美国高中生物教材习题特色分析

杨珍珍

摘要从呈现方式灵活多样和内容设计注重培养科学素养两个方面对美国新版高中生物教材中习题特色进行分析，启示我国高中生物教材的编写应重视真实情景的设计

关键词 美国教材 习题 高中生物 教材分析

中图分类号G633.91 文献标志码B

习题是帮助学生理解和巩固知识，拓展思维，形成问题解决能力和创新精神的重要载体。培养学生生物学核心素养是新一轮生物课程改革实施的核心任务，而习题中蕴含的科学思想、科学方法和科学精神有利于培养学生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。因此如何编制高质量的习题是教材编制的重要方面。美国目前使用比较广泛的教材是美国四大中小学教材出版公司之一的麦格劳·希尔教育集团于2016年出版的高中生物学教材《Glencoe Biolo.gy》（以下简称美国高中教材）。美国高中教材的习题设计很有特色，对我国高中生物教材习题设计和一线教師进行习题编制具有一定的借鉴意义。

1呈现方式灵活多样

1.1栏目设置形式多样，结构凸显层次与联系

美国教材习题栏目形式多样，在结构上凸显习题间的层次与联系。美国教材习题的栏目包括每节后的“评价”（Assessment）、每章后的“评价”和网络资源“在线练习”。每节后的“评价”习题所占篇幅不大，题量较少，包括“理解要点”（Understand Main Ideas）和“批判思维"（Think Criticallv）子栏目;每章后的“评价”由评价性习题（Assessment）和“标准测试”（Standard.ized Test Practice）栏目组成，评价性习题包括“术语复习”（Vocabulary Review）、“理解要点”（UnderstandMain Ideas）、“问题讨论"（Constructed Response）、“批判思维”（Think Critically）和“总结性评价”（summa-tive assessment）等子栏目;“在线练习”栏目在每节内容的最后，在教材上有个小图标，学生可以自行登录教材提供的Connect ED平台进行练习。在结构上，习题的设计是由易到难，是由掌握知识到应用知识解决问题的过程。“术语复习”与“理解要点”栏目强调对基础知识的掌握;“问题讨论”与“批判思维”栏目强调对知识的应用;“总结性评价”栏目强调对解决问题的综合能力。

另外，习题栏目的设计从节到章，将所有相关的内容以章检测题的形式进行考查，加强了知识之间的联系，引导学生对所学的内容进行整合分析，最终达到对知识的融会贯通。

1.2题型设计种类丰富，注重知识理解和能力培养

美国教材习题的类型丰富多样，包括知识理解型、问题分析型和科学探究型，注重学生对知识的理解和培养学生的各方面能力。

知识理解型习题帮助学生理解重要但比较难掌握的生物学概念，通常只涉及一两个相关概念。例如，解释为什么DNA复制在真核生物中比在细菌中更复杂？通过完成习题，学生可以更深刻地理解真核生物与原核生物细胞结构不同及DNA复制这两个概念的内涵。

问题分析型习题可以培养学生的逻辑推理能力，通常涉及的概念比较多。例如，为什么一个患有特纳氏综合症的女孩会患红绿色盲，而父母双方都正常？学生通过分析特纳氏综合症的病因和伴性遗传的规律对习题中的问题进行逻辑推理和加工，从而得出答案。

科学探究型习题可以培养学生的科学探究能力。例如，你如何用放射性元素来证明格里菲思实验中细菌的转化化合物是DNA？学生通过设计实验方案，可以体验亲身体验科学家是如何探究世界的，同时有利于培养学生的创新能力。

2内容独到，培养科学素养

2.1厘清生物学概念，促进生命观念的形成

美国高中教材将生物学概念分为3个不同的层次：主题（Themes）、大概念（Big Idea）和主要概念（MainIdea），习题的设置也注重生物学概念。美国教材关于生物学概念的习题设置会在题目旁标出主题（对应于美国《下一代科学教育标准》中的跨学科概念）、大概念或主要概念。例如，第九章“细胞的复制”中关于本章主题“稳定和变化：细胞经历许多变化后分化成某种特定类型的细胞”设置的习题有“解释癌细胞与细胞周期的关系”;关于本章大概念“细胞经历包括间期，分裂期和胞质分裂的生命周期”设置的习题有“除了生殖，什么因素促使细胞完成分裂间期，分裂期、胞质分离的周期”;关于主要概念“细胞生长直到达到其大小极限，然后停止生长或分裂”设置的习题为“为什么细胞运输和细胞通讯限制了细胞的大小”。

生物学观念是在众多生物学概念的基础上，通过抽象、推理等思维，升华为对生命的本质和生物学本质的整体理解和认识，对生物学概念的掌握有利于学生形成生物学观念。

2.2打破学科界限，体现科学本质

美国高中教材习题有大量学科交叉的题目，与数学、物理、化学等多个学科的结合，强调学科间的联系，有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和跨学科概念。有些习题与数学直接联系，教材会在习题旁标注“生物中的数”（Math in Biology）。如，如果遗传密码使用四个碱基而不是三个，则可以编码多少个遗传密码？有些习题与化学相联系，如在米勒模拟的实验中，以模拟在地球早期大气产生有机物质的过程作为习题背景，提问：“设备中不同混合气体可能的后果是什么？”有些习题需要物理知识作为基础。例如，解释为什么你期待在海洋沉积物的样本中找到更多的关于硅藻的证据而不是绿藻。在学习中虽然有人为的分科体系，但是在解决实践问题时，则要求学生具备综合处理问题的能力。与其他学科的结合，可以让学生理解生物学科的发展是与其他学科相互促进的，科学的发展是综合化的。

2.3创设问题情境，培养科学思维与科学探究能力

美国教材习题注重问题情境的创设，包括生活情境，实验情境和科学史情境等，可以培养学生的科学思维与科学探究能力。欧盟认为核心素养的内涵是“在特定情境下适用的知识、态度与技能的综合”。生活情境是用生活中与生物有关的现象来呈现生物学问题。例如，在世界上非常干燥的地区进行的耕作和浇水会使水在蒸发时盐积聚在土壤中，根据对浓度梯度的了解，为什么增加土壤盐度会对植物细胞产生不利影响？生物学是一门实验学科，实验情境可以培养学生的科学研究能力，如题干给出一段实验操作描述，并提问“实验可能出现的问题，描述如果调整实验步骤从而验证你的猜想”。科学史情境可以让学生了解或“经历”科学家们探究历程，领悟科学家们的科学思想、科学方法和科学精神。美国教材的章后习题有个独特的习题板块“DBQ”（Document-based questions）板块，以这个章节中具代表性科学家发表的原始文献作为阅读资料，并以此设计问题。如，呈现沃森和克里克的一段文献原文，提问“根据以上描述画出DNA结构”。学生通过回答这类问题加深对生物科学史上重要概念的理解。

3对我国教材编写和修订的启示

“在真实情境中展开评价”是我国新一轮科学课程改革的方向之一，学生的科学素养的形成和发展是与特定的情境密不可分。经济合作与发展组织的国际学生评估项目（Program for International Student As.sessment，PISA）就在其测试中尽量选用真实情境命制题目考查相应的概念理解能力和科学探究能力。因此，教材中的习题设计应重视真实情景的设计。美国教材中很多习题的设计都重视与生活相联系，为学生提供真实情境，使学生能够运用所学的生物学知识解决真实问题，体验生物学学科价值，激发学习热情。另外，真实情境才能够体现生命现象的复杂性，展示生物学的本来面目。在真实情境中解决问题，有利于培养学生的科学思维和科学探究能力，同时也促进学生对科学本质的理解。