小科学家起步：课题比较优化

将理论与现代科技或生活结合的另一个重要方法便是让学生积极地投入实践活动中。作为一门实验科学，生命科学的实践活动非常多样，其中最为基础的就是实验。很显然，实验是将知识和应用联系在一起的最直接的方式。随着“课题探究”教学的提出与实施，传统的生物教学面临严峻的挑战［14］。关于中美教材实验部分的比较分析，前文已有详尽分析，此处不再赘述。接下来讨论比实验更加强化应用且训练思维的部分——中美高中生命科学教材中的课题比较。

上海版《生命科学（拓展型课程）》中，加入了“小课题”一项。这一部分在前文已有详细介绍。从表面上看，这一部分是“小课题”，但本质上，这些都是“大实验”。这些相较于实验部分更加复杂的实验尽管没有详尽的实验过程，却依然在内容中有一些关于实验过程的“提示”。因而，它们同实验的本质区别不大。但较普通实验要求不同的是，实验仅需完成传统实验报告，但小课题的报告是大量留白的论文式报告，相当于小论文。尽管在过程上有比较详尽的提示，但并未规定结果的格式，也未提示任何讨论或分析的方向，仍需学生在报告中自主撰写实验过程。因此，“小课题”与普通实验相比，更能令学生自主发挥。可以说，“小课题”是帮助学生利用所学解决实际问题的最直接的训练。但由于实验过程、结果与分析的提示比较翔实，所以教材对于学生的自主探究能力的训练强度不够。同时，本册的四个小课题或多或少地呈现出研究性——但和日常生活或是科技前沿联系不大。如果要求高中生命科学实验室研究学科前沿，确实有点强人所难。然而，和日常生活的联系，应当是高中学生课题可以关注的部分。所幸“小课题”并非得到了结论就结题，结论具备衍生性，学生可以进一步利用所得结论诠释生活中的许多现象并设计更多的后续实验。因而，笔者认为“小课题”本身作为基础训练，起到了一定的“抛砖引玉”的作用。教材最后要求学生探索自己感兴趣的生命科学现象，发挥自己所学到的文献调研以及科学研究技能，进行自己的小课题研究。当然，学生自己的小课题，应用性显然更强，整个过程也是学生主观能动性的完整体现。本册作为高中生命科学前三册的进阶，的确在培养学生知识应用和科研思维上有了很大的提升。

相较于中国教材，美国教材的课题数量多，类目杂。而这些课题，已完全不能用“小课题”来形容。有的课题非常简单，极为短小精悍，仅涉及简单的调查研究以形成总结，另外一些课题则完全可以用“巨制”来形容。就培生版《生物学》本身，由探究所带来的深层理解（Deepen understanding through INQUIRY）就是其一大特色。其中，Skills Labs、Forensics Labs、Real-World Labs以及Design Your Own Labs都是强化这一教学目标的栏目。尤其是后两者，直接将知识应用与整章节的中心Big Idea有机结合起来，同时又带动学生探究性思维的训练。Real-World Labs系以知识联系生活的实验，并不需要在实验室中完成，其取材都来自于日常生活，或者它要解释的现象就是生活中常见的现象。譬如一些植物生理实验、真菌培养实验等，都可以从生活中就地取材。然而，这些实验所要完成的实验报告或者小论文却要求甚高，并不会因为从生活中取材而降低它本身的“格调”。研究依然是研究，那么报告或者小论文是免不了的。当然，撰写论文的时候可以翻阅教材最后的附录，具体的要求与方法都可以参阅得到。那么所谓的“大课题”又在哪儿呢？那便是Design Your Own Labs。可以看到，教材仍将这些实质上的课题命名为“实验”，强调了生命科学是一门实验性科学的本质——一切研究都要以实验为基础。Design Your Own Labs，实际上就是让学生围绕着一个主题，自行设计实验。与小课题不同的是，这个部分并不详细提示实验方法，而是给出主题以及一些模糊的原理，让学生自行调阅资料或者借助于网络设计实验步骤，进行实验操作，分析结果，得出研究的结论。这类课题的开放性程度非常高，需要学生具备强大的探究性思维，也是教材已经完成了大量的实验培训以及科研技能培训（位于教材的附录，一般需要学生自行学习、理解）以后的总考核。学有余力或者有志于科学研究的学生可以得到试水起航的机会，而对科学研究兴趣不大的学生可以通过这样的机会与其他同学合作（一般美国教材中的课题都需要学生分组合作完成），提高自己团队合作能力以及责任感。培生版《生物学》比较注重“Understanding by design”，在学生设计（不仅仅是小课题）的时候，对于知识的掌握就更加深刻了（图3-17）。(www.xing528.com)

图3-17　培生版《生物学》Understanding by design栏目［1］

在此需要再度强调的是，小课题并不仅仅是对于学生科研技能、探究性思维的训练，更重要的还是为学生以后的社会生活打下基础。在美国学制下，学生完全可以在下午放学以后的自由时间以小组为单位完成课堂要求的小课题，并按照教材的提示撰写小论文提交。课题的结果并不关键，但学生在这个过程中得到的训练则相当重要。当然，中国的课时安排并不如美国那么轻松，在略显紧张的时间内完成至少四次小课题的设计、实验与论文撰写，对中国学生的考验极大。必须强调的是，中国学生的课余时间并不宽松，精力也相对分散，不可能集中在一门课程上。因此，中国学生挑战小课题的难度较美国学生大得多。如果能够很好地完成课题，那也是对学生能力的肯定。回到教材这个主题，教材之于教学，是最为坚实的刚性支持。美国教材在小课题方面提供的支持很显然优于中国教材——课题更多样，引导更全面。对于有志于从事生命科学研究的学生而言，美国教材是实施小课题的更优选择。而中国教材尽管精简，但该有的基础训练一样不少——“麻雀虽小，五脏俱全”，和大学的应用深度上拉开差距，把更多的高阶训练放在大学，同时夯实了学生的生命科学基础，不失为中国高中生命科学教材的一大特色。然而过于泾渭分明也有可能造成大学与高中学习的脱节，较少的主观能动性培养又有可能造成学生一时半会无法接受那么大量的新知识，因此，中国教材的后续改进仍属必要。