中美高中主流生物学教材中科学家素材的比较分析

摘要；本文从教材所选取科学家素材的数量、内涵、呈现位置、图片类型四个方面对人教版普通高中教科书《生物学》（2019年版）和美国高中主流理科教材《科学发现者——生物：生命的动力》进行统计分析，了解两国高中生物学教材中科学家素材的选择和使用情况，并为我国科学家素材的编制与教科书教育价值的挖掘提供参考。

关键词：科学家素材；高中生物学教材；科学家形象；栏目呈现

文章编号：1003-7586（2024）05-0075-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，要注重生物科学史的学习。科学家是生物科学史的主要创造者和传播者，他们的研究思路、方法，献身科学的伟大精神，揭示的科学本质等对提高学生的生物学学科核心素养是至关重要的。任何一个国家的中学生物学教材中都使用了科学家素材，但不同国家在编写教材时，对科学家素材的选用标准是不同的。即使同一个国家，不同版本的教材所选用的素材也不尽相同。因此，整理教材中的科学家素材，并利用这些素材，开展相关教育教学是一个值得深入研究的主题，

鉴于此，本文拟以2019年人教版普通高中生物学教科书（以下简称“中版教材”）与美国高中主流理科教材《科学发现者——生物：生命的动力》（Biology：The Dynamics of Life）（以下简称“美版教材”）为例，对中美两个版本教材中科学家素材的选用进行对比分析。

1科学家素材文字分析

1.1素材内容比较

采用定量统计与定性分析的方法，比较中美生物学教材中文字部分科学家素材的应用情况，分析得出：美版教材中科学家总数（n=118）略多于中版教材（n=115），中版教材科学家集中于必修1和选择性必修3，美版教材多集中于上册，素材内容呈现多样化，均包含科学家的成果、意义、方法、精神、图片、格言（见表1）。

对比中美高中生物学教材选用科学家素材基本情况，有关科学家研究成果的描述占比均最大，中版教材对成果的叙述较详细，美版教材更为简洁，常用句式为“某位科学家发现了……”进行描述，如“尤金·肯尼迪（Eugene kennedy）发现了进行细胞呼吸的线粒体”。其次，美版教材更加注重对科学家研究意义与价值的描述，共占比29.67％，主要突出科学家在生物科学史中的贡献，如“乔安妮·乔瑞（Joanne Chory）的研究将有助于提高庄稼产量”。而中版教材较侧重对科学家精神的渲染，为学生树立正面的科学家榜样，多次出现“经过10年的努力”“几百次实验”“经历一次又一次的失败”等描述强调科学家坚持不懈、百折不挠的探究精神。与科学家研究方法相关的叙述占比均位列第三，了解科学探究的方法与过程将有利于学生科学思维的养成。同时，两国教材均采用少量的科学家图片与格言，直观地塑造科学家形象。最后，有关大篇幅的科学家生平介绍，中版教材有6处，美版教材没有体现，我国教材着重突出科学家的合作精神和总体贡献，降低了个人崇拜倾向。

1.2素材位置比较

两国教材中科学家素材所处位置较为灵活，包括绪论、正文、栏目、时间轴、习题五大类（见表2），中版教材栏目板块中的科学家素材最多，美版教材正文与时间轴中的素材较多。

在绪论处，中版教材通过“科学家访谈”的形式塑造了施一公、袁隆平、许智宏等院士不畏险阻、团结互助、锲而不舍的中国科学家形象，同时结尾处“对高中生的寄语”又可拉近学生与科学家的距离，提高对科学家的职业认同感，增强学生的社会责任感，如孙儒泳教授勉励学生“韶光易逝，劝君惜取少年时”。

中美两国教材正文中有关科学家的叙述比重均位列第二，体现了对生物学科学发展历史的重视。以DNA结构的发现历程为例，中版教材详尽描述了五位科学家对DNA双螺旋结构模型的贡献，突出研究历程的曲折性与科学发展的自我否定性特点，有助于学生全面理解科学知识的形成过程；相比之下，美版教材则集中描述了富兰克林（Rosalind EFrankLin）、沃森（James D Watson）和克里克（Francis H.C.Crick）三位科学家的相关研究，内容叙述较为简洁自然，并专门介绍富兰克林对DNA模型的贡献，强调女性科学家在科学史中的地位，反映了重视性别平等的教育理念。

中版教材栏目版块中的科学家素材呈现更丰富、全面，且栏目的呈现较为细致多样，在“问题·探讨”“思考·讨论”“学科交叉”“生物科学史话”“生物科技发展”板块中均有针对科学家的介绍；相比之下，美版教材栏目板块的科学家素材仅九处，分布于“生物学前沿”“野外调查”专栏中，例如，在“生物学前沿”专栏科普了托马斯·马蒂森（Thomas Mattiesen）研发出了组织工程心脏，在“野外调查”栏目中介绍了解剖学家通过尸检帮助科学家研究鲸鱼。

