美国教科书“细胞的发现与理论”片段解读

罗娟 张小勇 王威

摘要：教学促进全体学生核心素养的发展是我国新课程标准提出的重要理念，同时也是世界各国科学教育的主要目标。本文选取美国主流的高中生物教科书《生命的动力》中“细胞的发现与理论”片段进行解读，该片段位于第二单元第七章“细胞的结构与功能”的第一节，本文主要分析本片段的结构、主要内容以及教材这样设计的原因。

关键词：美国教科书;片段解读;核心素养

1 结构

正文左边的栏目是阅读预览（Reading preview），包括几个关于本节需要了解和掌握的基本问题（Essential Questions）、一些复习词汇（Review vocabulary）及新学习的词汇（New vocabulary）。旁栏基本问题的作用在于，在学习新知识之前启发学生思考，把科技进步与科学发现联系起来，思考不同显微镜在结构、成像原理上有什么异同。有了这些思考之后，学生在学习本节内容时就有一定的心理准备，知道从哪些方面理解本节内容，起到一个导向作用。还有一些復习词汇、新的词汇，清晰整齐地罗列出来，如细胞、细胞核、细胞理论、原核细胞、真核细胞，这些词汇简明的显示出了本节的关键内容，给学生一定的提示作用，有利于预习和复习本节内容。还有如Rea- World Reading Link，联系生活展开分析，以人体的心脏、皮肤为例，说明个体不同器官之间的共通之处，都由细胞构成。正文即介绍细胞的发现与理论，分别论述细胞学说的历史、显微镜技术、发现细胞的小实验及细胞的基本类型。最后是一个本节测评（Assessment），包括小结、主要思想、批判性的思考、 生物中的数学四个部分。通过这四个部分，学生可以简要的回顾本节内容，进行概念整合，形成一个简明扼要的框架。同时可以训练学生的批判性思维，帮助学生更好地理解跨学科概念，即数学在生物学上面的应用。

2 内容

2.1 细胞学说的历史（History of the Cell Theory）

按照图1时间线的顺序介绍细胞是如何被人们发现的。细胞非常微小，肉眼基本不可见，以至于在显微镜发现之前，人们并不知道细胞的存在。再一次强调了科技与科学之间紧密的联系，强调了科技进步对于科学发现的重要性。直到1665年，英国科学家胡克制作了一个简单的显微镜，才打破这种未知的局面。他利用自制的显微镜观察到一片橡树树皮的死细胞，即软木塞细胞。在正文的图2中展示出胡克见到的结构并启发学生思考：如果胡克见到的是活细胞，他将会看到什么？换言之，如果你是科学家，你预测自己会看到什么。让学生假设自己是一个科学家，切实的感受科学家的发现过程。胡克把观察到的盒型结构称之为“小室。17世纪末，荷兰科学家列文虎克设计自己的显微镜，发现了水中存在活的有机体。这些科学家和其他人的工作导致了新的科学分支和许多新的令人兴奋的发现。教材以时间线的形式阐述细胞学说的发展史，让学生体会到科学技术的发展是一个漫长的过程。并且通过学习科学家发现细胞的科学史，发展学生的科学思维和科学探究能力。

2.2 细胞学说（The Cell Theory）

介绍细胞学说的发现者，发现过程及细胞学说的三个要点：1、所有细胞都是由一个或者多个细胞组成。2、细胞是所有生物的结构和组织的基本单位。3、细胞由老细胞产生。

2.3 显微镜技术（Microscope Technology）

介绍显微镜技术对于科学家认识细胞存在的重要性，同时也是科学家观察不同组织细胞的必要条件。并且在图二中展示了虎克看到的植物组织的空腔结构。显微镜的发明推动了细胞的发现，说明科技进步推动科学发展。点出本节内容是围绕细胞与显微镜展开。与细胞的发现史相同，采用时间轴的方式介绍不同时期的科学家利用不同显微镜研究细胞。除了介绍光学显微镜和电子显微镜之外，还提到其他其他微观显微镜，如扫描穿遂电子微探针（STM）、原子力显微镜（AFM），并且在图3展示了扫描穿遂电子微探针拍摄的DNA图片。介绍更多显微镜类型，拓宽学生的认知，让学生感受到科技进步为科学发现带来的方便，也让人们更清晰更深入的认识这个世界。

在旁栏小提示中提出：显微镜的发明、仪器的改进以及新的显微镜技术的出现促进了细胞理论的发展，并且让人们更直观地理解什么是细胞。学生阅读到这部分内容时会受到一定的启发。

2.4 迷你小实验（Mini Lab）

设计发现细胞的迷你小实验，首先引导学生从科学家的角度思考，如何描述一个新的发现。然后带领学生完成实验室安全表格，准备实验所需的材料、用具，进行实验，最后记录实验结果并解释实验现象。这个实验突出生物科学的过程与方法，使得学生对生物学实验如何操作更了解。同时，学生能更深入地理解本节内容，也更了解科学发现的过程，培养他们的科学探究能力。

2.5 细胞的分类（Basic Cell Types）

介绍了细胞分为真核细胞和原核细胞，分析真核细胞与原核细胞的区别、分类、定义。参考图4（真原核细胞的结构对比图）比较细胞的类型，看看为什么科学家把它们分为两大类。基于内部结构，两者都有一层质膜，但一个细胞含有许多称为细胞器的独特的内部结构，是具有特定细胞功能的专门结构。真核细胞含有细胞核和其它细胞器，这些细胞器是有膜结构的。细胞核是一个独特的中央细胞器，包含细胞的遗传物质的形式的DNA。细胞器使细胞功能在细胞的不同部分同时发生。大多数生物是由真核细胞组成的，被称为真核生物。一些单细胞生物，如一些藻类和酵母，也是真核生物。原核细胞被定义为没有细胞核或其他膜结合细胞器的细胞。如图4所示，原核细胞比真核细胞简单。大多数单细胞生物，如细菌，是原核细胞。因此，它们被称为原核生物。许多科学家认为原核生物与地球上最早的生物相似。最后利用共生关系理论解释细胞多样性的起源。由此，形成学生的生命观念。

3 小结

本节教材正文按照细胞学说的发现史、细胞学说的内容、显微镜技术、迷你小实验、细胞的分类先后展开介绍，符合学生认识新事物的规律，层层递进，有助于促进学生的深度思考，发展其科学思维和批判性思维。旁栏的提问、提示等内容又能促进学生更深入的思考、理解本节内容。

参考文献

[1]牛波. 中美高中生物学教科书科学本质表征的比较研究[D].华东师范大学，2015.

作者简介

罗娟（1996-），女，汉族，四川师范大学生命科学学院在读研究生;研究方向：生物学。

张小勇（1969-），男，硕士研究生学历，四川师范大学教授，硕士生导师，研究方向：生物学课程与教学……

王威（通讯作者）（1982年-），教育学博士，四川师范大学副教授，硕士生导师，教师教育学院副院长，研究方向：课程与教学论，学科教学（生物），科学教育。