美国教材《生物·生命的动力》中“生物学与历史”时间轴的特色及其启示

许擎炜　彭勇

摘要 分析了美国教材《生物·生命的动力》中“生物学与历史”时间轴的内容，总结其特点，在此基础上探讨对生物教学的启示。

关键词 美国生物学教材 生物学与历史 时间轴 教材特色

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

科学史有助于学生理解科学知识和方法，因此世界各国都十分关注基础教育阶段理科教学中科学史的教学。教材是科学教育的主要资源，影响教师“教什么”和“如何教”，并能为学生的“学”提供有益的帮助。所以，研究教材中的科学史内容将有助于生物学科的教与学。

美国高中生物学主流教材《生物·生命的动力》（Biology·The Dynamics of Life）由麦格劳·希尔（McGraw·Hill）教育出版公司于2004年出版，该教材与其他理科教材形成“科学发现者”系列丛书，其显著特色表现在“引导学生做一名科学发现者和探索者”。《生物·生命的动力》分为上中下三册，内容包括：什么是生物学、生态学、微生物、植物、分子与细胞、遗传学、生命的演化、无脊椎动物、脊椎动物、人体生理等10个单元。该教材在每一单元首页就以“生物学与历史”时间轴的形式呈现生物学历史上与该单元内容相关的重要科学史事件及该时间区段内的重要历史事件。3册教材总计10个时间轴。

1“生物学与历史”时间轴的基本内容

“生物学与历史”时间轴（以下简称“时间轴”）中的历史事件以时间为序排列，以轴线为界，轴线以上标注了世界及美国的重大历史事件，轴线以下则为与本单元内容相关的具体生物学历史事件。以第四单元为例，第四单元时间轴包含9项历史事件，其中有6项生命科学发展的历史事件，3项其他历史事件（表1）。各单元时间轴的时间跨度有一定的区别，具体时间区段与各单元内容密切相关。在第一单元“什么是生物学”中时间轴起点为公元前600，公元前以520时希腊哲学家提出宇宙由四大要素构成作为开端，以科学家宣布“人类基因组计划”草图完成的2000年为最后一件历史事件，时间跨度约为2600年；第二單元“生态学”则从公元前16000年“第四纪冰河期迎来了新纪元”开始，以2000年1亿5千只麻雀在美国落户”为最后一件历史事件，时间跨度约为18000年。第四单元“植物”单元中时间轴起点为公元前9000～8001“小麦和大麦是最早的粮食作物”，最后一件历史事件为1981年转基因植物（烟草作物）首次批准进入田间试验，时间跨度约为11000年。

2“生物学与历史”时间轴特点

美国高中生物学主流教材《生物·生命的动力》中“生物学与历史”栏目在每个单元首页设置时间轴，以生命科学史和世界史、美国历史相穿插，特色鲜明。

2.1搭建直观的时间与历史事件的二维构架，助力学生对历史的深刻认识

历史事件何时发生？有什么样的历史背景？这是学生理解科学发展的一大阻碍。时间轴以历史发展的时间顺序作为历史事件排列的依据，将科学史与社会发展历史紧密的结合起来，以美国通过权利法案（1791年）、联合国召开第一次会议（1946年）等重要历史事件为参照物提供社会发展的环境及背景，帮助学生能搭建一定的历史发展框架，使学生更容易理解科学发展的历史背景。

2.2精选历史事件形成的时间轴，凸显生命科学某一方面发展历史的相对完整性

时间轴依据时间顺序，把一方面或多方面的时间串联起来，形成相对完整的历史发展记录体系。例如第4单元“植物”单元包含什么是植物、植物的多样性、植物的结构与功能、植物的繁殖等4章内容，“时间轴”精选与该教学内容相关的6项生命科学史事件、3项其他历史事件按时间顺序列于时间轴上（表1）。6项生命科学史事件中以“公元前9000～8001小麦和大麦是最早的粮食作物”这一事件作为起始事件，说明人类发展与植物的利用与研究息息相关，强调了植物的重要性。然后选择“植物之父”西奥弗拉斯塔编著了《植物的历史》一书、单子叶植物和双子叶植物的分类、植物世代交替现象的发现、1万多年前遗留下来的冰冻羽扇豆种子萌发、首次批准转基因植物进入田间试验等植物学发展的重大事件作为时间轴上的重要节点，凸显植物学发展历史的相对完整性。

2.3搭建科学与社会、文化、艺术的桥梁、强调科学是文化的内在组成部分

在科学教学中，存在将科学理论孤立于社会、文化之外的想象，往往给学生带来“科学是科学家独立运作的产物”。实际上，科学的发展虽然有其独立的逻辑性，但也无可避免社会、文化、艺术对其的影响。教材中时间轴这一栏目精选了“1791年美国通过权利法案”“1761年6岁莫扎特谱写了他第一首乐曲”等历史事件，搭建了科学与社会、文化、艺术的桥梁。

2.4历史事件选择注重学生心理逻辑，引导学生主动学习

教材是学生学习的主要材料之一。好的教材注重学生的心理逻辑，对学习者有较强的吸引力，能促使学生主动阅读，积极思考。《生物·生命的动力》时间轴中选取“美国总统林肯发表《解放奴隶宣言》（1863年）”、“包装的切片面包首次在美国出现（1930年）”，“甲壳虫乐队第一次再美国荧屏上露面（1964年）”等学生比较熟悉或与学生的生活紧密相关的事件，作为时间轴的重要参照历史事件，拉近了历史与学生的距离，建立具体的时间节点的构架，引导学生主动学习，更好地了解历史事件发生时的社会文化背景。

2.5历史事件的选择注重开创性工作，倡导创新，鼓励学生发现和探索

时间轴中选择的生命科学史中的事件大多为某一学科中科学与技术发展的创新性的事件，如第十章人体生理部分展示了威廉·哈维首次准确地描述学业循环（1628年），血压测量仪首次发明（1847年）、科学家首次记录了大脑的电信号数历史事件（1875年）等6项历史上的创新性的工作。其他历史事件的选择也凸显创新性与探索性。如人体生理部分选择了“1804年刘易斯和克拉克开始了他们在美国西北部的探险活动”作为一项历史事件。此次探险活动是美国国内首次横越大陆西抵太平洋沿岸的往返考察活动，不仅获取了美国西部地理和动植物的知识，在商业和外交方面也成绩斐然。这些历史事件的选择都切合整套教材“引导学生做一名科学发现者和探索者”的思想。

3启示

如何提升教学效果，提升学生的生物学素养，把生物学教学变成一个在教师引导下学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感、态度与价值观的能量场？《生物·生命的动力》教材中时间轴的编写做了一个很好的尝试，值得借鉴。时间轴的编写充分考虑学生的兴趣、需要和经验背景等来组织历史事件，符合学生的心理逻辑，有效吸引学生主动阅读和思考，有利于提高教学的针对性和有效性。

生物科学不是孤立发展的，它必然与社会的发展有着千丝万缕的联系。教如何在生物学教学过程中，关注科学与人文的综合？《生物·生命的动力》中的时间轴将科学与社会、文化、艺术结合起来，形成简单的历史发展的时间、事件二维构架。学生通过阅读，在教师引导下思考、体会。这种既给予了科学与人文相结合的综合性的历史线索，同时又提供一定的拓展空间的资源。若教师能好好利用，将对学生理性思维、科学探究以及参与社会事务责任感等生物科学素养的提升将大有裨益。