基于教学设计的多版本新教材对比分析和使用建议——以“光合作用”为例

广东 阮春秋

教师要想有效实现从“教教材”到“用教材教”的转变，就必须有意识地参考不同版本的教材，整合不同版本教材的最优部分从而优化自己的教学设计。“光合作用”是学生必须掌握的基本知识，也是高考的高频考点，笔者通过对六个版本高中生物学新教材的分析，着重从情境导入、绿叶中色素的提取和分离、叶绿体的功能和结构、光合作用的原理和应用、影响光合作用的因素五个方面分析不同版本新教材，选取各个版本在某一部分的最优设计，进而从整体优化课堂教学设计，达到促进学生深度学习的目的。

1.问题提出

教材是教师实现教学目标的重要载体，教师只有研究好教材，才能结合教材的学科逻辑和学生的认知逻辑设计合理的教学逻辑。随着基础教育改革的不断深化，全国教材实现了“一标多本”的格局。本文以“光合作用”为例 ， 从生物学课堂教学设计的情境导入和主要内容出发，探讨如何有效对比、分析、整合及利用不同版本高中生物学新教材[人民教育出版社(简称“人教版”)、浙江科学技术出版社(简称“浙科版”)、江苏凤凰教育出版社(简称“苏教版”)、北京师范大学出版社(简称“北师大版”)、上海科学技术出版社(简称“沪科版”)、上海科技教育出版社(简称“沪教版”)]开展教学。

2.对比分析的内容及使用建议

“光合作用”对应《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)的要求为“细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些反应发生在细胞的特定区域；说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能”。对应的教学提示、学业要求分别是提取和分离叶绿体中的色素；探究不同环境因素对光合作用的影响;从物质与能量视角，探索光合作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化(生命观念、科学思维、科学探究)，要求学生掌握绿叶中色素的提取和分离、叶绿体的功能和结构、光合作用的原理和应用、影响光合作用的因素等。在教学内容的编写方面，六版新教材都能体现《课程标准》的内容和要求，但在重要概念的呈现方式和处理策略上还是存在比较大的差异。教师应该根据学情及自己对《课程标准》的理解来整合不同版本教材中的相关内容，以达到完成最优教学设计的目的。

2.1 情境导入

有效的教学情境能够激发学生的好奇心和求知欲，点燃学生的学习热情，使学生形成良好的求知心理，从而使学生主动参与对所学知识的探索发现和认识过程，体验学习的乐趣。不同版本新教材的情境导入不尽相同，除人教版明确为“问题探讨”外，其他版本教材没有明确的名称(表1)。

2.1.1 对比分析

表1 六种版本新教材“光合作用”情境导入对比

续表

2.1.2 使用建议

不同版本新教材的导入特点不一：从德育渗透的角度分析，北师大版和沪教版分别渗透科技自信、文化自信，具有良好的德育效果；人教版情境素材的选择贴近生产生活，设问也清晰指向教学目标；浙科版、苏教版、沪科版的情境导入较直接。建议其他版本教材使用者可以采用人教版情境素材导入，在问题设计上可以渗透科技自信和文化自信的德育教育。

2.2 绿叶中色素的提取和分离

2.2.1 对比分析

六种版本新教材都依据《课程标准》的要求设置了“绿叶中色素的提取和分离”实验。分析如表2。

表2 六种版本新教材栏目名称、实验主题名称、实验内容对比

在实验思路方面，人教版、北师大版、沪科版等呈现得最清晰，一般包括以下几个步骤：实验目标→实验原理→材料用具→实验步骤→结果分析、讨论等；苏教版则呈现得较简洁。

2.2.2 使用建议

依据《课程标准》中的内容要求，各个版本中的实验主题名称大同小异。色素分离原理是一个教学难点，学生往往很难理解，建议采用沪科版的“不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在吸附载体上的吸附能力不同，因此，不同色素随着有机溶剂在吸附载体上扩散的速率也就不同，这样就可将它们彼此分离。” 该解释涉及化学分配系知识，能够清楚阐述色素分离原理；实验的分级上，各个版本的实验都是鉴别实验，目的就是鉴别实验材料中色素的种类和相对含量的多少；实验的质和量方面，建议采用沪科版的定性和定量相结合的方式进行实验，除了其他版本都具有色素的分离和提取外，沪科版教材增加了定量实验部分，即叶绿素含量测定，在一定的实验条件下，在分光光度计中分别测定植物各部位色素提取液在665 nm、649 nm波长处的吸光度(A)，依据相应公式，计算出叶绿素a 、叶绿素b单独浓度以及总叶绿素浓度。

