不同版本高中生物教材中实验内容的比较分析

王洪振+滕丽冲

摘 要 本文对五个不同版本高中生物教材必修一中实验的内容进行了比较分析，总结了各版本教材的优点和特色，旨在为高中生物教师备课过程中更好地准备高中生物必修一实验教学提供参考。

关键词 高中生物教材 实验类型 实验内容 比较分析

我国现行有多种版本的高中生物教材，这些教材虽然是在全国统一的课程标准下编著的，但每种教材都有其自身的优点与特色。对不同版本的高中生物教材中实验内容进行比较分析，综合参考各自的优点，会更好地促进高中生物的实验教学。本文对五个版本的高中生物教材《生物1·分子与细胞》中的实验内容进行了比较分析，为高中生物教师进行相关实验教学备课时提供参考。这五个版本高中生物教材，分别简称为人教版（朱正威、赵占良主编，人民教育出版社出版）、浙科版（吴相钰、刘恩山主编，浙江科技出版社出版）、江苏版（汪忠主编，江苏教育出版社出版）、北师大版（刘植义、付尊英主编，北京师范大学出版社出版）、大纲版（人民教育出版社生物室编著，人民教育出版社出版）。

一、五个版本高中生物教材实验项目类型数目及分布

五个版本高中生物教材设计出各具特色的实验项目，包含的实验类型数目和实验总数如表1所示。其中北师大版的实验数量最多，达到15个；浙科版的实验数量最少，安排了11个实验。

二、相似内容的验证性实验的比较分析

验证性实验是指对研究对象有一定了解基础上形成一定的认识或提出某种假说，为验证这种认识或假说的正确与否而进行的一种实验[1]。从实验目的看，验证性实验是为了培养学生的实验操作、数据处理和计算技能，让学生检验已知结果的正确性[2]。五个版本高中生物教材中内容相似的验证性实验各有侧重，下面举两个例子来说明。

例1，“使用高倍显微镜观察几种细胞”。人教版教材注重显微镜的使用和实验材料的选择，实验材料不仅有动植物细胞，还有真菌、低等植物的细胞，并且介绍了动物细胞蛙的皮肤上皮细胞的制备方法。浙科版中采用了六种生物体细胞彩色图片辅助学生观察装片中的细胞，增加学生的感官印象，并且在讨论中让学生选择自己感兴趣的生物材料，非常有效地调动了学生的主动性。苏教版实验材料选取植物细胞、人体细胞，着重在装片的制作上，而没有介绍显微镜的使用。北师大版与浙科版类似，也给出了六种生物体细胞彩色图片，但在旁栏给出了显微镜的简单操作步骤。大纲版介绍了显微镜的使用方法和临时装片的制作，观察绿色植物细胞的叶绿体和细胞质的流动，注重加强学生对知识的整合能力。可见，对于高倍镜的使用，五个版本高中生物教材主要侧重在高倍镜的观察上，而对于实验材料的选择和显微镜的使用，各个版本有所不同。

例2，“绿叶中色素的提取和分离”。除苏教版外，其余四个版本高中生物教材中对叶绿素的提取的实验原理叙述基本相同，都是利用叶绿素和类胡萝卜素这两类色素可以溶解在有机溶剂中的性质来进行提取，由于它们在层析液中的溶解度不同，导致它们随层析液在滤纸条上的扩散速度也不同，因此迁移到滤纸条上不同的位置而得到分离[3]。在苏教版中，没有直接给出实验原理，而是在讨论问题中对实验材料的用途进行提问，引发学生思考，并动手收集有关资料。在有机溶剂的选择方面，人教版选择无水乙醇作为溶剂，浙科版和北师大版给出两种选择，在准备实验材料时应尽量选择无水乙醇，而苏教版和大纲版则选择丙酮作为溶剂，丙酮有毒并易挥发，但在实验中都有提醒学生注意丙酮挥发的问题。与其他版本相比，苏教版和北师大版给出了实验操作的图片，给学生更直观的感受。

