新版高中生物学《遗传与进化》教科书比较研究

董佳莹 彭静静 宋以梅 朱家华

摘要对新版人教版和上海科教版发行的普通高中生物学《必修2·遗传与进化》教科书进行比较研究，运用数学模型计算两套教科书的难度，在定量研究的基础上，选取章首页、习题设置、栏目设置作为定性研究内容，探讨两套教科书的特点。基于研究结果，对一线教学提出建议：教学过程应更多地体现知识的应用性，提升学生问题解决的能力；发挥教科书栏目作用，充分挖掘网络资源；强调知识的综合性，建立主动探究的观念等。

关键词 高中生物学 教科书 遗传与进化 比较研究 教科书难度

中图分类号G633. 91文献标志码B

教科书是教师和学生开展教学活动的主要工具，也是课程目标和内容的具体体现，在中小学课堂教学中起着重要作用。2019年新版教科书陆续发行并投入使用，对不同出版社的教科书进行比较，有助于教师更好地选择、使用新版生物学教科书。

1研究对象与方法

1.1研究对象

选取了人民教育出版社和上海科技教育出版社先后于2019年6月、2020年1月出版的《必修2·遗传与进化》高中生物学教科书作为研究对象。人民教育出版社版本（以下简称“人教版”）在全国高中生物学课堂中最为普及，极具代表性。上海科技教育出版社版本（以下简称“上海科教版”）作为经典的国家教材委员会审定高中生物学教科书之一，历来备受瞩目，具有较高的研究价值。

1.2研究方法

研究包括定量研究和定性研究两个环节。在定量研究中，依据安德森的知识分类理论和布卢姆教育目标分类理论，选用全国教育科学规划国家重点课题“中小学理科教材难度国际比较研究”的“初中科学教材比较研究”子课题研发的教科书难度评估工具，对教科书的正文、习题进行难度值计算、比较。在定性研究部分，对两套教科书的章首页、栏目设置、习题设置三个方面进行了比较分析。

2研究结果与分析

2.1两套教科书难度比较

2.1.1总难度比较结果

本研究中的教科书难度是指排除了授课时间等因素的教科书文本的静态难度。广度和深度是影响教科书文本难度的两个主要因素。广度指教科书内容所涉及的范围，可用知识点的数量来衡量；本研究通過从不同维度统计对应内容的分布频数来计算。难度指教科书中某内容对学习水平要求的高低，具体表现为知识点的思维深度、认知水平、技能操作复杂度等；本研究将布卢姆教育目标关于认知过程的六个维度分为识记、理解、应用（包括分析、评价、创造）3个等级，分别赋1-3分，同时由两位已具备较高一致性的评分者进行内容赋分，累加赋分之和即为教科书难度。

研究结果显示，人教版正文广度值为430，难度为756；习题广度值为235，难度为397。上海科教版正文广度值为396，难度为701；习题广度值为148，难度为279。为了更好地体现正文难度和习题难度之间的数量关系，研究用正文部分（不包括栏目、插图）、习题部分所占页面比例进行加权计算。加权计算后，人教版正文难度为173.88，习题难度为305.69；上海科教版正文难度154.22，习题难度217.62。根据加权计算结果，得出人教版总难度值为479.57，上海科教版总难度值为371.84。经比较发现，人教版整体难度大于上海科教版，二者在习题难度上有着明显差异。

2.1.2正文、习题难度比较结果

在两套教科书难度和广度研究的基础上，对正文和习题从知识维度和认知维度计算难度和广度，具体结果见表1。

由比较结果发现：①两套教科书的正文部分在知识维度和认知维度上的设计差异不大。事实性知识数量最多，概念性知识和程序性知识较少；从认知维度来看，达到理解层次的知识点所占的比例最大，而回忆性知识和应用性知识在教科书中体现的不多。②习题比较部分，两套教科书中概念性知识的难度值均最大、程序性知识的难度值均最小，其中，上海科教版的程序性知识的难度和广度大约是人教版的两倍；从认知维度来看，理解性知识在两套教科书中涉及数量最多也最难。

2.1.3一、二级概念难度比较结果

为进一步对比两版教科书的内容差异，研究以《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）中关于“遗传与进化”模块的两个一级概念（即“大概念”）为依据，对各版本教科书在每个一级概念上的难度表现进行了比较研究。