2.3 叶绿体的功能和结构

2.3.1 对比分析

由于叶绿体的结构和功能在细胞器一节已经有所介绍，因此，不同版本教材对这部分知识的处理差异很大。下面从叶绿体电镜照片、叶绿体的结构模式图、叶绿体色素的吸收光谱及特点(表3)三方面进行比较。

表3 六种版本新教材叶绿体的功能和结构对比

2.3.2 使用建议

通过分析，可以发现沪教版、北师大版、苏教版既没有叶绿体电镜照片也没有叶绿体的结构模式图；人教版和沪科版两者都有，且相比较而言，沪科版呈现得更加详细，建议其他版本的教材使用者采用沪科版的相关内容。叶绿体色素的吸收光谱，虽然在六种版本新教材中都有采用，但图示的直观性、美观度等差异较大：浙科版、北师大版比较简洁；沪科版、沪教版、苏教版横坐标显示出不同纳米波长光的颜色，但纵坐标呈现得比较简洁。综合分析，建议其他版本的教材使用者采用人教版的图示，不同的颜色代表不同波长的光，纵坐标清晰地显示出其所代表的含义，且有数值。

2.4 光合作用的原理和应用

2.4.1 对比分析

光合作用的原理和应用是本节知识的重点和难点，六种版本新教材在这部分的阐述差别较大。现从光合作用发现的科学史、光合作用第二阶段名称、光反应示意图、碳(暗)反应示意图、光合作用示意图、化能合成作用等方面进行分析(表4)。

表4 六种版本新教材光合作用的原理和应用对比分析

2.4.2 使用建议

生物科学史蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学世界观、科学精神和科学态度等内容，具有很高的教育价值。除苏教版和沪教版在正文部分介绍外，其他版本都是采用小字或者课外阅读的方式进行介绍。考虑到本节知识的重点为光合作用的原理，因此，这部分的知识可以采用问题串式自学，也可以采用系列资料重组呈现的方式，遵循科学发现史来逐步揭示光合作用原理的完整过程。关于光合作用第二阶段的名称在不同版本的教材中有差异，碳反应这一名称能够反映生物化学反应的实质且与大学教材名称一致。光合作用的原理比较微观和抽象，采取丰富、翔实、形象化的图示或示意图能够有效帮助学生突破难点、掌握重点。六种版本的新教材中，北师大版在光反应、碳反应、光合作用都有示意图呈现，人教版只呈现光合作用过程的示意图，其他版本教材不同程度地呈现三者示意图。建议教师进行教学设计时采用北师大版的“光反应示意图”、沪科版的“碳反应示意图”和人教版的“光合作用过程的示意图”，拓展使用浙科版的“光合产物在植物细胞中的利用”图解。借助图示适当地拓展光合作用相关知识，有助于学生深刻、全面理解对应内容。人教版和苏教版都有介绍化能合成作用，苏教版详细介绍化能合成过程中反应式和能量转换过程，建议其他版本教材使用者采用。

2.5 影响光合作用的因素

2.5.1 对比分析

植物的光合作用受到内因和外因的共同作用。内因主要是植物的遗传特性，包括光合作用色素等。外因主要是光照和二氧化碳浓度等。现对不同版本教材从影响光合作用的内因、外因等方面进行分析(表5)。

表5 六种版本新教材影响光合作用内因、外因的对比分析

2.5.2 使用建议

通过上述对比分析可知，六种版本新教材中只有北师大版对光合作用的内因进行了分析，建议其他版本的使用者可以对阳生植物和阴生植物的功能差异进行分析，从结构与功能相适应的生命观念视角进一步分析它们的结构差异，进而总结影响光合作用的内因。不同版本的新教材基本都在分析光照、CO2浓度、温度、无机盐等外因对光合作用的影响，建议教师进行教学设计的时候，可以先单独分析一种因素对光合作用的影响，再分析多种因素同时作用对光合作用的影响，同时借助探究实验，验证光照强度、光质对光合作用的影响。