不同版本高中生物教材中實驗內(nèi)容的比較分析

王洪振+滕麗沖

摘 要 本文對五個不同版本高中生物教材必修一中實驗的內(nèi)容進行了比較分析，總結(jié)了各版本教材的優(yōu)點和特色，旨在為高中生物教師備課過程中更好地準備高中生物必修一實驗教學提供參考。

關(guān)鍵詞 高中生物教材 實驗類型 實驗內(nèi)容 比較分析

我國現(xiàn)行有多種版本的高中生物教材，這些教材雖然是在全國統(tǒng)一的課程標準下編著的，但每種教材都有其自身的優(yōu)點與特色。對不同版本的高中生物教材中實驗內(nèi)容進行比較分析，綜合參考各自的優(yōu)點，會更好地促進高中生物的實驗教學。本文對五個版本的高中生物教材《生物1·分子與細胞》中的實驗內(nèi)容進行了比較分析，為高中生物教師進行相關(guān)實驗教學備課時提供參考。這五個版本高中生物教材，分別簡稱為人教版（朱正威、趙占良主編，人民教育出版社出版）、浙科版（吳相鈺、劉恩山主編，浙江科技出版社出版）、江蘇版（汪忠主編，江蘇教育出版社出版）、北師大版（劉植義、付尊英主編，北京師范大學出版社出版）、大綱版（人民教育出版社生物室編著，人民教育出版社出版）。

一、五個版本高中生物教材實驗項目類型數(shù)目及分布

五個版本高中生物教材設(shè)計出各具特色的實驗項目，包含的實驗類型數(shù)目和實驗總數(shù)如表1所示。其中北師大版的實驗數(shù)量最多，達到15個；浙科版的實驗數(shù)量最少，安排了11個實驗。

二、相似內(nèi)容的驗證性實驗的比較分析

驗證性實驗是指對研究對象有一定了解基礎(chǔ)上形成一定的認識或提出某種假說，為驗證這種認識或假說的正確與否而進行的一種實驗[1]。從實驗?zāi)康目?，驗證性實驗是為了培養(yǎng)學生的實驗操作、數(shù)據(jù)處理和計算技能，讓學生檢驗已知結(jié)果的正確性[2]。五個版本高中生物教材中內(nèi)容相似的驗證性實驗各有側(cè)重，下面舉兩個例子來說明。

例1，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”。人教版教材注重顯微鏡的使用和實驗材料的選擇，實驗材料不僅有動植物細胞，還有真菌、低等植物的細胞，并且介紹了動物細胞蛙的皮膚上皮細胞的制備方法。浙科版中采用了六種生物體細胞彩色圖片輔助學生觀察裝片中的細胞，增加學生的感官印象，并且在討論中讓學生選擇自己感興趣的生物材料，非常有效地調(diào)動了學生的主動性。蘇教版實驗材料選取植物細胞、人體細胞，著重在裝片的制作上，而沒有介紹顯微鏡的使用。北師大版與浙科版類似，也給出了六種生物體細胞彩色圖片，但在旁欄給出了顯微鏡的簡單操作步驟。大綱版介紹了顯微鏡的使用方法和臨時裝片的制作，觀察綠色植物細胞的葉綠體和細胞質(zhì)的流動，注重加強學生對知識的整合能力?？梢姡瑢τ诟弑剁R的使用，五個版本高中生物教材主要側(cè)重在高倍鏡的觀察上，而對于實驗材料的選擇和顯微鏡的使用，各個版本有所不同。

例2，“綠葉中色素的提取和分離”。除蘇教版外，其余四個版本高中生物教材中對葉綠素的提取的實驗原理敘述基本相同，都是利用葉綠素和類胡蘿卜素這兩類色素可以溶解在有機溶劑中的性質(zhì)來進行提取，由于它們在層析液中的溶解度不同，導致它們隨層析液在濾紙條上的擴散速度也不同，因此遷移到濾紙條上不同的位置而得到分離[3]。在蘇教版中，沒有直接給出實驗原理，而是在討論問題中對實驗材料的用途進行提問，引發(fā)學生思考，并動手收集有關(guān)資料。在有機溶劑的選擇方面，人教版選擇無水乙醇作為溶劑，浙科版和北師大版給出兩種選擇，在準備實驗材料時應(yīng)盡量選擇無水乙醇，而蘇教版和大綱版則選擇丙酮作為溶劑，丙酮有毒并易揮發(fā)，但在實驗中都有提醒學生注意丙酮揮發(fā)的問題。與其他版本相比，蘇教版和北師大版給出了實驗操作的圖片，給學生更直觀的感受。

三、相似內(nèi)容的探究性實驗的比較分析

探究性實驗是實驗的重要內(nèi)容，它不僅可以幫助學生掌握基本知識，提高實驗技能，更為重要的是探究性實驗可以激活學生的思維，增強學生的問題意識與創(chuàng)新意識，培養(yǎng)和訓練學生思維的發(fā)散性與獨創(chuàng)性，是學生開展探究性學習的重要途徑[4]。對于酶的特性，五個版本高中生物教材分別設(shè)計了探究性實驗，下面進行一些細節(jié)的比較分析。

