1、内 容 提 要本书在实践使用的基础上，对中美理科相关教材做了比较研究，着重从教材的知识体系和编写结构、实验、训练系统、支撑系统等方面进行了对比分析。本书在比较研究中将重点放在教材的现代性和创新精神的培养两个方面，这与现代教育的发展趋势贴合，也是我国教材改革对于人才培养应该关注的重点。本书提供了详实的教学案例比较研究。希望能够为我国当前或今后一段时间中学理科教材编写、修改、完善、提升，提供更好的内容参照与思想观念上的变革，进一步提升我国理科教材在育人方面的核心竞争力。摇 摇 图书在版编目（悦陨孕）数据 中美中学理科教材比较研究援高中卷 辕 唐盛昌主编援上海：上海科学技术出版社，援（援 重印）陨杂
2、月晕 中 唐 高中 理科（教育）教材 对比研究 中国、美国 援郧援 中国版本图书馆 悦陨孕 数据核字（）第 号责任编辑摇 杨铮园摇 王韩欢中美中学理科教材比较研究摇 高中卷主编摇 唐盛昌执行主编摇 马摇 峰上海世纪出版（集团）有限公司上 海 科 学 技 术 出 版 社出版、发行（上海钦州南路 号 邮政编码 憎憎憎援泽泽贼责援糟灶）苏州望电印刷有限公司印刷开本 辕 印张 援字数 千字 年 月第 版 年 月第 次印刷陨杂月晕 辕 郧定价：援 元本书如有缺页、错装或坏损等严重质量问题，请向工厂联系调换摇 摇 摇 摇 摇总 序摇 摇未来学校教育面临三大挑战。首先，以学科教学为核心的课程体系正在被打破。
3、从国际教育发展趋势来看，以往所有学生都必须学习的、基本相同的学科教学内容正在被改变，一种更适合人和社会发展的新课程架构正在逐渐形成。其次，让学生学会借用外脑。真实世界的问题都是不确定的，学习能力越强，使用工具的水平越高，应对不确定性的层次就越高，综合实力就越强。最后，学校围墙将进一步被打破。学校需要从自身与外界的连接中重新审视学校教育，才能重塑学校教育。面临未来的挑战，各国都在紧锣密鼓地进行着教育改革。而在学科教育内容领域，数学、科学、工程教育是各国基础教育改革关注最多、变化最大、发展最快的领域。在这些领域，中国的基础教育还有很大的提升空间，因此其他国家提出的一系列思想、举措与办法需要我们认真
4、思考。在借鉴与改造中，我们应该进一步发挥自身的优势，才能形成我国课程教材内容的核心竞争力。为此，我主持了上海市哲学社会学科教育学课题 基于实践使用的中美中学理科教材比较研究，力求借助上海中学国际部的教育教学实践这一载体，分析美国理科教材中有哪些核心元素，从中获得一些能为我国初、高中理科教材改革与使用的启迪。圆 摇 摇 摇 摇不同国家对于未来学校教育挑战的思考，在很大程度上反映在教材中，特别是基础教育阶段数学、科学、工程领域的教材中。教材作为教育理念、课程标准与学生之间衔接的重要桥梁，还直接决定着教师的教与学生的学。美国自 员怨怨远 年颁布第一部科学课程标准以来，随着社会的变革及对科学教育认识的
5、不断深入，圆园员员 年又发布了运员圆 科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念（以下简称 科学教育框架），展现了科学教育的新愿景，为我国科学教育改革提供了值得研究的文本。因此，对中美理科教材进行基于实践使用的比较，有利于从实践层面思考如何推进我国教材改革，以及在今后的实践中匹配相应的实施条件，可以更好地彰显我国理科教材的育人优势与育人活力。上海中学国际部自 员怨怨猿 年建立以来，有选择地引进、使用美国课程教材以及国际文凭课程等课程，已经实施 圆园 多年，并获得了多项国际认证。国际部以有选择地使用美国教材为主进行授课，涉及年级从 员 年级至 员圆 年级。在国际部实践的基础上，学校将美国理科教材中
6、值得参考的元素改造、整合进入本部学生教学中，丰富了学校拔尖创新人才早期培育的校本课程与教材建设。通过多年的实践，学校对两国教材的核心理念与实施要求等有了更深刻的比较与认识。上海市教育委员会批准设立的“上海市基础教育国际课程比较研究所”作为国际课程比较研究的智库，承担着大量国际课程与教材的比较研究项目，并出版过高中国际课程的实践与研究 丛书七卷本：总论卷、数学卷、物理卷、化学卷、生物卷、经济卷、信息科技卷，在我国高中国际课程的实践与研究领域产生了积极的反响。这些有利条件及长期的研究积累，为我们开展基于实践使用的中美理科教材比较研究，提供了良好的基础以及立足于一线教学实践的独特研究视角。作为上海市
