中美高中生物教材中科学本质内容呈现的比较研究

吴慧　任山章

摘 要 以美国主流生物教材《生物·生命的动力》、浙科版及人教版高中生物教材为研究材料，比较和分析三类教材中的科学本质内容呈现状况，并尝试性地对我国生物教材的编制提出一些建议。

关键词 科学本质 美国教材 教材比较

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

科学本质（Nature of science，NOS）是近年来教育改革中的热点问题，许多国家都把科学本质观教育纳入了国家课程标准中。美国的《国家科学教育标准》中提到，从幼儿园开始，教师就要帮助学生打下基础来更好地理解科学的本质，并且对不同年段的学生提出了不同的要求，家长、学校等也必须了解学校所讲授的科学的本质。我国的《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称《标准》）中也提出“学生通过高中生物课程的学习，将在以下各方面得到发展：获得生物科学和技术的基础知识……认识科学的本质……”生物学教材是课程标准在操作层面上的具体体现，应当将生物课程的教学与科学本质联系起来，帮助学生形成完整的、当代的科学本质观念。基于此，笔者对美国主流生物教材——《生物·生命的动力》、浙科版及人教版高中生物教材进行比较分析，并尝试性地对我国生物教材中涉及科学本质内容的编制提出一些建议。

1 研究方法

1.1 研究依据

由于不同国家的不同的教育学家、哲学家等对于科学本质的理解并没有达成完全一致，而许多教育改革文件中普遍强调了科学本质的10个方面（表1）。因此，下面根据这十个方面对中美高中生物教材中科学本质内容的呈现进行统计分析。

美国《新一代科学教育标准》（the Next Generation Science Standards，NGSS）中包含了8个方面的对于科学本质的基本认识，分别是：（1） 科学知识是通过多种途径获取的，科学研究运用多样化的科学方法；（2） 科学知识以经验证据为基础；（3） 科学知识是开放的，在新的证据下不断接受修正；（4） 科学模型、定律、原理和理论是解释自然现象的工具；（5） 科学是一种认知途径；（6） 科学假定在自然系统中存在某种规则和一致性；（7） 科学是一项人类共同为之奋斗的事业；（8） 科学致力于研究有关自然和物质世界的问题。本研究就是基于此科学本质的认识而开展的。

1.2 研究材料

2套国内高中生物必修教材，分别是浙科版（2005）、人教版（2007），国外教材选择的是美国高中生物主流教材之一《生物·生命的动力》（2004），选择分析的章节为教材中的所有章节。

1.3 赋值规则

为了便于教材间的比较，参考哈利克开发的赋值类目，对各个材料不同章节中的关于科学本质的表述进行赋值。莱德曼曾提出，对于科学本质观的教育应是显性的，而不应是隐性的“做中学”。因此，对科学本质的显隐性呈现进行了区分：

