对美国教材《生物?生命的动力》的典型实验分析和启发

摘 要：现就读于山西师范大学教师教育学院，学科教学生物专业

摘 要：美国高中主流理科教材《生物·生命的动力》中有许多实验板块内容丰富，精简短小，易于操作而且实验设计都注重细节。通过对其典型的实验进行分析，给我们生物教师的实验教学提供参考意见，切实提高教师的实验教学能力。

关键词：迷你實验；技能实验；调查实验；美国教材

一、 实验分析

美国教材《Biology：The Dynamics of life》是美国麦格劳-希尔在2004年著的，它的中文译本是《生物·生命的动力》其中涉及202个实验其中“生物实验”39个，“迷你实验”80个，“技能实验”83个。其中最典型的有三种类型的小实验：迷你实验、技能实验、调查实验。每一种实验都有自己的特色，都注重细节。美国教材回归生活实际，让学生运用所学到的生物学知识解释生活中的现象。教材中最典型的迷你实验有药物标签的使用；绘制图表——绘制胚胎长度表；纹路的形成；转录和翻译等等。

技能实验例如同源染色体的辨别；用4种碱基组成的代码来表示所有的蛋白质；或者是解释数据，解决问题，然后理性思维如癌症发病率的差异、自然选择的观察方法或是得出结论，解决问题然后理性思维如细胞大小与物质运输或者是绘制与运用图表，解决问题，然后理性思维如镰刀形细胞贫血症；噪音的危害等；最典型的调查实验有标志重捕法，如何确定动物种群的大小；测量呼吸速率等等。

二、 教学理念

美国教材中的实验贯彻了培养学生理性思维的能力，基于事实和证据，以严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物，解决实际问题的思维习惯和能力，在实验中设置一些逻辑性的步骤，让学生在交流中发展自己的“理性思维”；以逻辑为指引进行实验设计和分析，让学生在实践中锻炼自己的“理性思维”；在课后习题中设置开放性的问题，比如人类基因组数据的测定中的第二小题：在步骤G中运用了什么假设？引发学生思考、提出问题，有助于学生的逻辑思维能力和提出问题能力，从而发展学生的理性思维素养；针对实验完要分析的问题，要求小组讨论，作出假设，有助于培养学生的合作学习能力和质疑能力的培养。

三、 教学过程

整个教学过程以学生为中心，基本上的教学流程都是先有导入，引出本节片段教学内容，接下来给学生分发教学资料和各式各样的教具，然后引出步骤，组织学生以小组为单位进行活动，通过自己的计算得出最后的结论。教师根据学生的计算结果带领学生分析数据，处理实验后边所带的问题，培养和发展学生的理性思维，改进实验现象，分析步骤中的逻辑。

例如，在“人类基因组序列的鉴定”的迷你实验中，运用数学工具来初步了解人类基因组的大小。通过给学生提问设疑：据估计，人类基因组含有30亿个碱基对。如果把一个细胞中的所有遗传信息印在400页的厚书里，这些书会占用多少空间呢？学生通过自己计算，然后分析数据，处理实验后边所带的问题，培养和发展学生的理性思维，改进实验现象，分析步骤中的逻辑。

如何用4种碱基组成的代码来表示所有的蛋白质的迷你实验中：先是通过提问设疑建构模型，如果一个核苷酸编码一种氨基酸，那已有的核苷酸只能编码4种氨基酸。编码一种氨基酸到底需要什么核苷酸呢？然后解决问题：给学生分发教具，让学生活动来填写表格，最后完成书本上的理性思维的部分：6道小题，运用模型、分析、数学应用、分析、分析、得出结论。

调查实验通过实验准备、实验步骤、分析与结论。调查实验还给提供了研究背景。课前进行实验准备，然后给大家呈列出实验步骤、分发教具、填写表格，最后根据数据得出结论。

四、 反思及改进建议

相比人教版教材，美国教材更注重让学生运用所学到的生物学知识解释生活中的现象；并通过分析实验误差，使学生质疑实验操作中的不足，从而促使学生找到较少误差的改进方法，培养学生严谨的求知态度，让学生在接受知识的同时能够掌握相关的必备的能力，同时能够形成自己的生命观念，逐步的发展科学思维，形成科学探究的态度，树立一定的社会责任感。

首先，教师要解读书本背后所蕴含的知识，语言简洁明了，精心设计教案，提前设计板书，课堂活动，要预想学生活动，然后提前设想好对应措施。

其次，教师应该教给学生一套思维的方法，而不仅是一个知识点“授人以鱼，不如授人以渔”。众所周知，知识的学习是目的，但是学会学习的方法是首要目的。

最后，注重学科间知识渗透，巧妙构建各种生物模型，并且可以基于生物学知识运用模型与建模等方法，探讨、解释生物现象及规律是理性思维的重要方法。对于发展学生的理性思维，教师要以学生为主体，引导学生自主学习；注重对学生学习方法的传授，而不单单局限于具体知识的教学，注重学科间知识渗透，进行生物学科的学习。

参考文献：

[1]钟永金.美国高中主流理科教材《生物·生命的动力》之“技能实验”板块及其特点分析[J].中学教学参考，2015（11）：122-123.

[2]涂宽.美国高中主流理科教材《生物·生命的动力》情境素材分析研究[J].2014（1）.

[3]颜晓佳，李韶山.中美高中生物教材实验版块的比较研究[J].中学生物学，2012.

[4]刘学廷.美国高中生物教材“迷你实验”研究[J].实验教学与仪器，2014.

作者简介：史彩虹，山西省临汾市，山西师范大学教师教育学院。