三、相似内容的探究性实验的比较分析

探究性实验是实验的重要内容，它不仅可以帮助学生掌握基本知识，提高实验技能，更为重要的是探究性實验可以激活学生的思维，增强学生的问题意识与创新意识，培养和训练学生思维的发散性与独创性，是学生开展探究性学习的重要途径[4]。对于酶的特性，五个版本高中生物教材分别设计了探究性实验，下面进行一些细节的比较分析。

人教版分为两个实验，“比较过氧化氢在不同条件下的分解”“探究影响酶活性的条件”[5]。在比较过氧化氢在不同条件下的分解的实验中，分别比较了不同催化剂对酶的活性的影响，体现了酶的高效性。而在影响酶活性的条件的实验中引导学生进一步探究温度对酶活性的影响，使学生获得独立学习、开阔思维的能力。

浙科版分为两个实验，“探究酶的专一性”“pH对酶活性的影响”[6]。探究酶的专一性的实验中，主要比较唾液淀粉酶和蔗糖酶对淀粉和蔗糖的作用。实验中控制单一变量，设计对照组，通过颜色反应比较得出实验结论，唾液淀粉酶只能水解淀粉不能水解蔗糖，蔗糖酶只能水解蔗糖不能水解淀粉，表明酶具有单一性。在pH对酶活性的影响的实验中，通过收集产生气体的量来衡量酶在不同pH下的酶活性。

苏教版分为三个小实验，“酶具有催化性”“酶具有特异性”和“影响酶促反应的因素”。苏教版酶具有催化性实验使用了和人教版相同的实验材料，实验方法也相似，不同的是苏教版中给出两幅图片来展示实验装置和操作示意图，给学生更加直观的感受。苏教版酶具有特异性实验证明淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖等其他有机物，从而证明酶作用的特异性[7]。探究影响酶促反应的因素的实验中，苏教版提出反向假设，激发学生兴趣，通过观察富有过氧化氢酶的小滤纸片漂浮的速度来表示酶促反应的速率，绘出横轴为pH纵轴为酶促反应速率的坐标图，从而得出pH能影响酶促反应的结论。最后给学生留有引导独立思考和积极探究的问题，探究其他因素对酶促反应的影响。

北师大版将酶的特性实验的探究分为两个实验，“探究过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”“探究不同温度和pH对酶活性的影响”。北师大版在编排上与其他版本不同，将此实验放在第二章的蛋白质一节中，这样的安排可以让学生深刻理解酶的化学性质，也能体现蛋白质的作用，而其他版本都放在细胞的代谢一章。但如此安排又有一定的不足，会让学生以为所有的酶都是蛋白质。探究过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验步骤与其他版本相似，证明了酶的高效性。探究不同温度和pH对酶活性的影响的实验，首先提出问题并给出技能卡片作为参考资料，而实验材料和实验步骤都由学生分组完成，引导学生自主探究。endprint

大纲版分为两个实验，“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”。这两个实验与苏教版的两个实验相似。对于影响酶促反应的条件，大纲版直接以文字的形式给出，没有设计探究实验。

综上所述，对于酶的探究实验，五个版本高中生物教材都有各自的特点。对于人教版来说，优点在于实验材料准备充分，设计实验问题细致，引导学生半自主地完成实验设计，并且增强小组互动、互相学习；不足之处在于实验简陋，在酸性条件和碱性条件下产生气泡都很少。浙科版实验操作部分，实验中滤纸片大小以及不同濾纸片的吸附能力也存在差异，因此不能精确地控制酶的用量。苏教版探究影响酶促反应的实验与浙科版相似，但苏教版更易操作，实践性更强。北师大版的探究性实验对学生的要求很高，例如根据提示书写正确的实验步骤，但更能调动学生的积极性。