3分要求：① 显性并正确地表述科学本质。② 所表述的科学本质与相关的章节内容一致。

2分要求：① 显性并较确切地表述科学本质；② 表述虽不完善但与相关章节内容一致。

1分要求：隐性（即能從教材中推断出相关的科学本质观）并且没有与之不一致的关于科学本质的表述。0分表示：教材中没有显性或隐性地提到关于科学本质的内容。

-1分表示：隐性地不当地对科学本质的表述（包括表述不当或表述与材料不一致）。

-2分表示：显性与隐性混合且不当的表述（包括表述与材料不一致或显隐性表述相矛盾）。

-3分表述：显性地不当地对科学本质进行表述。

2 结果与分析

教材比较的结果见表2。

2.1 科学本质内容的出现频率比较

从完整度上来分析，可得出各版本教材涉及科学本质内容的百分比分别为：美国教材为100%、浙科版教材为60%、人教版教材为60%。美国教材完全涉及了科学本质方面的10个方面，而国内教材中关于科学本质内容的缺失率高达40%，缺失点主要在“观察推论”“科学理论”“科学定律”这几个方面。三类教材中“科学知识的暂定性”的表述出现频率普遍较高，各版本教材多以生物科学知识的发现过程来进行呈现；其次为“科学知识建构的社会性”“创造力的作用”“以实验和观察为依据”及“理论负荷”这几方面，其中，“科学知识建构的社会性”主要以其他科学家对于某一位科学家的理论进行质疑、重复验证等来呈现，“创造力的作用”主要是通过科学家对细胞分裂过程的时期划分以及对细胞膜的流动镶嵌模型的设想来表现。值得一提的是，在“观察与推论的区别”“科学理论”“科学定律”这三方面，美国教材中均准确并明显地进行了表述，但是国内教材完全没有体现。

2.2 科学本质内容显隐性水平比较

在美国、浙科版、人教版教材所呈现的科学本质内容中，显性呈现频数分别：14、4、4，主要体现在“以观察和实验为依据”“创造力的作用”及“科学知识的暂定性”方面，如“科学家还会不断提出新的假说来解释观察到的现象，对此也不必惊奇，因为根据新的证据或观点来不断地修改理论正是科学的本质”。而完全显性呈现科学本质内容的频数分别是：5、0、0。由此可见，国内教材中关于科学本质的表述还远远不够明确；除去0分外（分别计0、4、4）各教材隐性表述内容所占百分比分别是：57.6%、77.8%、86.7%。可见三类教材中科学本质的表述多为隐性。

2.3 科学本质内容表述准确情况比较

从总分上来看，美国教材得分高于浙科版和人教版教材，不仅仅是因为美国教材所呈现的科学本质内容比较完整，更重要的是美国教材对于许多科学本质内容的描述比较准确，3分、2分的得分频率较高。然而，在关于“科学方法”的谬误方面，美国教材出现了显性表述矛盾的现象，在第一章要点中明确提出“科学家运用各种科学方法来研究和解决问题，但并不是每次的研究都需要用到所有的方法，而且各种方法的使用次序也不是固定不变的”，而在技能手册中又提到“生物学家的研究过程通常是先提出问题，再作出假设，验证假设，最后得出结论来解释自然事件和现象”，假设、实验等都是科学研究方法，前后内容明显产生了矛盾。在浙科版教材中也出现了这种显性表述不当的现象。

基于以上的比较分析，对我国教材中科学本质内容的编制提出的建议有：① 应在《标准》中明确科学本质的内涵。虽然《标准》中提出要帮助学生理解科学的本质，但是并没有阐明科学本质的具体内涵，以至于教材编写者及一线教师不知道该在哪块教学内容中具体渗透什么样的科学本质观，而美国的NGSS中要求将科学本质渗透到学生的学习中去，并提出了学生的预期表现以评价学生科学本质观的水平，操作性更强。② 教材中应该完整、显性地呈现相关的科学本质内容。从比较来看，国内教材完全没有做到这一点，教材中大多数是知识的讲解及其应用内容，而较少涉及到知识建构的社会性及理论、定律等本质内容，并且，知识的暂定性、理论负荷等方面只能依靠隐性的推断，这容易误导学生认为科学知识就是绝对的确定的真理，只要去探索就一定能有发现而忽略了探索者本身应具有丰富的理论知识、坚定的信念等。同时，《标准》中常常提到要帮助学生理解生物科学、技术和社会的相互关系，但是，在国内教材中却只有生物科学对社会的作用而鲜有社会文化、不同领域对于生物科学的影响。③ 应改变菜单式的科学探究活动的安排，增加动态的科学探究，尽管各国一直倡导要培养学生的创新思维，但是在教科书中却常常出现按部就班的所谓的科学探究的一般过程等内容，这会让学生看不到科学发展的真正过程并陷入思维定式，认为科学探究只有一种确定的过程——观察、提问、假设、实验、收集证据获得结论，同时也不利于科学本身的发展。

参考文献：

[1] 国家研究理事会.戢守志，译.美国国家科学教育标准[S].北京：科学技术文献出版社，1999：170.

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