《课程标准》对2个一级概念的表述分别为：一级概念①是“遗传信息控制生物性状，并代代相传”；一级概念②是“生物的多样性和适应性是进化的结果”。人教版的一级概念①知识点的广度值为359，难度值为635；上海科教版的一级概念①知识点的广度值为313，难度值为560。人教版的一级概念②知识点的广度值为71，难度值为121；上海科教版的一级概念②知识点的广度值为83，难度值为141。

此外，研究进一步对一级概念下属的二级概念（即“次位概念”）进一步进行了比较研究。一级概念①包含二级概念①、二级概念②、二级概念③；一级概念②包含二级概念④、二级概念⑤，具体数值见表2。

由比较结果发现，人教版在二级概念②、二级概念③、一级概念①上广度和难度均大于上海科教版，而在二级概念④、二级概念⑤、一级概念②上广度和难度小于上海科教版相应部分，说明人教版在细胞水平和分子水平阐述生命延续性方面比上海科教版知识点来的要广、深，而上海科教版则在阐明生物进化的过程与原因方面难度比人教版大。

2.2两套教科书定性研究结果与讨论

2.2.1章首页比较

在编排形式上，两套教科书各具特色。首先，从所占版面和篇幅来看，人教版和上海科教版各占一个版面。其次，从呈现方式上来看，人教版是以“标题”“引言”“插图”“小诗歌”的方式呈现；上海科教版是以“标题”“插图”“引言”“时间轴”的方式呈现。人教版设计的闪光点无疑是小诗歌了，章首页的下方会配有一首总结性的诗歌，在引入新课的同时提升了学生的文学审美情趣，中国特有的人文底蕴与科学精神巧妙交融。上海科教版极为重视学生对科学史的学习，每章都专门插入了一条时间轴呈现丰富的科学历史事件。

通过具体内容分析发现，人教版的标题字数一般在5-9个字，短小精悍；上海科教版标题字数一般在8-16个字，上海科教版的标题表述与课程标准中的一、二级概念表述相似，力求在标题上让学生第一时间了解本章的重要概念。人教版各章的章首页插图分别为孟德尔肖像和手稿、染色体荧光成像图、沃森和克里克发现有关DNA双螺旋结构原始论文及DNA三维结构图、蛋白质合成流程图、虎、贝格尔号，图文匹配度高。人教版引言内容灵活多样，整体篇幅少于上海科教版，前三章分别以遗传因子、基因、染色体为关键词抛出问题串，第五章以虎的体色为例引出“变异”，而第六章则是以达尔文的兰花研究结合我国科学家对兰花基因测序为例，来揭示兰花进化之谜。上海科教版各章的章首页插图分别为DNA双螺旋三维模型、染色体三维图、孟德尔与豌豆花手绘图、变异的金光菊、生物圈，引言内容多以本章内容相关的科学史为切入点编写，从科学家探究历程开启本章的学习，培养学生的生物学学科核心素养。

2.2.2习题设置比较

两套教科书均涉及10种类型的习题（表3），人教版特有的习题类型为判断与写作，判断题是每节“练习与应用”的固定题型；写作题只涉及一道，位于第六章“复习与提高”最后一题，要求学生围绕“基因、遗传、变异和进化”关键词写一篇短文，这篇短文是学生学习完整本教科书的心得体会，也体现了学生对于生命本质观的理解。上海科教版在共有题型的基础上增加了“实验操作”这一题型，该题型多是考查学生对经典实验流程的回忆识记程度。

两套教科书在习题类型和数量上呈现了3个特点：①习题种类丰富，常规题型数量居多。两套教科书都青睐设置大量的诸如选择、填空、简答题等常规题型来帮助学生夯实基础、巩固新知。其中，上海科教版的计算题数量明显多于人教版。②三类图表题型突出，数量较少。上海科教版更重视学生绘制图表与识图能力，学生利用图表的思维可视化功能，将抽象思维以一种直观的形式呈现出来，使学生的逻辑思维和创造思维得到潜在发展。③两套教科书均设有开放式习题，总数明显少于封闭式习题。封闭式习题包括选择、填空、判断、绘图表、识图、计算、实验操作；开放式习题包括实验设计、简答、概念图、写作、资料搜集、职业规划。封闭式习题数量较多，这类习题答案是固定唯一的，可以快速准确地判定学生作答是否正确。那么，与封闭式习题相比，开放式习题就显得比较“宽容”，因其答案不唯一。解决这类问题需要学生调动自身的想象能力和语言组织能力，考查学生的综合能力。例如，“实验设计”是“实验操作”的更进一步，不仅仅考查学生对实验细节的掌握水平，更考验了学生如何将已有知识进行加工，合理设计科学探究步骤等。