人教版分為兩個實驗，“比較過氧化氫在不同條件下的分解”“探究影響酶活性的條件”[5]。在比較過氧化氫在不同條件下的分解的實驗中，分別比較了不同催化劑對酶的活性的影響，體現(xiàn)了酶的高效性。而在影響酶活性的條件的實驗中引導學生進一步探究溫度對酶活性的影響，使學生獲得獨立學習、開闊思維的能力。

浙科版分為兩個實驗，“探究酶的專一性”“pH對酶活性的影響”[6]。探究酶的專一性的實驗中，主要比較唾液淀粉酶和蔗糖酶對淀粉和蔗糖的作用。實驗中控制單一變量，設(shè)計對照組，通過顏色反應(yīng)比較得出實驗結(jié)論，唾液淀粉酶只能水解淀粉不能水解蔗糖，蔗糖酶只能水解蔗糖不能水解淀粉，表明酶具有單一性。在pH對酶活性的影響的實驗中，通過收集產(chǎn)生氣體的量來衡量酶在不同pH下的酶活性。

蘇教版分為三個小實驗，“酶具有催化性”“酶具有特異性”和“影響酶促反應(yīng)的因素”。蘇教版酶具有催化性實驗使用了和人教版相同的實驗材料，實驗方法也相似，不同的是蘇教版中給出兩幅圖片來展示實驗裝置和操作示意圖，給學生更加直觀的感受。蘇教版酶具有特異性實驗證明淀粉酶只能水解淀粉，不能水解蔗糖等其他有機物，從而證明酶作用的特異性[7]。探究影響酶促反應(yīng)的因素的實驗中，蘇教版提出反向假設(shè)，激發(fā)學生興趣，通過觀察富有過氧化氫酶的小濾紙片漂浮的速度來表示酶促反應(yīng)的速率，繪出橫軸為pH縱軸為酶促反應(yīng)速率的坐標圖，從而得出pH能影響酶促反應(yīng)的結(jié)論。最后給學生留有引導獨立思考和積極探究的問題，探究其他因素對酶促反應(yīng)的影響。

北師大版將酶的特性實驗的探究分為兩個實驗，“探究過氧化氫酶和Fe3+的催化效率”“探究不同溫度和pH對酶活性的影響”。北師大版在編排上與其他版本不同，將此實驗放在第二章的蛋白質(zhì)一節(jié)中，這樣的安排可以讓學生深刻理解酶的化學性質(zhì)，也能體現(xiàn)蛋白質(zhì)的作用，而其他版本都放在細胞的代謝一章。但如此安排又有一定的不足，會讓學生以為所有的酶都是蛋白質(zhì)。探究過氧化氫酶和Fe3+的催化效率的實驗步驟與其他版本相似，證明了酶的高效性。探究不同溫度和pH對酶活性的影響的實驗，首先提出問題并給出技能卡片作為參考資料，而實驗材料和實驗步驟都由學生分組完成，引導學生自主探究。endprint

大綱版分為兩個實驗，“比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率”“探究淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”。這兩個實驗與蘇教版的兩個實驗相似。對于影響酶促反應(yīng)的條件，大綱版直接以文字的形式給出，沒有設(shè)計探究實驗。

綜上所述，對于酶的探究實驗，五個版本高中生物教材都有各自的特點。對于人教版來說，優(yōu)點在于實驗材料準備充分，設(shè)計實驗問題細致，引導學生半自主地完成實驗設(shè)計，并且增強小組互動、互相學習；不足之處在于實驗簡陋，在酸性條件和堿性條件下產(chǎn)生氣泡都很少。浙科版實驗操作部分，實驗中濾紙片大小以及不同濾紙片的吸附能力也存在差異，因此不能精確地控制酶的用量。蘇教版探究影響酶促反應(yīng)的實驗與浙科版相似，但蘇教版更易操作，實踐性更強。北師大版的探究性實驗對學生的要求很高，例如根據(jù)提示書寫正確的實驗步驟，但更能調(diào)動學生的積極性。

