生物学核心素养视域下生命观念的教学

王立刚

摘要 以重要概念为主题的单元式教学设计策略，以期为生物学核心素养视域下的生命观念教学提供实施路径。

关键词 生命观念 系统式思维 单元教学设计

中图分类号G633.91

文献标志码B

生物学学科核心素养的四个要素——生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，是教师开展课堂教学的总目标。生命观念是对生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是认识、理解生命本质的意识、观念和思想方法。因此，生命观念的建立既是评价学生生物学核心素养水平的首要依据，也是教师进行教学的第一靶向。下面将着重从生命观念的结构及其建立过程进行探讨，以期实现高中生物学课程在学生核心素养发展中独特的教育价值。

1 通过系统式思维范式，提炼生命观念

1.1 基于系统论认识生命本质，建构生命观念的内容体系

奥地利生物学家贝塔朗菲早在19世纪60年代就提出必须把有机体当做一个整体化系统来研究，也就是说系统是生命的存在形式。从内部看，生命系统内各要素的秩序形成其结构，生命系统内各要素有序的运动形成其功能;从外部看，生命系统与其所处的环境通过物质、能量和信息交流相互作用。生命观念就是对生命系统的存在、发展、变化以及各组分相互作用规律和本质的高度概括和抽象。因此，完全可以在系统论的指导下，通过系统式的思维建构生命观念的内容体系。

①生命系统的稳定存在观：稳定存在观是理解生命本质属性的基础，它回答了生命是什么、在哪里等问题。辩证唯物主义系统观认为自然界是以系统形式存在的有机整体，并且自然界是物质的，对于生命系统来说，生命同样是物质的，组成生物体的各种分子以特有的方式聚集产生了生命现象，生命系统的多样性和复杂性统一于生命的物质性。因此，从微观层面上来说，生物界组构层次是物质结构层次的一个特定片段，生命系统具备物质的广延性和客观实在性;从宏观层面上来说，生物界是以形态、结构多样的生物类群和千姿百态的生态系统的形式存在的，生命无法孤立存在，生物的生存依赖于环境，不同物种之间存在着复杂的关系，生物之间以及生物与环境之间通过相互作用形成相互联结的网络。

②生命系统的运行有序观：系统论认为系统的诸要素通过特定的组合方式和耦合关系逐渐走向有序的自组织状态，生命系统是一个典型的结构复杂且运行高度和谐、有序的系统。这种有序性一方面表现在空间上各个层次具有相对明确和稳定的顺序排列、立体分布和结合模式。例如，人体数万种不同的蛋白质各自具有特定的三维结构，而这种特定的结构是按照一级、二级、三级甚至四级结构的顺序形成的。另一方面，在时间上生命系统的生理和生化过程以及生物学行为表现出自动节律性和周期性。例如，细胞水平上的时间结构是细胞的生长、分裂、分化、衰老和凋亡。从混沌无序变为高度有序，生命系统时空结构的稳态运行依赖于结构、功能、能量和信息的相互影响与共同作用。

③生命系统的发展自适应观：系统论认为任何一个系统都有其产生、发展、消灭或转化过程，生命从无到有，渐进演化出各种组织、架构和程序，呈现出遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。基于系统科学的观点，当代科学家提出自复制、进化和自适应是生命的三个主要特征。自复制是生命系统发展的基础，进化是生命系统发展的过程，自适应是生命系统发展的结果。进化与遗传变异和环境变化密不可分，生物所产生的可遗传的变异，能否在繁衍过程中保存下来，取决于该变异对环境的适合度;生物又不是单纯的适应环境，它们所产生的变异，可能会影响环境的变化，导致生物与环境的共同进化，这就是遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一。自适应的本质就是不同层次生命系统各组分间相互作用、系统与环境相互作用，最终求得平衡。

生命观念由生命系统稳定存在观、运行有序观和发展自适应观三个观念群组成，每个观念群又包含若干“综合性”与“总体性”程度低一些的“观念”，而每个“观念”又包含不同方面的内容，这些内容是由具体的生物学事实或概念抽象而来，可以称之为“子观念”。按照观念群一观念一子观念的层级顺序就可以建立纲目式生命观念结构体系（表1）。

1.2 基于观念的思想性，发挥生命观念的教育价值

对于科学家而言，生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点;从课程教育层面来说，生命观念是生物学规律、原理和方法的集中，是科学本质观在自然界中的具体体现，生命观念在生物学教育方面具有无法替代的价值。