7、教育科学 圆园员猿 年度重点课题（课题批准号为 粤员猿圆员）、上海市哲学社会科学规划教育学项目 基于实践使用的中美中学理科教材比较研究 的终期成果，我们组织课题组成员编写了 中美中学理科教材比较研究摇 初中卷 与 中美中学理科教材比较研究摇 高中卷 两本书稿。初中卷选择了中美初中（美国为 缘耀愿 年级）的数学教材、科学（含物理、化学、生命科学、地理）教材进行比较。考虑到之前我们已经出版的 高中国际课程实践与研究摇 数学卷，已经对中美高中数学教材进行过详细比较，因此在此次编写过程中，中美中学理科教材比较研究摇 高中卷 主要选择了中美高中（美国为 怨耀员圆 年级）的物理、化学、生命科学教材进行比较
8、。不同于理论工作者对国外引入教材的“纯文本”解读，本书对中美理科相关教材猿 摇 摇 摇 摇的比较研究，是建立在实践使用的基础上进行的，并着重从教材的知识体系和编写结构、实验、训练系统、支撑系统等方面进行了对比分析。美国提出的 圆员 世纪技能中包含了三个领域：学生的批判、探究与创新能力，数字技术的掌握、应用能力，各类文化、社会适应和实践能力。在中学教育阶段培育学生的上述能力非常重要。这次编写的两本书稿，在比较研究中将重点放在教材的现代性和创新精神的培养两个方面，这与现代教育的发展趋势贴合，也是我国教材改革应该关注的重点。参与这两本书稿的编写人员均为有着丰富国际课程与本土课程教学经验的一线教师及管
9、理人员，因此提供了详实的教学案例比较研究素材。我们希望能够为中国当前或今后一段时间中学理科教材编写、修改、完善、提升，提供更好的内容参照与思想观念上的变革，进一步提升我国理科教材在育人方面的核心竞争力。需要指出的是，由于时间仓促，研究过程中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。!#$%&()*+,-./001!23451!#!#$6#78摇 摇 摇 摇 摇序93*+:;?摇 摇、A(93*+:;B+CD EF()93*+:;GH员过去的半个多世纪，无论是世界，还是中国，都经历了天翻地覆的变化。作为社会子系统的教育，自然也在变革中寻求着其自身的出路。科学课程，科学教育中至关重要的一个环节，也在悄然地
10、进行着范式革命。以史为鉴，可以知兴替。对国际的科学课程改革，我们必须要冷静地吸取其经验。别人的经验与教训对自身必定有积极的意义。我国的科学课程改革，也在经历重大的转型。因此，认真反思三次重大的科学课程改革将会深化我们对科学教育改革理念的认识，使我国新世纪的科学课程改革朝着更有利的方向健康地发展。摇 摇 员援 第一次国际科学课程改革苏联于 员怨缘苑 年发射了第一颗人造卫星，在很大程度上刺激了美国人。美国人开始感到危机的存在，呼吁教育改革的声音一浪高过一浪。于是，一场声势浩大的科学教育改革正式展开，史称“第一次科学课程改革”。这场轰轰烈烈的科学课程改革是由美国精英阶层中的科学家们所主持的。在 圆园
11、 世纪 缘园 年代末至 远园 年代，以布鲁纳结构主义为理论基础的一系列科学课程纷纷登场。这圆 摇 摇 摇 摇些高深的科学课程包括：生物学科的“生物科学课程研究项目”（月蚤燥造燥早蚤糟葬造 杂糟蚤藻灶糟藻悦怎则则蚤糟怎造怎皂 杂贼怎凿赠，月杂悦杂），化学学科的“化学研究项目”（悦匀耘酝 杂贼怎凿赠），物理学科的“物理科学研究委员会项目”（孕澡赠泽蚤糟葬造 杂糟蚤藻灶糟藻 杂贼怎凿赠 悦燥皂皂蚤贼贼藻藻，孕杂杂悦）。以化学课程为例，“化学研究项目”的教材名为 化学 一门实验科学。它偏重化学实验，从实验引出化学法则；实验与讨论并存，在教学中主张发现式的学习方法。这套书的面世，改变了过去很长一段时间内
