高中生物教科书实验内容比较研究*——以人教版和南一书局版为例

吕建昕，邓 可，王 溯，聂冬梅，张 青，文方林，万 顺，常 爽，崔 婷

（贵州师范学院生物科学学院，贵州 贵阳 550018）

随着2018 年全国教育大会的如期召开，为了落实大会的教育思想，提升全体国民素质，我国开始进入了新一轮的课程改革。教材作为课程改革的核心要素，对于学生的学习起着至关重要的作用。2020 年教育部制定《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》[1]，提出了包含生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4 个维度的生物学学科核心素养。实验作为达成生物学学科核心素养的重要手段之一，是生物学中不可或缺的一部分。因此，优化实验内容，提升生物实验教学就显得尤为重要。通过对不同版本生物教科书的实验内容比较，从中找到不同版本教科书中生物学实验的优点和不足，取长补短从而完善教科书实验内容，这已经成为当今教科书改革研究的重要问题。两版教科书在生物学教育上的侧重点各有不同，实验的设置和编排也各有特色。因此，为了更好地提升学生科学思维和科学探究能力，完善我国高中生物教科书中实验内容的编写及修订，有必要对两版教科书当中的实验内容进行比较。

1 两版高中生物教科书实验项目的基本情况

两版高中生物教科书中的实验项目基本情况如下：人教版教科书共计12 个章节21 个实验（见第26页表1），南一书局版教科书共计3 个章节9 个实验（见第26页表2）。从整体上看，南一书局版实验数量远少于人教版实验数量。

2 两版高中生物教科书实验类型编排的比较

根据两版高中生物教科书中实验项目的基本情况，从实验过程的角度来看可将生物教科书中的实验项目分为观察型、检测型、探究型、模型构建、调查类实验五大类[2]，将两版高中生物教科书中不同类型实验的编排数量进行对比分析，得出统计结果如下。

从实验类型及比例上看，人教版教科书实验内容部分含有5 种类型实验，探究型实验占比最大，为38.10%；其次为观察型实验和模型构建实验，占比均为23.81%；检测型实验占比为9.52%；调查类实验最少，占比为4.76%。南一书局版教科书主要以观察型实验为主，占比为55.56%；其次为调查类实验，占比为22.22%；最后为模型构建实验及检测型实验，占比均为11.11%；无探究型实验。

3 两版高中生物教科书实验设计的比较

3.1 实验材料用具的比较

3.1.1 实验材料用具的比较程序

好的实验材料、用具可以开阔学生的知识面，同时能够培养学生的辩证思维能力。随着生物课程改革的不断推进，教科书中的实验器材逐渐生活化，不仅能调动学生实验的兴趣，拉近学生与实验的距离，更为教师节约了准备实验的时间与成本。

实验材料及用具具体程序对比如下。

首先，将生物实验中的材料及用具按照来源分成两大类，即实验室类与生活类；其次，将两类实验材料及用具在不同版本教科书上的数量及比例进行统计；最后，将统计出的数据进行比较研究，得出结论[3]。

3.1.2 实验材料用具的比较过程

通过将两版高中生物教科书实验内容中的材料及用具进行分类统计，得出统计结果如下。

两版高中生物教科书中生物实验的材料及用具都尽可能选择生活用品，人教版教科书中生活类实验材料及用具占比为46.00%，南一书局版占比为45.71%，并且两版生活类材料及用具比例接近半数，由此可见两版教科书注重在高中生物学实验学习中融入实际生活。此外，两版高中生物教科书以实验室类材料及用具为主，人教版教科书中实验室类材料及用具占比为54.00%，南一书局版占比为54.29%，两版实验室材料及用具比例相差不大。

3.2 实验步骤的比较

通过对比人教版教科书和南一书局版教科书中的实验步骤可知，人教版教科书实验步骤一般包括实验原理、目的、材料用具、方法过程、实验结论、实验讨论；南一书局版教科书实验步骤主要包括实验目的、材料用具、方法过程、实验结论、实验讨论，缺少实验原理。实验过程中，人教版教科书多为学生亲自动手配置实验试剂，处理实验材料，使用多种实验仪器，如用研钵研磨绿叶等；南一书局版教科书中则使用配置好的实验试剂，材料一般选取永久装片。相比之下，人教版教科书实验步骤相对复杂，更注重学生的动手操作。

