新舊人教版高中生物教材中實驗的比較和分析

摘 要：對新舊人教版教材必修一實驗模塊的各元素進行分析，可以看出新教材的實驗模塊在頁面分布方面更加合理，注重學生閱讀的流暢性和思維的連續性；在字體、字號、文字間距等方面更加注重學生的閱讀感受，能提高學生的閱讀效率，方便書寫；在色彩圖像方面，新教材能夠更好地引導學生專注閱讀，幫助學生建立直觀認識；在教學目標的達成上，新教材能夠幫助學生鍛煉科學思維，掌握教材中所包含的大概念，構建正確的學科思維。高中生物教師在實際教學中應注意教材的變化，以更好地利用教材，發揮教材對生物學科核心素養培養的功能。

關鍵詞：新舊教材；高中生物；實驗模塊

作者簡介：李天亮（1995—），男，吉林師范大學生命科學學院。

《分子與細胞》屬于高中階段生物學教學的基礎，涵蓋了細胞生物學最基本的知識，對于學生培養學科核心素養、構建重要概念、掌握基本科學研究方法起到重要的作用。2019年版人教版高中生物學教材（以下簡稱新教材）在2003年版人教版高中生物教材（以下簡稱舊教材）的基礎上做了多方面的調整，尤其是在實驗部分。

生物學實驗是高中階段重要的教學活動，能夠有效鍛煉學生的思維，促進學生對大概念的理解，有利于學生學科核心素養的培養［1］?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》明確指出，實驗教學是促成學生達成生物學學科核心素養的重要支撐［2］。為了更好地達成教學目標、呈現教學內容，新舊教材在實驗數量、排版方式、文字大小、插圖等各個方面都有不同程度的改變。

一、實驗內容編排的變化

從實驗數量上來看，在《分子與細胞》這一冊中，舊教材中編排了13個實驗，其中有9個屬于觀察類實驗、4個屬于探究類實驗；新教材中編排了12個實驗，刪除了實驗“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”和“體驗制備細胞膜的方法”，新增了探究性實驗“淀粉酶對淀粉和蔗糖的水解作用”，補充了知識點“酶的專一性”所對應的實驗，進一步突出了此部分內容的重要性。

在新教材中，實驗內容在組織形式上也有了一定的變化。如《分子與細胞》舊教材第六章第一節《細胞的增殖》中“細胞大小與物質運輸關系”這一實驗內容在新教材中體現為“思維訓練”模塊，這是新教材中首次出現的模塊，相比舊教材的實驗模塊，更突出對學生的思維能力的鍛煉，能增強學生獨立思考和運用所學知識分析問題、解決問題的能力。從此變動也可以看出，新教材在內容選擇方面更加細致，對知識的分類更加明確和清晰。

二、頁面排布的變化

教材是教學的主要依據，教材的排版方式對教學效率有著重要的影響。好的排版方式能夠提高學生的學習效率，幫助學生更好地吸收所學的知識內容，實現教學目標。良好的動線設計能夠對人起到引領作用，而書籍中的動線存在雙重關系——讀者主動選擇閱讀書中的內容，以及設計者引導讀者繼續閱讀［3］。教材具有特殊性質，其承載內容多且有一定難度，因此教材的動線設計需要更加靈活和具有機動性，以滿足最基礎的知識傳遞要求，用教材所包含的元素潛移默化地正向引導學生的思維。因此，教科書的頁面設計也尤為重要，需要能夠引導學生的目光走向，引領學生的思維。

在舊教材中，《分子與細胞》中有5個實驗是翻頁排布的，即實驗原理和實驗步驟等內容在同一張紙的正反兩面，這種排版方式導致學生的眼神動線和思維動線變得不連續。同時，實驗的前半部分通常涉及實驗與生活的聯系、實驗原理和實驗器材等內容，這種排版方式也在一定程度上使得學生閱讀實驗步驟的時間更多，因而更加關注實驗“怎么做”，而忽略了“為什么做”。這種傾向容易導致學生即便知道實驗如何做，但卻無法將所學到的知識運用到現實生活中?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，“科學探究”是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力［4］。2017年《普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明》也明確了在實驗與探究能力考查方面的要求，即考生能基于所學實驗方法和技能設計實驗、驗證生物學事實、分析和解釋實驗結果、根據實驗結果得出結論，以及對某些生物學問題進行初步探究［5］。由此可見，忽視“為什么做”的學習是一種舍本逐末的學習，沒有很好地將生物學習與實際生活聯系起來，不符合素質教育的要求。

在新教材中，12個實驗中只有1個實驗需要進行翻頁閱讀，其余11個實驗的頁面排布都能夠做到流暢地跨頁閱讀，即平鋪教材后能夠完整閱讀實驗的原理、方法和步驟等各個環節，這提高了學生閱讀的流暢性，對于學生的大概念形成、核心素養發展、思維方式完善、科學探究能力和動手能力提高、社會責任感加強等起到了很好的促進作用。

三、文字排版的變化

新舊教材在文字排版方面的變化主要體現在字體的選擇和變更、字號大小的變化以及行間距和字間距的調整。

在字體選擇方面，新教材在不同的實驗模塊中采用了不同的字體。例如，“探究酵母菌細胞呼吸方式”和“探究環境因素對光合作用的影響”這兩個實驗作為探究性實驗，其目的在于引導學生基于學到的知識發散思維，增強學生發現問題的能力和意識，同時培養學生的創新意識和思維獨創性［6］。因此，這樣的內容不能千篇一律，需要不同的字體排版來給人以新鮮感。