以“时间轴”呈现科学家素材是美版教材的一大特色，三册教材共十个主题的时间轴将生命科学史和世界史、美国历史交叉融合，促进学生对科学史的深刻认识和系统性认知；中版教材在选择性必修3“科技探索之路”板块也以时间轴形式记录生物科学探索过程的重大事件，目的是梳理“从传统发酵技术到发酵工程”“细胞工程的发现历程”“基因工程的诞生和发展”等重大发展脉络。两种教材在时间轴呈现科学家素材的方式上各有特色，前者注意跨学科融合，后者聚焦学科内部发展，均有助于培养学生的科学视野。

习题中涉及的科学家素材较少，中版教材在“练习与应用”中要求学生完成图解，培养学生的归纳概括能力，发展科学思维；美版教材中引用科学家素材的课后测评有八处，如提问“如果蛋白质是遗传物质，那么赫尔希（Alfred D.Hershey）和蔡斯（Mareha C.Chase）的实验结果会有什么不同？”，可以有效促进学生逻辑推理能力和批判性思维的养成。

2科学家素材图片分析

插图是信息化的载体，科学家素材插图在生物学教材中的应用，不仅可以促进学生对科学家的理解与学习，还能丰富教材内容，传达视觉上的美感。对比两国教材科学家素材图片发现（见表3），美版教材重视对研究对象的描述，通过生动清晰的插图，既能增强趣味性，同时也有助于增进学生对研究对象的了解。中版教材则侧重对科学家工作环境和实验设备的介绍，其中运用了较多的实验室设备图和工作图，设备图可以促进学生对实验过程和方法的理解，工作图多体现科学家观察思考、刻苦钻研的情景，有利于塑造生活化的科学家形象，消除学生对科学家的刻板印象。此外，美版教材中没有科学家著作摘录的插图，而中版教材中有两处，如在问题探讨中通过插入达尔文的《物种起源》图片引出讨论问题，加深学生对科学家研究成果的认识。

3小结与建议

通过对比分析得出，两国教材中科学家素材的呈现方式多样化，如借助栏目、时间轴等形式将科学史形象化。在文字方面，中版教材对科学家素材的描述较为详尽，着重总结科学家的贡献，通过描述科学家的探究精神，树立积极正面的榜样形象，相关图片素材以工作环境的刻画为主。美版教材的相关语言描述更为精炼，侧重对科学家研究意义的叙述，突出女性科学家的价值，并通过时间轴串联科学史中的重大事件，使整体的呈现更加宏观和系统化，图片素材则更多地聚焦于研究对象的介绍。

教科书中科学家素材的选用深刻影响着学生价值观的形成与科学思维的养成，通过对比分析中美两国高中生物学教材中科学家的呈现方式，对科学家素材的编制与使用提出以下建议。

第一，适当丰富科学家素材，弘扬科学家精神。丰富科学家素材可以体现在增加女性科学家的比重和恢复我国古代科学家在教材中的地位两方面。一是各版本教材中出现的女性科学家较少，中版教材甚至没有出现女性科学家图片，可以通过彰显屠呦呦、罗莎琳德·富兰克林（Rosalind E FrankLin）、玛莎·蔡斯（Martha C.Chase）等女性科学家的研究贡献，对于消除学生对科学家的刻板印象具有积极意义，如美版教材对著名黑猩猩专家珍妮·古道尔（Jane Goodall）进行介绍，呼吁人们保护环境，爱护地球。二是新课标指出，课程内容应有机融入中华优秀传统文化，强调中华文明的贡献，而19年人教版教材对我国古代科学家的描述甚少，不利于学生民族自豪感的建立与自信心的培养。

第二，挖掘隐形科学家素材，发挥教科书的育人价值。将科学家素材融入教材，使得科学史教育“显性化”。在生物学教材编写中，强调科学家的研究成果和贡献已成为趋势，与之相关的科学家情感、态度、精神等隐形素材常被忽略。若教师善于挖掘隐形素材，积极创设科学史情景，将对学生价值观与科学素养的形成产生潜移默化的巨大作用。除此之外，教材的主编、副主编等编写人员也是隐形科学家素材，美版教材在扉页详细介绍了教材主要编写者的生平信息，呈现方式丰富且温馨，增强了内容的可读性，发挥教科书的教育价值。

第三，改进对科学家素材的评价体系，塑造立体化的科学家形象。教材中对科学家生平成就的描述多为陈述性文本，呈现出理性客观、情绪稳定的科学家形象，而科学家也是普通人，人物特征并不是单一固定的。因而教师选择的科学家素材应贴近生活情景，兼顾科学家的工作与生活，借助多媒体工具，通过课题探究、模拟实验等途径，从科学家的真实工作场景、工作过程和工作成果等方面展开多元化评价，发掘立体的科学人物，还原真实鲜活的科学家形象。

第四，加大习题的渗透力度，培养学生的辩证思维。习题是巩固知识、加深理解的良好平台。当课堂中教师对科学家素材与科学史的讲解不够深入透彻，学生的理解止于字面意义时，习题的辅助就显得至关重要。将科学家素材与习题结合，既可加深学生对生物学知识的理解，还能在科学家曲折艰难的探索路径中学会以辩证思维看待问题，促进学生科学思维的养成，如美版教材的课后习题设置“批判性思维”专栏，可以加深学生对科学家实验探究的理解。