4 两版高中生物教科书实验呈现方式的比较

生物教科书中实验呈现方式的比较可分为实验插图和语言表达两方面[4]。

4.1 实验插图的比较

教材插图是指教材中一切图像的总和，作为文字的补充可将知识直观形象地呈现出来[5]。教科书的插图具备直观性、形象性，能将生物教科书中的概念、规律、原理形象地呈现出来[6]。Pozzer L L 等[7]根据插图的功能将生物教科书中的插图划分为：装饰性图片、说明性图片、解释性图片、补充性图片4种类型。

从总体来看，人教版教科书共计40 张实验插图；南一书局版教科书共计19 张实验插图。两版高中生物教科书中说明性图片占比均超过50%，其中人教版教科书说明性图片数量为31 张，占比为77.50%；南一书局版数量为10 张，占比为52.63%。相比之下，人教版教科书说明性图片数量和占比均高于南一书局版教科书。由于说明性图片能够将书本上的抽象概念具体化呈现，所以在一定程度上人教版教科书更能够帮助学生理解抽象概念。

两版高中生物教科书中，人教版教科书中解释性图片占比为17.50%，南一书局版占比为36.84%。由于解释性图片能够为照片中的物体或现象命名，解释图片中所表达的含义还添加了有关该物体或现象的其他信息，所以针对较难解释的概念，南一书局版教科书更有利于学生参考，能更好地帮助学生学习知识。

两版高中生物教科书中补充性图片的占比不高。人教版教科书数量为2 张，占比为5.00%；南一书局版教科书数量为2 张，占比为10.53%。由于补充性图片能添加正文中未提及的新消息，还有助于学生进一步理解生物学概念，开拓思维。

结合不同类型图片的功能发现，解释性图片和补充性图片在培养学生逻辑思维能力，在学生对生物学概念的理解上起到重要作用[7]。通过对比两版生物教科书中的图片类型及占比可以得知，南一书局版教科书解释性图片、补充性图片占比分别为36.84%，10.53%，人教版教科书解释性图片、补充性图片占比分别为17.50%，5.00%。由于南一书局版所占比例是人教版的近两倍（见图1），因此在提升学生思维能力和对生物学概念深层次理解上，南一书局版教科书要优于人教版教科书。

从插图选取上看，人教版教科书有45.00%的图片为实物图，南一书局版教科书中也有47.37%的图片为实物图（见图2）。实物图不仅具有写实性、直观性的特点，而且能传递给学生更加直接的信息，拉近了与学生的距离[8]。通过对比可知，两版教科书中实验内容部分近半数图片为实物图，都能很好地贴近学生生活，激发学生的学习热情。

4.2 语言表达的比较

实验活动中文字的呈现是其重要的形式之一。根据发展心理学的研究表明，对于内容相同的知识，用不同的方式表达会在一定程度上影响学习者对知识的认知程度[9]。书本中静态的文字表述会影响学生对于知识的认知，因此科学合理、逻辑清晰、完整的表述更加能够促进学生对于实验内容的理解和领悟。

两版教科书中的实验内容在表述方式上可以从活动体例词语编写和语言内容两个方面进行比较[10]。

4.2.1 实验活动体例词语编写比较

人教版教科书实验活动体例编写词语有：目的要求、材料用具、提出问题、做出假设、设计实验、方法步骤、进行实验、结果和结论、注意。南一书局版教科书实验活动体例编写词语与其大致相同，有：说明、目的、器材、课前想一想、步骤、问题与讨论、应用。相比之下人教版教科书活动体例词语编写更加细致，实验层次更加清晰。

4.2.2 语言内容比较

两版教科书实验语言内容表述从3 个方面进行比较，包括实验前、实验中、实验后（见表3）。

通过对比发现：实验前，两版教科书都讲述了实验目的、背景，便于学生学习实验内容。实验中，人教版教科书多以陈述句形式讲述实验步骤，描述实验结果；南一书局版则多以疑问句形式。相比之下南一书局版教科书语言内容表述更能激发学生的学习兴趣，帮助学生学习知识。

5 两版高中生物教科书实验安全的比较

5.1 实验安全教育编排结构比较

人教版高中生物教科书的实验安全教育主要出现在高中生物必修一《分子与细胞》中的附录里，包括基本实验安全规则、实验安全标示和警告标识，在必修二《遗传与进化》中未有体现；南一书局版教科书中没有实验安全规则、实验安全标识等方面内容。

