化。该教材通过使用令人惊叹的视觉效果、真实的案例和丰富的实验内容来展现生物学的迷人风采，旨在为学生提供必要的知识和21世纪的终身学习能力[1]。

1 提倡轻松和愉快的学习

1.1 章节开头就注重激发学生探究热情 该教材倡导给学生以轻松和愉快的学习体验，每章一开始就包含有吸引学生兴趣的高清彩色照片，并配有问题或说明。这些照片、问题和说明或贴近生活或展现生物科技或奇思妙想，以此来激发学生的探究热情。

例如，第3章“物质的运输”的章头图出示了一张由于长时间洗澡后手指上的皮肤皱起的照片，并提出如下问题： 你可能会注意到，经过长时间的热水洗澡后，你手指上的皮肤容易皱起，你有想过这是为什么吗？你有什么证据支持你的推测？水的温度和洗澡时间对皮肤是否会皱起有影响吗？又如，第17章“分子遗传学”的章头图出示了一张正在喝牛奶的小白鼠的照片，并配有说明，做一只无头老鼠： 在1996年，一组科学家以小白鼠为实验对象，对蛋白质在动物体内的重要性进行了研究，他们对一种蛋白质分子特别感兴趣，并称之为蛋白质X，科学家通过实验，确保在母体子宫内发育的小鼠不会产生蛋白质X，而它们体内的其他蛋白质都不会受到影响。结果，这只小老鼠出生时没有头，身体的其他部分正常发育。科学家是如何阻止老鼠产生蛋白质X的呢？这些实验的结果对人类来说是好消息还是坏消息呢？再如，第18章“生态”的章头图出示的是一群小蚂蚁的照片，并配有以下问题，想象一下没有蚂蚁的世界是什么样子？如果我们的房子里没有蚂蚁出没，那杀虫剂的使用量肯定会大大减少。假设在一个短暂的时刻，我们设法消灭了地球上所有的蚂蚁，我们的生活方式会发生改变吗？如果有人告诉你，如果蚂蚁不存在，我们就有饿死的危险，你会相信那个人吗？

全书共有18个章节，每章都是通过这样的方式来带领学生进入生物科学的殿堂，这一设计是本书的一大特色： 一方面让学生充分体会到生物科学与我们的生活、科技和社会有密切的关系；另一方面让学生以饱满的热情和强烈的求知欲投入到新一章的学习之中。

1.2 信息和图表逐步展示，将抽象概念分解成小概念 教材中每个章节都有大量的文字信息和图表，通过这些信息阶梯式的展示，将本章所涉及的重要概念逐步分解为学生容易学习和理解的小概念。无论是正文中的文字信息还是旁栏中的文字信息的设计，以及图表信息的呈现顺序都能很好地反映教材内容的组织，力求充分地实现学科内在逻辑与学生认识逻辑相统一。

例如，第3章主要是学习水分子、气体分子是如何在生物体内运输的，本节内容主要是反映微观的生物学现象和原理，还包括扩散、浓度等物理和化学概念，学习难度较大。因此在第1节就着重介绍了扩散的概念，通过呈现一幅香水打翻后的图片，并让学生展开想象： 假设你正在客厅看书，你妹妹不经意间打翻了一瓶香水，不一会儿客厅里就弥漫着令人愉快的香味。通过贴近生活的实例，让学生体会扩散现象。接着向学生介绍了所有物质都是由原子、分子或离子等粒子组成的，微粒从泄露的表面蒸发，它们变成了气体，气体微粒在不停地运动，它们撞在一起、跳来跳去，这样气体就会扩散到整个屋子，直到它到达你的鼻子。形象生动的文字信息，充满了画面感、代入感，让学生很快就能对扩散这一微观概念有所了解。接着，通过一幅坐标图和一段文字信息介绍了浓度梯度的概念，进而引导学生思考浓度梯度和扩散的关系。最后，通过以上的学习，总结出香水弥漫整个屋子的原理： 流体(液体和气体)的粒子具有运动能量(动能)，它们不停地运动，它们的运动是随机的且粒子会沿着浓度梯度移动(扩散)，并在一段时间后均匀地分散出去。因此，香水的味道弥漫了整个屋子。此时，教材中安排了一个旁栏内容介绍了动态平衡的小知识。最后，给出扩散的概念： 扩散可被描述为粒子沿浓度梯度下降的净运动；浓度梯度越陡，粒子运动的速度就越快。在此基础上进一步学习根尖吸收水分、人体内部以及和外界环境的气体交换等内容就水到渠成了。

