中美高中生物教材中科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容呈現(xiàn)的比較研究

吳慧　任山章

摘 要 以美國主流生物教材《生物·生命的動力》、浙科版及人教版高中生物教材為研究材料，比較和分析三類教材中的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容呈現(xiàn)狀況，并嘗試性地對我國生物教材的編制提出一些建議。

關(guān)鍵詞 科學(xué)本質(zhì) 美國教材 教材比較

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

科學(xué)本質(zhì)（Nature of science，NOS）是近年來教育改革中的熱點問題，許多國家都把科學(xué)本質(zhì)觀教育納入了國家課程標(biāo)準(zhǔn)中。美國的《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中提到，從幼兒園開始，教師就要幫助學(xué)生打下基礎(chǔ)來更好地理解科學(xué)的本質(zhì)，并且對不同年段的學(xué)生提出了不同的要求，家長、學(xué)校等也必須了解學(xué)校所講授的科學(xué)的本質(zhì)。我國的《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）中也提出“學(xué)生通過高中生物課程的學(xué)習(xí)，將在以下各方面得到發(fā)展：獲得生物科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)知識……認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)……”生物學(xué)教材是課程標(biāo)準(zhǔn)在操作層面上的具體體現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)將生物課程的教學(xué)與科學(xué)本質(zhì)聯(lián)系起來，幫助學(xué)生形成完整的、當(dāng)代的科學(xué)本質(zhì)觀念?；诖?，筆者對美國主流生物教材——《生物·生命的動力》、浙科版及人教版高中生物教材進(jìn)行比較分析，并嘗試性地對我國生物教材中涉及科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的編制提出一些建議。

1 研究方法

1.1 研究依據(jù)

由于不同國家的不同的教育學(xué)家、哲學(xué)家等對于科學(xué)本質(zhì)的理解并沒有達(dá)成完全一致，而許多教育改革文件中普遍強調(diào)了科學(xué)本質(zhì)的10個方面（表1）。因此，下面根據(jù)這十個方面對中美高中生物教材中科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的呈現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（the Next Generation Science Standards，NGSS）中包含了8個方面的對于科學(xué)本質(zhì)的基本認(rèn)識，分別是：（1） 科學(xué)知識是通過多種途徑獲取的，科學(xué)研究運用多樣化的科學(xué)方法；（2） 科學(xué)知識以經(jīng)驗證據(jù)為基礎(chǔ)；（3） 科學(xué)知識是開放的，在新的證據(jù)下不斷接受修正；（4） 科學(xué)模型、定律、原理和理論是解釋自然現(xiàn)象的工具；（5） 科學(xué)是一種認(rèn)知途徑；（6） 科學(xué)假定在自然系統(tǒng)中存在某種規(guī)則和一致性；（7） 科學(xué)是一項人類共同為之奮斗的事業(yè)；（8） 科學(xué)致力于研究有關(guān)自然和物質(zhì)世界的問題。本研究就是基于此科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識而開展的。

1.2 研究材料

2套國內(nèi)高中生物必修教材，分別是浙科版（2005）、人教版（2007），國外教材選擇的是美國高中生物主流教材之一《生物·生命的動力》（2004），選擇分析的章節(jié)為教材中的所有章節(jié)。

1.3 賦值規(guī)則

為了便于教材間的比較，參考哈利克開發(fā)的賦值類目，對各個材料不同章節(jié)中的關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的表述進(jìn)行賦值。萊德曼曾提出，對于科學(xué)本質(zhì)觀的教育應(yīng)是顯性的，而不應(yīng)是隱性的“做中學(xué)”。因此，對科學(xué)本質(zhì)的顯隱性呈現(xiàn)進(jìn)行了區(qū)分：

3分要求：① 顯性并正確地表述科學(xué)本質(zhì)。② 所表述的科學(xué)本質(zhì)與相關(guān)的章節(jié)內(nèi)容一致。

2分要求：① 顯性并較確切地表述科學(xué)本質(zhì)；② 表述雖不完善但與相關(guān)章節(jié)內(nèi)容一致。

1分要求：隱性（即能從教材中推斷出相關(guān)的科學(xué)本質(zhì)觀）并且沒有與之不一致的關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的表述。0分表示：教材中沒有顯性或隱性地提到關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容。