四、不同类型的相似内容的实验比较

对于细胞呼吸这一节内容，除大纲版外其余四个版本高中生物教材中都有相似内容的实验被设计成不同类型的实验。例如人教版教材中的“探究酵母菌细胞的呼吸方式”和苏教版中的“影响酵母菌无氧呼吸的因素”被设计成探究性实验，而浙科版教材中的“乙醇发酵实验”和北师大版中的“酵母菌的呼吸方式”被设计成演示实验。人教版中探究酵母菌细胞的呼吸方式的实验，要求学生能够设计实验来探究酵母菌在有氧和无氧条件下的产物。学生在实验中可以更好地体验到探究实验的具体过程，即提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→得出结论、进行交流和应用[8]。学生依据所给相关参考资料设计并实施实验，充分体现了探究性。苏教版中虽然只给出了无氧呼吸的探究实验，但是提出了研究目的、推荐器材、研究指导和深入研究，引导学生积极探究和思考，在独立完成中学习知识。浙科版教材中的乙醇发酵实验是演示实验，直接给出实验内容，但讨论中在细节上进一步加深对演示实验过程的理解。北师大版教材中酵母菌的呼吸方式也是演示实验，但此版教材与其他教材不同，没有选择检验性试剂来检测不同呼吸方式下的产物，而是让学生在实验过程中通过视觉和嗅觉来切身体验实验的产物，给学生直观的感触，更能激发学生的学习兴趣。大纲版细胞呼吸这一节中由文字、图解、表格和小资料等来讲解本节内容，无相关实验。

五、五个版本高中生物教材的特色

人教版、浙科版、苏教版、北师大版和大纲版五个版本高中生物教材各有特色，在实验设计方面都有所创新。

人教版教材中的验证性实验介绍详细，在不同章节和实验中渗透探究性学习的理念，在不同的实验中具体体现探究性学习的不同环节，例如有些实验明确给出实验步骤从而利于展开课堂教学。从整本教材的角度培养学生的探究能力，更加高效[9]。

浙科版的实验设计复杂，个别实验对于高中生来说难度较大，可以选择较简单但效果相同的实验代替。但浙科版注重学科间的知识整合，加强学科间的横向联系，而且图片设计合理、新颖。

苏教版的教科书插图多、颜色亮、版面设计合理，几乎所有的实验过程都用示意图非常直观的表现出来，对于高中生来说，鲜亮的颜色搭配更能吸引他们的注意，而且图文结合有助于帮助学生理解复杂的概念和理论。苏教版实验设计合理，各项实验条件清楚易懂。

北师大版的实验中探究活动多，课外阅读资料丰富，但教材难度较大。实验设计清晰，大部分实验配有相关操作的示意图，给出实验结果需要的表格，而且设计总结与讨论部分，补足学生疏漏的知识点。

大纲版探究性实验数量较其他版本少，而探究实验体现了新课程倡导探究性学习、强调培养探究能力的理念。可将一些验证性实验设计成探究性实验，例如观察植物细胞的质壁分离与复原的实验可转变为探究植物细胞的吸水和失水的实验。在实验设计时可以更加符合安全化、绿色化的实验设计思路，例如绿叶中色素的提取和分离实验可选用乙醇代替丙酮，避免使用有毒物品。

五个版本高中生物教材都各有特色，在实验内容和编排上可以互相参考、借鉴。教师应依据高中生物课程标准的要求，对不同版本的教材进行仔细研读，根据教学实际情况，对教材中的具体实验进行调整和改良，充分利用各种现实条件有效开展实验教学，尊重学生的学习主体地位，激发学生的学习热情和兴趣。

参考文献

[1] 王后雄，陈光辉.谈验证性实验与探究性实验的融合[J].教育探索，2006（12）.

[2] 周哲.高中生物验证性实验和探究性实验教学的比较[J].实验教学与仪器，2009（11）.

[3] 李淑芹.光与光合作用-捕获光能的色素和结构教学设计[J].教学仪器与实验，2012（8）.

[4] 黄官磊.新形势下高中生物如何有效开展探究性实验[J].中国校外教育，2015（20）.

[5] 王磊，沈雁吉.氧气传感仪在高中生物学实验中的应用[J].生物学教学，2014（2）.

[6] 高明.在新理念下实施高中生物探究性教学的研究[D].大连：辽宁师范大学，2008.

[7] 王振涛，高水平.指导学生进行课外拓展性实验的设计和分析[J].生物学教学，2012（7）.

[8] 窦向梅.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验教学组织[J].生物学通报，2011（3）.

[9] 董玲玲，赵坤兰，李娟，等.中美教材中“细胞大小与物质运输关系”实验的比较分析[J].中学生物学，2011（11）.

【责任编辑 郭振玲】endprint