美国高中生物教材分析——以“神经系统的调节”为例

潘 帅 王 威

(四川师范大学生命科学学院 四川 成都 610101)

基于美国《国家科学教育标准》所出版的《Biology:The Dynamics of Life》[1](以下简称“美国教材”)是美国高中生物教育所采用的主流教科书，因其内容丰富、文字生动、插图精美等在美国本土较为广泛的使用。所谓，他山之石可以攻玉，通过对美国高中生物教材进行深入对比研究，既可以尝试性的寻找学生对知识理解的难点和产生原因从而找寻到解决方法，也可以促进教师对知识的整合理解从而更熟练的应用教材。通过对“神经系统的调节”的内容进行分析研究，可以为教师教授“神经调节的调节”相关内容时提供参考，更好的促进学生对相关内容的理解和迁移应用。

1.内容严谨，条理清晰

美国教材对于神经系统内容的编排主线是围绕“神经传导”展开，同时对整个传导过程提供丰富的图片和生动的文字进行详细描述。教材编写按照从微观到宏观的顺序，对神经系统的相关知识进行分类整合，有利于学生根据知识的脉络进行理解。

图1 核心内容编排主线

教材编写基于学生已有的认知结构，强调情境性，在学生已有的感性经验上展开知识的学习，具有启发性。例如：“想象你再半夜起床，在去厨房的路上，你的脚趾被碰到，你立刻就知道发生了什么事，是不是在你大叫之前？一种冲动是由刺激引起的，例如触碰或巨响，它会使人跳起来。”利用一些生活化的情境，可以很好的激发学生的学习兴趣，增加教材的可读性。注重核心概念的理解和应用，教材中的关键术语都进行了加黑加粗和黄底处理，非常明显和突出，有利于学生把握核心概念的定义和内涵。

2.图文结合，利于理解

根据梅耶所提出的双通道理论，人类存在着两个独立的认知子系统，分别处理言语和非言语信息的表征和加工[2]。利用插图可以有效的激发非言语信息处理系统，从而帮助学生对知识的理解和掌握。根据梅耶对插图的功能分类，本部分内容所具有的插图多为表征性插图，有助于事实性知识和概念性知识的学习。

美国教材的插图具有十分明显的优点。第一，插图的色彩鲜艳、清晰，如神经元的结构示意图，细胞核、树突、轴突、神经鞘等都清晰可见。清晰的插图可以为学生提供直观感受，丰富学生的认知结构，同时也极大的激发学生的学习兴趣。第二，插图与教学内容有机结合，促进学生对相关知识的理解和掌握。例如，兴奋在神经元内的传导示意图，形象生动的将Na+和K+在不同时期的流向表示出来，帮助学生理解细胞内外的电位差产生的原因是Na+和K+的流动所产生的，其本质是兴奋促使蛋白质通道的改变。第三，插图在页面所占篇幅较大，插图越大，更能吸引学生的注意力，同时也可使内容表达更为清晰。如兴奋在神经元内的传导示意图就占据页面1/2，神经递质的传导更是占据了一页的篇幅。第四，插图所包含知识具有较高的准确性，有利于学生攻克难点，促进理解。如反射示意图，准确的将反射的整个过程、神经节的位置、前后根等。

3.以史为例，培养思维

生物科学史是生物科学发生和发展的一个动态过程，具有重要的科学教育价值和人文教育价值，为培养学生核心素养提供了有力素材[3]。美国教材通过提供时间轴，来表明关于相关知识的重大历史事件，促使学生对相关历史具有深刻了解。学生借助时间可以了解到知识具有其传承性，是一代代人不断探索进行积累得到的，从而培养学生的探索精神。

历史事件的选取具有一定的创新性和趣味性，如公元前2000年，古代外科医生使用青铜工具在头骨上钻洞，公元前300年，人类进行了第一次解剖等。通过一些创新性的历史事件，可以激发学生打破传统的思想禁锢，鼓励学生发现和创新。教师在课堂教学时要注意将科学理论与社会、文化相结合，强调科学是文化的内在组成部分，利用科学史搭建科学与社会、文化之间的桥梁。

4.旁栏聚焦，把握重点

旁栏的设置在一定程度上体现了STS教育理念，注重学生对重点概念和关键术语的掌握，开阔了学生的视野，重视学生的长远发展，有利于学生生物核心素养的培养。如“本节预览”，包括“核心问题”、“复习词汇”和“重点术语”，主要是促进学生自主学习，对重点内容进行提示，便于学生课前预习。“生物的相关职业”中提到了脑电图技术人员的工作和培养方案。

5.教学建议

美国教材中有些内容是人教版教材中所缺乏的，可以适当带领学生向外延伸，补充一部分内容，从而使学生的知识面更广，如增加“去极化”、“阀值”等内容。在教学中可以借鉴美国教材中的插图，帮助学生对相关知识的理解，如利用神经递质的传导示意图讲述神经元之间的传导过程可以使学生更直观的观察到整个过程，便于学生理解电信号→化学信号→电信号的转变。美国教材更适用于学生的自主学习，基础较好或兴趣浓厚的学生可以将其视为一种课堂学习之外的资料补充。