通过生活现象引入、形象生动的语言描述、适时出示图表和小知识介绍等环节，层层深入、使得微观概念具体形象化，并在无形之中渗透了物理、化学相关知识，让学生在轻松的氛围中，深入浅出的理解并掌握抽象概念。

2 注重对概念的理解和思维能力的培养

2.1 以丰富的实验加深对概念的理解，并注重培养高阶思维能力 新加坡教材中有大量的实验探究内容，这些实验，有的简洁明了、有的富有挑战性且强调数据分析，通过大量的实验探究，既加深了对概念理解，也培养了学生高阶思维能力和敏捷的头脑，最终达到能够在新的情况下应用概念的目的。

例如，第7章第2节“叶片结构和功能”中，安排了一个简单且效果明显的小实验来展示叶片中气孔的存在。主要实验过程为： 用镊子夹起一片新鲜的叶子，并让叶片整体保持在水面以下；水温应控制在75℃；尽你所能的解释叶片中发生的一切(提示： 加热时空气会膨胀)；讨论： 为什么水温必须为75℃。热水中叶片上释放出气泡的现象很明显，让学生能够直观地感受到叶片上气孔的存在，并对“气孔是气体交换的门户”这一重要概念有深刻的认识；且实验中突出对过程的探索和解释，提示内容、问题讨论环节，使生物学学科与物理学科的知识相结合，有利于培养学生的开放性思维。

又如，第9章“植物的运输”中共安排了9个实验： 如何通过植物展示水的运输路径、如何证明韧皮部对植物运输的重要作用、如何在盆栽植物中显示蒸腾作用、如何证明蒸腾作用的主要器官是叶、如何比较叶片上下表面的蒸腾速率、如何证明蒸腾作用主要通过气孔发生、如何用弹簧秤来测量蒸腾速率、如何测量盆栽植物的蒸腾速率和如何用计量器来测试蒸腾速率。

这一系列实验中，有定性实验也有综合性较强的定量实验，实验内容的体系化使学生能够系统地理解植物体内的物质运输原理、过程和本质，获得实验设计、检测方法、探究能力和思维能力等的训练，并在科学精神和科学态度方面得以渗透和熏陶。

2.2 丰富的概念图设计，凸显概念之间的联系 新加坡GCE普通科学(生物学)教学大纲强调有效的概念开发和强化,因此在初中生物学教材中附有大量的概念图,这些概念图以点、线和面不同层次展现，分别出现在章节中和书后的附录中,章节中的概念图主要反映本章或本节的重要概念，相当于点；书后附录中的概念图，主要是总结几个互相关联的章节中的主要概念，相当于线和面。通过这种方式，能够很好地体现概念之间的内在联系，有利于学生对概念的理解，起到事半功倍的效果。

2.3 常规测试检测概念理解水平，为更好的学习、评估提供机会 教材的每个章节中都安排了若干个自我测试(test yourself)和试试看(try it out)栏目，在每一章末尾还安排了一个回答正确(get it right)栏目，通过这些栏目的测试，能够很好地反映学生对概念的理解水平，为更好地学习和评估提供机会。自我测试栏目可以帮助学生自主复习并有效的加强对关键概念的理解，其形式较为多样，可以是要求学生直接复述出教材上的概念，或是给出一个例子、实验数据让学生利用所学概念去分析原因等。