在舊教材中，實驗文字部分的字體主要是黑體和宋體，只有“參考案例”和“參考資料”兩個小標題使用了楷體。這種編排略顯沉悶，并且容易使學生在閱讀的過程中難以區分正文和探究步驟。而在新教材中，“實驗原理”“提出問題”“參考案例”三個部分都以黑體呈現小標題，正文字體為宋體，給人一種嚴肅沉穩的感覺，而在需要學生進行假設、動用發散思維和創造思維的部分，使用了比較活潑的行楷和仿宋字體。這種對比有利于重點內容的突出，有助于學生對知識的理解和整體知識體系的構建，讓學生體會到生物學探究性實驗并不是沉悶、死板的，而是嚴謹與輕松相結合的探究學習過程。

就文字字號來說，新教材對字號、行間距、字間距等都進行了放大。有研究表明，在文字信息的理解和加工過程中，除漢字本身所帶有的字義之外，字號、行間距、字間距等視覺因素也是影響讀者閱讀的重要因素。白學軍、曹玉肖、顧俊娟、郭志英和閆國利研究發現，字號越大，閱讀效果越好［7］。此外，還有研究表明，字體的大小在一定的程度上會通過影響注意概率、注意次數等指標影響讀者對于文字內容的認知。小字號會增加讀者的認知加工負擔，使讀者在閱讀的過程中更費力。因而適當增加字體的大小可以提高閱讀效率，大字號的文字能讓讀者的注視概率增加，使其更易理解文字含義［8］。

綜上所述，新教材對文字字體、字號等的優化，能從閱讀時的注意次數、注意概率等方面協助學生提高閱讀效率，提升閱讀效果。這種變化有助于學生更好地掌握教材中的知識點，減少對知識點的遺漏。

四、色彩圖像的變化

新舊教材的實驗模塊排版在色彩圖像方面也有很大改變，主要體現在兩個方面。一方面，實驗模塊背景顏色發生了明顯的變化。在舊教材中，觀察性實驗選擇了由黃色漸變為白色的邊框，而探究性實驗則選擇了由藍色漸變為白色的邊框。無論是觀察性實驗還是探究性實驗的正文部分都以白色為背景顏色，線框只是單純起到了劃分區域的作用。而在新教材中，觀察性實驗和探究性實驗都選擇了藍紫色作為模塊的背景顏色，與教材紙張顏色形成了鮮明的對比，使讀者能夠更好地辨認實驗部分的內容及范圍。相關研究表明，色彩圖像對于學習者的認知和學習有著重要的影響。其中，藍色被廣泛認為是較為溫和、不刺眼的顏色，有助于促進學習者對學習材料的加工［9］。此外，藍色在視覺感知上也具有較好的引導和保持視覺注意力的優勢［10］。因此，新教材中實驗模塊背景顏色的更改不僅能夠更好地幫助學生確定學習內容，還能夠延長學生注意力保持的時間，提高學習效果。

另一方面，教材中的實驗插圖內容也進行了調整。插圖是教材中的重要組成部分，是教材的“第二語言”，是對實驗文本內容的補充說明。插圖可以讓學生對實驗現象形成直觀的認識，幫助學生更深入地研讀、加工、處理和轉化知識。對于教師而言，插圖的存在能夠減輕教學負擔。在教學過程中，教師可以利用插圖引導學生，讓學生更好地掌握知識。

對比新舊教材中共有的12個實驗，它們在插圖方面主要有以下兩點不同。

第一，插圖的數量。新教材中共新增了10幅插圖，這些新插圖所表現的都是實驗的步驟、方法，以及能夠觀察到的實驗結果。如新教材在“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”這一實驗中，直接給出了顯微鏡下洋蔥根尖細胞有絲分裂不同時期的圖像；在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”這一實驗中，以圖片的方式展示了斐林試劑、雙縮脲試劑等試劑的顏色變化現象；在“探究環境因素對光合作用強度的影響”實驗中給出了“學生正在用打孔器打出圓形小葉片”的圖像。插圖數量的增加，能夠賦予教材不同的色彩，增加學生閱讀教材時的新鮮感，激發學生的學習興趣。

第二，插圖的質量。新教材中的插圖清晰度更好、色彩更加鮮明。如在“使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞”實驗中，大腸桿菌電鏡照片由黑白圖片變成了彩色圖片，簡單的大腸桿菌結構模式圖變成了大腸桿菌透射電鏡照片。同時，新教材也對原來的插圖進行了合理刪減，如在“高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”實驗中，在圖片展示篇幅不變的情況下，刪減了染色后線粒體的圖片，重點突出放大了高倍顯微鏡下黑藻的葉綠體的圖片。

這些插圖能夠通過視覺的沖擊，幫助學生對實驗儀器或實驗操作等形成直觀的了解，實現“據文觀圖，以圖促文”，有助于學生進行知識遷移和知識體系搭建，有利于學生對教材中的重要知識點進行再現和記憶。

結語

通過對新舊人教版高中生物必修一《分子與細胞》中實驗的內容進行比較和分析，我們可以發現新教材在實驗內容上有了明顯的改變，更加注重對于學習者的科學探究能力的培養以及科學思維能力的訓練。同時，新教材改動了原有的頁面排布、字體字號、字間距、插圖等，更加有利于學生對知識進行整體性、系統性的掌握，凸顯了生物實驗的教學功能。因此，在高中生物實驗教學中，教師應該更加善于利用教材中的各種元素，幫助學生更好地掌握知識和構建知識框架，發揮生物實驗的學科核心素養培養作用，做到以生活為基礎，使學生在生活中學習生物，將所學到的知識合理地運用到現實生活中，在明白“怎么做”的同時更清晰地了解“為什么做”，從而真正通過生物學習提升核心素養。

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