四、不同類型的相似內(nèi)容的實驗比較

對于細胞呼吸這一節(jié)內(nèi)容，除大綱版外其余四個版本高中生物教材中都有相似內(nèi)容的實驗被設(shè)計成不同類型的實驗。例如人教版教材中的“探究酵母菌細胞的呼吸方式”和蘇教版中的“影響酵母菌無氧呼吸的因素”被設(shè)計成探究性實驗，而浙科版教材中的“乙醇發(fā)酵實驗”和北師大版中的“酵母菌的呼吸方式”被設(shè)計成演示實驗。人教版中探究酵母菌細胞的呼吸方式的實驗，要求學生能夠設(shè)計實驗來探究酵母菌在有氧和無氧條件下的產(chǎn)物。學生在實驗中可以更好地體驗到探究實驗的具體過程，即提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→進行實驗→得出結(jié)論、進行交流和應(yīng)用[8]。學生依據(jù)所給相關(guān)參考資料設(shè)計并實施實驗，充分體現(xiàn)了探究性。蘇教版中雖然只給出了無氧呼吸的探究實驗，但是提出了研究目的、推薦器材、研究指導和深入研究，引導學生積極探究和思考，在獨立完成中學習知識。浙科版教材中的乙醇發(fā)酵實驗是演示實驗，直接給出實驗內(nèi)容，但討論中在細節(jié)上進一步加深對演示實驗過程的理解。北師大版教材中酵母菌的呼吸方式也是演示實驗，但此版教材與其他教材不同，沒有選擇檢驗性試劑來檢測不同呼吸方式下的產(chǎn)物，而是讓學生在實驗過程中通過視覺和嗅覺來切身體驗實驗的產(chǎn)物，給學生直觀的感觸，更能激發(fā)學生的學習興趣。大綱版細胞呼吸這一節(jié)中由文字、圖解、表格和小資料等來講解本節(jié)內(nèi)容，無相關(guān)實驗。

五、五個版本高中生物教材的特色

人教版、浙科版、蘇教版、北師大版和大綱版五個版本高中生物教材各有特色，在實驗設(shè)計方面都有所創(chuàng)新。

人教版教材中的驗證性實驗介紹詳細，在不同章節(jié)和實驗中滲透探究性學習的理念，在不同的實驗中具體體現(xiàn)探究性學習的不同環(huán)節(jié)，例如有些實驗明確給出實驗步驟從而利于展開課堂教學。從整本教材的角度培養(yǎng)學生的探究能力，更加高效[9]。

浙科版的實驗設(shè)計復雜，個別實驗對于高中生來說難度較大，可以選擇較簡單但效果相同的實驗代替。但浙科版注重學科間的知識整合，加強學科間的橫向聯(lián)系，而且圖片設(shè)計合理、新穎。

蘇教版的教科書插圖多、顏色亮、版面設(shè)計合理，幾乎所有的實驗過程都用示意圖非常直觀的表現(xiàn)出來，對于高中生來說，鮮亮的顏色搭配更能吸引他們的注意，而且圖文結(jié)合有助于幫助學生理解復雜的概念和理論。蘇教版實驗設(shè)計合理，各項實驗條件清楚易懂。

北師大版的實驗中探究活動多，課外閱讀資料豐富，但教材難度較大。實驗設(shè)計清晰，大部分實驗配有相關(guān)操作的示意圖，給出實驗結(jié)果需要的表格，而且設(shè)計總結(jié)與討論部分，補足學生疏漏的知識點。

大綱版探究性實驗數(shù)量較其他版本少，而探究實驗體現(xiàn)了新課程倡導探究性學習、強調(diào)培養(yǎng)探究能力的理念?？蓪⒁恍炞C性實驗設(shè)計成探究性實驗，例如觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原的實驗可轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄恐参锛毎奈褪膶嶒?。在實驗設(shè)計時可以更加符合安全化、綠色化的實驗設(shè)計思路，例如綠葉中色素的提取和分離實驗可選用乙醇代替丙酮，避免使用有毒物品。

五個版本高中生物教材都各有特色，在實驗內(nèi)容和編排上可以互相參考、借鑒。教師應(yīng)依據(jù)高中生物課程標準的要求，對不同版本的教材進行仔細研讀，根據(jù)教學實際情況，對教材中的具體實驗進行調(diào)整和改良，充分利用各種現(xiàn)實條件有效開展實驗教學，尊重學生的學習主體地位，激發(fā)學生的學習熱情和興趣。

參考文獻

[1] 王后雄，陳光輝.談驗證性實驗與探究性實驗的融合[J].教育探索，2006（12）.

[2] 周哲.高中生物驗證性實驗和探究性實驗教學的比較[J].實驗教學與儀器，2009（11）.

[3] 李淑芹.光與光合作用-捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)教學設(shè)計[J].教學儀器與實驗，2012（8）.

[4] 黃官磊.新形勢下高中生物如何有效開展探究性實驗[J].中國校外教育，2015（20）.

[5] 王磊，沈雁吉.氧氣傳感儀在高中生物學實驗中的應(yīng)用[J].生物學教學，2014（2）.

[6] 高明.在新理念下實施高中生物探究性教學的研究[D].大連：遼寧師范大學，2008.

[7] 王振濤，高水平.指導學生進行課外拓展性實驗的設(shè)計和分析[J].生物學教學，2012（7）.

[8] 竇向梅.“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗教學組織[J].生物學通報，2011（3）.

[9] 董玲玲，趙坤蘭，李娟，等.中美教材中“細胞大小與物質(zhì)運輸關(guān)系”實驗的比較分析[J].中學生物學，2011（11）.

【責任編輯 郭振玲】endprint