5.2 实验过程中安全教育比较

实验过程中的安全教育通常体现在实验内容中的警示符号，实验过程提醒和说明以及实验结束时的要求[11]。人教版教科书中的3 个实验中有实验过程提醒和说明，而南一书局版中只有1 个。关于警示符号和实验结束的要求两版教科书都未体现。

相比之下，人教版教科书的实验安全教育要好于南一书局版教科书。但是对于实验中存在的实验试剂安全隐患、仪器使用操作隐患、实验事故处理办法等方面，两版教科书仍需加强。

6 两版高中生物教科书实验内容比较研究结论

6.1 实验内容编排比较的研究结论

从实验数量上看，人教版教科书多于南一书局版教科书；从实验类型上看，人教版教科书分为探究型、检测型、模型构建、观察型、调查类5 种，南一书局版教科书分为检测型、模型构建、观察型、调查类4 种，缺少探究型实验。相比之下，人教版教科书实验内容能够充分发挥学生的主观能动性，并且有利于培养学生的探究能力和解决问题的能力。

6.2 实验设计比较的研究结论

实验用具、材料选取上，两版高中生物教科书中都尽可能选择生活类材料用具。由此可见，两版教科书的实验选材在科学性、合理性的前提下注重在高中生物学实验学习中融入实际生活，这样做能够更好地鼓励学生思考，探究日常生活中的生物学现象，解决生活当中的实际问题。

实验步骤设计方面，人教版教科书的实验步骤比南一书局版教科书更加完善、全面。在步骤实施中，人教版教科书比南一书局版教科书更注重学生实际操作能力的培养。

6.3 实验呈现方式比较的研究结论

插图类型及频率方面，两版教科书中说明性图片所占比例较大，其次是解释性图片，最后是补充性图片。从图片功能来看，解释性图片和补充性图片更能培养学生的思维能力，而南一书局版教科书这两种图片类型的总占比高于人教版教科书，因此南一书局版教科书更能培养学生的思维能力。此外，两版教科书所选图片都较为美观，且多选用实景图，增加了实验的趣味性和真实性。

语言文字呈现方面，两版教科书语言文字阐述清晰。人教版教科书实验内容中的语言表述多为陈述句，南一书局版教科书多为疑问句，更能激发学生的学习兴趣。

6.4 实验安全比较的研究结论

两版高中生物教科书均强调实验安全。人教版教科书中编排了实验安全规则、实验安全标示和警告标识；南一书局版教科书并未体现实验安全规则、安全标识和警告标识。相比之下，人教版教科书中实验安全编排较好。但是，两版中的实验安全教育都有所欠缺，提醒学生实验安全的力度不够。

7 生物教科书实验内容编写的建议

教科书是教师教学、学生学习资料中的核心要素，为了进一步完善实验教学，培养学生生物学学科核心素养，为我国课程改革贡献一份力量，现对生物教科书实验部分编写提出以下建议。

7.1 实验内容

实验内容编写方面应立足核心素养，提供多类型、成体系培养学生科学探究能力的实验。这些实验应以学生已有的科学概念、经验为基础，从多个角度和层次围绕多个主题展开；针对特定实验主题设计编排一系列由简至繁、由易到难的科学实验或探究活动，帮助学生理解科学实验的内涵，提升个人实验能力。

7.2 实验设计

实验器具和材料应仔细考虑到实验环境、器具材料获取的难易程度等方面，在确保学生安全、实验效果明显的前提下，选择较为科学合理、贴近学生生活的实验材料和器具，利于实验教学的开展。实验步骤设计应该层次清晰、严谨，加入开放性实验问题，在巩固学生知识的同时帮助学生迁移知识，帮助学生得出重要的生物学概念和培养能力。

7.3 实验呈现

实验呈现上应编排规范、生动、科学的实验插图和语言文字。实验插图应选择具有代表性、质量较高的实物图，增加与文章内容相关的装饰性图片、解释性图片、补充性图片，在增加图片的立体感和协调性。语言文字应当科学合理、逻辑清晰、表述完整，在增加语言趣味性的同时开拓学生思维，培养学生勤于思考的习惯。

7.4 实验安全

教科书中的实验内容存在安全隐患，应当及时标识，在书后以附录的形式展示实验基本安全规则，并单独设立教学内容，方便学生统一学习，增强安全意识。建议教科书中实验结束后增加“清理实验材料，清洁实验室卫生”等语句，培养学生的良好习惯，落实课程标准中实验安全的实施建议。