-1分表示：隱性地不當(dāng)?shù)貙茖W(xué)本質(zhì)的表述（包括表述不當(dāng)或表述與材料不一致）。

-2分表示：顯性與隱性混合且不當(dāng)?shù)谋硎觯òū硎雠c材料不一致或顯隱性表述相矛盾）。

-3分表述：顯性地不當(dāng)?shù)貙茖W(xué)本質(zhì)進(jìn)行表述。

2 結(jié)果與分析

教材比較的結(jié)果見表2。

2.1 科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的出現(xiàn)頻率比較

從完整度上來分析，可得出各版本教材涉及科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的百分比分別為：美國教材為100%、浙科版教材為60%、人教版教材為60%。美國教材完全涉及了科學(xué)本質(zhì)方面的10個方面，而國內(nèi)教材中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的缺失率高達(dá)40%，缺失點主要在“觀察推論”“科學(xué)理論”“科學(xué)定律”這幾個方面。三類教材中“科學(xué)知識的暫定性”的表述出現(xiàn)頻率普遍較高，各版本教材多以生物科學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)過程來進(jìn)行呈現(xiàn)；其次為“科學(xué)知識建構(gòu)的社會性”“創(chuàng)造力的作用”“以實驗和觀察為依據(jù)”及“理論負(fù)荷”這幾方面，其中，“科學(xué)知識建構(gòu)的社會性”主要以其他科學(xué)家對于某一位科學(xué)家的理論進(jìn)行質(zhì)疑、重復(fù)驗證等來呈現(xiàn)，“創(chuàng)造力的作用”主要是通過科學(xué)家對細(xì)胞分裂過程的時期劃分以及對細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型的設(shè)想來表現(xiàn)。值得一提的是，在“觀察與推論的區(qū)別”“科學(xué)理論”“科學(xué)定律”這三方面，美國教材中均準(zhǔn)確并明顯地進(jìn)行了表述，但是國內(nèi)教材完全沒有體現(xiàn)。

2.2 科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容顯隱性水平比較

在美國、浙科版、人教版教材所呈現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容中，顯性呈現(xiàn)頻數(shù)分別：14、4、4，主要體現(xiàn)在“以觀察和實驗為依據(jù)”“創(chuàng)造力的作用”及“科學(xué)知識的暫定性”方面，如“科學(xué)家還會不斷提出新的假說來解釋觀察到的現(xiàn)象，對此也不必驚奇，因為根據(jù)新的證據(jù)或觀點來不斷地修改理論正是科學(xué)的本質(zhì)”。而完全顯性呈現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的頻數(shù)分別是：5、0、0。由此可見，國內(nèi)教材中關(guān)于科學(xué)本質(zhì)的表述還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠明確；除去0分外（分別計0、4、4）各教材隱性表述內(nèi)容所占百分比分別是：57.6%、77.8%、86.7%?？梢娙惤滩闹锌茖W(xué)本質(zhì)的表述多為隱性。

2.3 科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容表述準(zhǔn)確情況比較

從總分上來看，美國教材得分高于浙科版和人教版教材，不僅僅是因為美國教材所呈現(xiàn)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容比較完整，更重要的是美國教材對于許多科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的描述比較準(zhǔn)確，3分、2分的得分頻率較高。然而，在關(guān)于“科學(xué)方法”的謬誤方面，美國教材出現(xiàn)了顯性表述矛盾的現(xiàn)象，在第一章要點中明確提出“科學(xué)家運用各種科學(xué)方法來研究和解決問題，但并不是每次的研究都需要用到所有的方法，而且各種方法的使用次序也不是固定不變的”，而在技能手冊中又提到“生物學(xué)家的研究過程通常是先提出問題，再作出假設(shè)，驗證假設(shè)，最后得出結(jié)論來解釋自然事件和現(xiàn)象”，假設(shè)、實驗等都是科學(xué)研究方法，前后內(nèi)容明顯產(chǎn)生了矛盾。在浙科版教材中也出現(xiàn)了這種顯性表述不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。

基于以上的比較分析，對我國教材中科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容的編制提出的建議有：① 應(yīng)在《標(biāo)準(zhǔn)》中明確科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵。雖然《標(biāo)準(zhǔn)》中提出要幫助學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，但是并沒有闡明科學(xué)本質(zhì)的具體內(nèi)涵，以至于教材編寫者及一線教師不知道該在哪塊教學(xué)內(nèi)容中具體滲透什么樣的科學(xué)本質(zhì)觀，而美國的NGSS中要求將科學(xué)本質(zhì)滲透到學(xué)生的學(xué)習(xí)中去，并提出了學(xué)生的預(yù)期表現(xiàn)以評價學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的水平，操作性更強。② 教材中應(yīng)該完整、顯性地呈現(xiàn)相關(guān)的科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容。從比較來看，國內(nèi)教材完全沒有做到這一點，教材中大多數(shù)是知識的講解及其應(yīng)用內(nèi)容，而較少涉及到知識建構(gòu)的社會性及理論、定律等本質(zhì)內(nèi)容，并且，知識的暫定性、理論負(fù)荷等方面只能依靠隱性的推斷，這容易誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為科學(xué)知識就是絕對的確定的真理，只要去探索就一定能有發(fā)現(xiàn)而忽略了探索者本身應(yīng)具有豐富的理論知識、堅定的信念等。同時，《標(biāo)準(zhǔn)》中常常提到要幫助學(xué)生理解生物科學(xué)、技術(shù)和社會的相互關(guān)系，但是，在國內(nèi)教材中卻只有生物科學(xué)對社會的作用而鮮有社會文化、不同領(lǐng)域?qū)τ谏锟茖W(xué)的影響。③ 應(yīng)改變菜單式的科學(xué)探究活動的安排，增加動態(tài)的科學(xué)探究，盡管各國一直倡導(dǎo)要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，但是在教科書中卻常常出現(xiàn)按部就班的所謂的科學(xué)探究的一般過程等內(nèi)容，這會讓學(xué)生看不到科學(xué)發(fā)展的真正過程并陷入思維定式，認(rèn)為科學(xué)探究只有一種確定的過程——觀察、提問、假設(shè)、實驗、收集證據(jù)獲得結(jié)論，同時也不利于科學(xué)本身的發(fā)展。

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