例如，在学完第10章第5节“吸烟对人体健康的影响”后安排了一个自我测试环节： 给出两幅曲线图，分别表示受试者吸烟后血液中的尼古丁浓度以及脉搏的变化，要求学生分析： ①吸烟者吸了5min后，血液中的尼古丁浓度是多少？②5min后吸烟者的脉搏是多少？③血液中的尼古丁浓度与脉搏之间的关系是什么？④香烟烟雾中含有的影响红细胞运输功能的物质是什么？⑤它是如何影响红细胞运输氧气的？

试试看栏目主要通过小型项目或个人、团队进行的活动，为探究性学习提供了实践方法。例如，在第7章第2节“叶片的结构和功能”后安排了一个试试看栏目，要求学生利用一些香肠形状的气球和胶带自制保卫细胞模型；在第8章第5节“心脏的结构和功能”后的试试看栏目中，给出心脏的质量大约是体重的0.59%，并用这个公式计算心脏的质量；在第4章“营养物质”的末尾安排的试试看栏目要求学生： ①根据给出的调查步骤检测自己的饮食是否科学合理，并思考合理或不合理的原因；②使用互联网、当地报纸和杂志收集关于新加坡营养与饮食问题的信息，总结主要问题是什么？

回答正确栏目通过让学生对一些具有代表性的判断题进行作答，并纠正其错误的方式来加深对概念的理解，且每一道题后都注明了概念所在的章节。

3 强调对学生21世纪发展能力的培养

教材的宗旨是为学生提供必要的知识和21世纪的终身学习能力，因此在促进学习和理解基本概念的同时，教材中还安排了复习题训练(let’s review)栏目、习题册链接(workbook links)栏目、21世纪能力(think & evaluate 21stcc)栏目和在线研究与作业(online research and assignments)栏目帮助学生拓展学习内容，培养21世纪发展能力。复习题训练和习题册链接栏目主要是通过针对性的习题训练，以及指导学生复习相关章节来培养学生的自主学习能力，并帮助学生提高知识的应用和迁移能力。此外，由于新加坡初中学生要参加毕业会考，考试成绩将作为进入高中或职业学校的入学依据。因此，这些栏目的设计还能够帮助学生建立考试信心。21世纪能力栏目一般安排在章节的末尾，要求学生分析一段与新加坡国情密切相关的文字材料，思考相关问题并提出解决方案。

例如，第7章“植物中的营养物质”后的21世纪能力栏目标题为： 没有土壤？生长在空气中！随后提供了一段文字信息，主要介绍了新加坡是世界上人口最密集的国家之一，全国只有2%的土地用于农业，一些人已经开始使用水培法解决缺乏农业土地的问题，并思考： ①食品短缺的原因；②为什么水培法适用于高度城市化的新加坡？③在新加坡设立水培设施的可行性和可能面临的挑战有哪些？

这一栏目的设计让学生站在决策者的角度重新审视国家面临的问题，并运用所学知识解决实际问题，培养了学生的综合能力、社会责任等核心品质。

在线研究与作业栏目要求学生以小组为单位收集、评估、处理和交流信息，帮助培养独立的学习和信息、通信和技术相关技能，并建立人际和协作技能。

例如，第14章第3节“授粉”中安排的在线研究与作业首先提供了一则信息说明： 许多色彩鲜艳的花的花瓣上的线条或标记被称为花蜜指南，能够引导昆虫前来采蜜并帮助花授粉。要求学生上网查询更多关于花蜜指南，了解花蜜如何引导昆虫授粉的信息，并设计一个实验来测试花瓣的指南功能，解释所设计的实验是如何验证这些标记能够引导昆虫采集花蜜。

这一栏目的设计能够引导学生拓展学习内容并进一步培养学生的相关能力，也体现了课程要求的培养21世纪发展能力。