2.2.3栏目设置比较

人教版设有23种栏目，种类丰富、全面，覆盖前情提要、复习总结、探究实践、分析讨论、科学·技术·社会、科学史、职业指导。值得一提的是，人教版开设了学科交叉栏目，打破学科之间的隔阂，加强生物学科与其他学科的联系，促进知识的迁移，强调知识的整合性、系统性。例如，第六章第一节“生物有共同祖先的证据”中有关沉积岩的小科普串连起生物学和地理学的知识。经过统计，“思考·讨论”栏目的数量最多。有别于“探究·实践”的动手操作活动，“思考·讨论”更加注重概念的理解运用，要求学生运用相关知识解释生活现象、阐发事物作用机理。

上海科教版共有18种栏目，在每章设计了一个“课题研究”栏目，位于章首页后一个版面。教科书通过一个探究实验、调查研究活动或模型制作活动实现任务驱动，引领全章的学习。课题研究栏目的编排形式：标题、引言、提出问题、制定并实施研究计划、成果交流。学生需运用本章知识，并结合课外自学知识，完成此项课题研究，充分将探究学习、自主学习、合作学习有机联系在一起。每个课题都设有几道问题，问题内容多涉及实验前的准备、实验步骤、结果分析，着重培养学生科学思维和科学探究等学科核心素养。当然，课题研究栏目也与普遍社会现象紧密联系，如第四章“探究紫外线对植物叶片的影响”的成果交流部分，要求学生就不利的环境因素对植物生长危害展开讨论，树立保护生态环境的绿色意识。

3教学启示

3.1教学过程更多地体现知识的应用性，提升学生问题解决的能力

两套教科书的编写运用了大量的事实性知识、理解性知识。事实性知识是通晓一门学科或解决问题的基本要素，具有点滴性、孤立性、基础性的特点。教师要关注要素间的联系，帮助学生搭建完整、系统的知识体系，引导学生在解决实际问题时动用大量的程序性知识和应用性知识。教师在习题练习中多采用原始问题，让学生的能力在真实的问题情境中得到一定的锻炼，而不是单纯地提高解题速度和讲究答题数量、一味地追求正确率。教师要充分利用教科书中各类习题，实现图表题、探究性习题、写作题等开放式习题的价值，同时加强与其他学科的联系，如自然科学内部交叉、人文学科的渗透等，促进学生全面发展，培养综合性人才。

3.2发挥教科书栏目作用，充分挖掘网络资源

教科书中适宜的栏目有利于教师对教科书逻辑的把握，有益于知識的具体化。教师通过对章首页的解读，可从中提炼出本章的重要概念，从整体把握本章主要内容，并且还能依据章首页提示的设计思路，合理安排教学设计，提高教学效率。章首页提示本章的学习内容，掀起学生强烈的学习欲望，是学生在学习过程中自如地串连新旧知识、经验的工具。在实际的教学过程中，教师在分析所用版本教科书章首页的同时，也应该参考其他版本教科书的章首页内容，充分实现章首页的导入功能。

两套教科书中都为学生提供了自主阅读的材料。这些资料作为课堂教学的补充，丰富了学生的知识背景，在人教版中以“相关信息”栏目呈现，上海科教版是“阅读空间”栏目，但这些栏目在教科书中数量偏少。基于众多不断涌现的如大数据、云计算、人工智能等新兴信息技术，教师需要充分挖掘网络资源，培养学生的信息素养和科学素养。教师可与网络学习平台合作，设计以学生为中心、满足学生多元需求的更多更高质量的在线资源，让手中的教科书“活”起来，搭建起线上、线下混合式教学环境，来保障教学高效运行与质量。

3.3强调知识的综合性，建立主动探究的观念

当前信息化社会中碎片化知识随处可见，对学生知识整合运用能力的培养日益重要。教师在教学中，要注意引导学生把课程中学到的知识运用到现实中，帮助学生发现并解决现实问题，提升学生综合素质。批判性思维和创造性思维是全面学习的必备要素。教师要注重以跨学科整合提升学生的综合实践能力，在教学中有意识地将学科与学科、学科与现实生活进行有深度地融合，提倡让学生通过实践操作展开学习。

参考文献：

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