生物学知识往往给人以孤立和零散的印象，而生物学教育的目标并不是要呈现给学生一堆由事实和理论堆砌的知识，生命观念的重要价值就在于能够作为“桥梁”关联若干概念形成具有特定逻辑结构的概念网络。对学生来说，这样的网络更具意义和解释力。例如，可以以“物质和能量代谢”作为“核心”，以“结构和功能观、物质和能量观、稳态与平衡观”等作为“暗线”，将“光合作用、呼吸作用与物质循环和能量流动”等概念联系在一起，建构起一个关于“物质和能量”的认知体系（图1）。

生命观念的另一个重要作用就在于它能够作为探究生物学问题、理解生物学现象的思维工具。例如，教师可以在“结构与功能相适应”的观点指导下，解释神经系统结构特征形成的原因，是理解生命独特性和复杂性的一个很好的范例（图2）。

2 采用单元式教学设计，发展生命观念

单元式教学设计是一种介于课程与课时之间的中观层面的教学设计。单元教学设计统筹考虑学科知识的内在逻辑性和关联性，注重教学组织的整体化和系统化，突出学习过程的连贯性和进阶性，避免教师陷入“一叶障目不见泰山”的传统课时教学设计误区，培养学生从更全局、更宏观、更整体的角度把握知识的核心要素，建立知识体系，回归科学本质，建立生命观念。

2.1 围绕重要概念建构教学单元

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》在内容要求上采用了大概念一重要概念一次位概念的命题式和层级式陈述方式。次位概念是基于若干生物学事实形成的较为具体的概念，若干次位概念支撑的基础上形成较为上位的重要概念，在重要概念的基础上形成大概念。生物学大概念是生物學知识的精髓，凸显大概念的优先性和主体性，实现教学内容的精益求精，有助于学生实现对大概念的深度理解，为建构子观念、凝练生命观念奠定坚实的基础（图3）。

通过分析课程标准的内容要求和不同层级概念之间的关系，不难发现，重要概念的建立是实现大概念建立的核心环节，重要概念统领下的内容具有内在的逻辑联系，其具体内容的教学（课时教学）构成了一个有机的、系统的教学过程，因此，完全可以以重要概念为主题建构教学单元。

2.2 立足“情境一问题一探究一应用”主线设计教学单元

生物学概念的教学是有章可循的，朱正威先生认为科学概念的形成需要以生物学事实作为支撑，关键环节是善于帮助学生分析、综合、抽象与概括，最后还要关注概念的正确表述，另外，科学概念的掌握应体现在运用中。基于此观点，教师可以“隋境一问题一探究一应用”为主线设计单元教学，实现学生对概念的深度理解和拓展应用，在此基础上内化概念为生命观念。

真实的生物学情境指向生物学概念的来源，通过呈现蕴含生物学原理或规律的典型的事实或现象，既使生物学教学变得鲜活灵动，又引发了学生头脑中“前概念”与此情景的思维冲突。随后，教师基于情景提出一系列具有连贯性和进阶性的聚焦次位概念的问题序列。再根据问题开展以学生亲身参与和获得直接反馈为本质特征的科学探究。需要强调的是，科学探究活动的类型是丰富多样的，根据问题情境和教学实际可以选择实验、资料搜集、分析和社会调查等多种形式的科学探究活动。最后，学生运用习得的概念解决现实生产生活中的生物学问题或错综复杂的社会性科学议题，不仅强化了概念在头脑中保留和应用的时间，而且也培育了社会责任。下面以重要概念“植物生命活动受到多种因素的调节，其中最重要的是植物激素的调节”的教学为例，介绍这一主线在绘就教学蓝图上的应用（表2）。

3 反思与展望

以生命观念为宗旨的生物学教与学更加注重反应科学本质的教学策略和以探究性学习为代表的主动学习方式。经过一系列的主动学习活动后，学生能够深入并且持续保持对学科大概念的理解，从而自发建立一套更加具有解释力的生命观念体系。对于教师来说，让生命观念“落地生根”，道阻且长，行则将至。教师既需要密切关注国际科学教育的研究成果，又需要探索基于本土的适切性强的教学方式;既需要研读课程标准做好教学的项层规划，又需要加强单元和课时教学设计;既需要注重科学素养的达成，又不能忽视优秀文化和主流价值观的传承。