12、，美国化学教材基本稳定的局面，为推动美国的中学化学课程改革起了一定的积极作用。化学 一门实验科学 一书，是在布鲁纳结构主义课程理论影响下编写的。布鲁纳认为，任何学科都有一个基本的结构，这个结构具有内在的规律性，其外在的表现就是各种定义、原理和法则。使学生掌握学科的基本结构是整个教育过程的核心所在，所以课程设计与教材编写应该重视本学科的基本概念和原理，且应该由专家来承担这一重任。第一次科学课程改革，其课程的范式正是“学问中心课程”。随着时间的推移，第一次科学课程改革并没有使改革者的愿望得以实现。由于科学教材的理论性过强，对于一般水平的学生而言，理解存在很大的困难。有的学生甚至对科学有了抵触的情绪
13、。诚然，第一次科学课程改革给美国带来了可喜的变化 员怨远怨年阿波罗第一次登月成功，但这种以牺牲绝大部分学习者兴趣为代价的改革总体上并不能算成功。而美国 圆园 世纪 远园 年代的物理课程改革不仅在美国受到欢迎，还影响了全世界。英国理科女教师协会和理科教师协会在纳菲尔德财团的资助下，相继推出了纳菲尔德普通水平物理课程方案（栽澡藻 晕怎枣枣蚤藻造凿 韵鄄蕴藻增藻造 孕澡赠泽蚤糟泽 孕则燥躁藻糟贼）和高级水平物理课程方案（栽澡藻 晕怎枣枣蚤藻造凿 粤凿增葬灶糟藻凿 孕澡赠泽蚤糟泽 孕则燥躁藻糟贼），该方案具有强烈的科学主义倾向以及利用科学方法进行训练和探究活动的浓厚色彩。“生物科学课程研究项目”是美国
14、生物科学研究所（粤皂藻则蚤糟葬灶 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣月蚤燥造燥早蚤糟葬造 杂糟蚤藻灶糟藻）在 圆园 世纪 缘园 年代末，为改进高中生物教育而推动的生物课程。该项目的成员均为著名的生物学者与生物教育学者。在 圆园 世纪 远园 年代初期，“生物科学课程研究项目”出版了三套适用于高中阶段学生的生物教材，分别称为黄版（赠藻造造燥憎增藻则泽蚤燥灶）、绿版（早则藻藻灶 增藻则泽蚤燥灶）和蓝版（遭造怎藻 增藻则泽蚤燥灶）。黄版教材的内容是以生物个体为出发点，从个体生命的本质和共同性（怎灶蚤贼赠）说起，再讨论生命的多样性（凿蚤增藻则泽蚤贼赠），最后论及生物之间的相互作用及生物的遗传、发育与演化。就组织结
15、构而言，黄版教材是比较传统的课程组织形态。绿版教材的内容则是以生态学为主轴来学习生物科猿 摇 摇 摇 摇学，由生物个体与种群（责燥责怎造葬贼蚤燥灶）的关系为出发点，探讨生态群落（糟燥皂皂怎灶蚤贼赠）和生态系统（藻糟燥泽赠泽贼藻皂）的结构以及物质和能量的流转。蓝版教材则以分子和个体为出发点，经由对生命与环境的相互作用的探讨，了解生命的本质及其延续的机制，并用分子与生理的观点加以诠释。虽然“生物科学课程研究项目”出版了三种不同形态的高中生物教材，不过三种教材的课程理念与概念纲领是相同的。这一时期的国际课程改革对全世界的基础科学教育产生了深刻的影响。这些影响包括以下三个方面。其一，物理和化学内容的现
16、代化。圆园 世纪上半叶，物理和化学领域取得了巨大成就。通过课程改革，这些新的理论被纳入物理和化学教材中，从而减少或删除了中学科学课程中大量陈旧的教学内容。例如，物理课程不再强调基础热学、声学和静电学，而更加注重波。在化学课程里，元素化学内容相对减少，而更加强调与化学键等有关的理论内容。其二，生物学作为一个统一的领域出现。圆园 世纪上半叶，生物学分为植物学、动物学和生理学，各个分支的教学内容互不关联，支离破碎。科学课程改革运动强化了生物学领域自身的独立存在性，并按照生态学原理、细胞的性质与功能、生物有机体的功能把各个不同的部分整合起来。经过改革，有些国家高中学生学习生物学的人数增加了很多。其三，注重探究和实验教学。圆园 世纪 缘园 年代中期以前，科学教学所用的教材大多是描述性的。科学是作为一堆联系松散的事实和基本原理教给学生的。科学课程改革显示，科学是一个实验的事业，学生通过学习科学获得科学探究的能力，并通过他们自己所做的这种探究学到科学知识。但这次国际课程改革的不足之处也是显而易见的。主要表现为削弱了对科学应用的重视程度。美国在 圆园 世纪上半叶的科学教育很重视科学技术与生产和生活的联