生物学学科核心素养：从内涵认识到课堂实践

2020-05-11王飞郝雪岳文果

现代基础教育研究 2020年1期

王飞郝雪岳文果

摘要：生物学学科核心素养要想真正落实到实践层面，必须首先深刻认识其内涵。基于内涵认识，以发展学生生物学核心素养为目的设置教学目标，以帮助学生建构大概念为目的设置教学内容，以合作探究等活动组织课堂教学，以多样化的评价方式进行教学评价等，是生物学学科核心素养从理论认识到课堂实践的具体途径。

关键词：三维目标;生物学学科核心素养;内涵剖析;课堂实践

伴随着《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“课程标准”）的颁布，对于生物学学科核心素养的探讨已成为焦点。关于生物学学科核心素养的理论和实践探讨不时见于各类刊物，以生物学学科核心素养为主题的听评课活动和教研活动也经常出现于学校。这些理论探讨与教学活动，带给我们直观的印象是：教师已经认可并理解了生物学学科核心素养的深层次内涵，并能够在课堂实践中较好地落实生物学学科核心素养。而实际情况真的是这样吗？我们不妨追问一下：从“三维目标”到“生物学学科核心素养”，发生了哪些变化？二者之间的关系是什么？生物学学科核心素养中的“价值观念、关键能力、必备品格”是什么？“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”的内涵如何理解？如何基于生物学学科核心素养设计与组织课堂教学？如何在发展学生生物学学科核心素养的同时保证教学成绩？以上这些问题如果不能够回答，就说明对生物学学科核心素养的理解和认识还不够深刻，如此，又如何能够在课堂教学实践中落实生物学学科核心素养？

一、传承与超越：从“三维目标”到“生物学学科核心素养”

“核心素养”是对“三维目标”的传承与超越。传承之处体现在“内涵”上。作为核心素养构成的“关键能力”和“必备品格”，实际上是“三维目标”的提炼和整合，把“知识、技能和过程、方法”提炼为“能力”，把“情感态度价值观”提炼为“品格”。[1]超越之处体现在“价值取向”上。“三维目标”缺乏对学生内在的、持久的关键品格的关注，并未直接回答“全面发展的学生”是什么样的，而“核心素养”从人本的角度清晰地描述和界定了教学的人本目标和实现目标的活动统一性，更能体现“以人为本”的教育思想[2]，紧紧围绕“面向未来应该培养什么样的人”这一问题，不仅回答了教育要培养全面发展之人，也回答了全面发展之人是什么样的。[3]

具体到生物学课程中，“生物学学科核心素养”是对“三维目标”的超越与升华，“三维目标”是“生物学学科核心素养”形成的要素和途径。“生物学学科核心素养”是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现，把“三维目标”中的“知识、能力”提炼为“关键能力”，把“情感态度与价值观”提炼为“必备品格和价值观念”。同时，“生物学学科核心素养”将“以人为本”的教育思想引入生物学课程的培养体系中来，回答了“面向未来生物学课程应该培养什么样的人”这一生物学课程的价值目标，即“学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力”。[4]

既然“生物学学科核心素养”是对“三维目标”的超越与升华，那么“生物学学科核心素养”中的“价值观念、关键能力、必备品格”显然不是单一的“知识、能力、情感态度与价值观”能表现出来的，而是三者的有机整合。由于生物学研究对象的特殊性，使得生物学课程所要引导学生建立的价值观念、必备品格、关键能力应建立在这些特殊性的基础之上。生物学课程所要引导学生建立的价值观念，应该建立在对生物界、生物学以及对生命本质认识的基础上，形成对生物界、生物科学技术、生命的正确价值判断，这一价值判断将在解决与生物学有关的问题和日常生活决策等过程中显现出指导作用。[5]如，学生在学习了“生物与环境相适应”的内容之后，便会用“生物与环境相适应”的观点去解释生活中所见到的动物的形态、特征、行为等，而且见识得越多，解释得越合理，便会进一步加深该“价值观念”。生物学课程所要引导学生形成的必备品格和关键能力，应该包含以科学精神、人文底蕴为依托的良好品格，包括能够以生物学思想观念为指导，以探究能力为基础，运用科学思维方法探索生命世界、解决与生物学有关问题的能力。[5]如“嚴谨、求真、理性、持之以恒、关爱生命、崇尚健康文明”等必备品格，以及“科学探究、批判质疑、勇于创新”等关键能力。

二、内涵认识：生物学学科核心素养的构成维度分析

课程标准在强调生物学课程要帮助学生建立和发展价值观念、必备品格、关键能力的同时，进一步凝练了生物学学科核心素养的内涵，具体包括“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”四个方面。

1生命观念

生命观念是独具生物学学科特点的要素，是生物学学科核心素养的标志和关键。[6]生命观念是最能够区别生物学与其他学科育人价值的核心素养要素，是最能够反映和衡量学生是否受到良好生物学教育的标尺。

由课程标准对于生命观念的定义可知：首先，生命观念不是具体的知识，更不是具体的生命现象和生物学事实，而是在对生命现象、生物学事实等认识的基础上，经过概括、解释、抽象、实证之后所形成的观点、意识、观念和思想方法。其次，生命观念也不等同于生物学概念，而是“在较好地理解生物学概念的基础上形成的”。[4]相对于生物学概念而言，生命观念更加上位。如，必修模块概念4“生物的多样性和适应性是进化的结果”，具体描述了“地球上的现存物种丰富多样，它们来自共同祖先”“变异、选择和隔离可导致新物种形成”“现代生物进化论”“适应是自然选择的结果”等内容，目的是要帮助学生建立“进化与适应观”这一生命观念。然而要建立“进化与适应观”，不仅需要学生学习和掌握“生物的多样性和适应性是自然选择的结果”，还需要“遗传和变异”“生物与环境”等相关概念的辅助和支撑。因此，生命观念的建立要以生命现象、生物学事实、生物学概念的学习为基础。

2科学思维

从科学思维的心理学特点来看，科学思维是人对自然界中客观事物的认识动机、认识行为、认知方式、认知品质的反映，具体包括：崇尚真知，认同科学知识、原理和方法在解决问题中的作用（认知动机）;尊重事实和证据，以事实和证据作为科学思维的起点（认知行为）;正确的逻辑分析，运用科学的思维方法认识事物及事物之间的联系（认知方式）;质疑和批判，创造性地提出观点、方法，以解决具体的问题（认知品质）。[7]据此对课程标准中给出的“科学思维”的定义进行梳理，可以发现：生物学学科核心素养中的科学思维基本涵盖了认知动机、认知行为、认知方式、认知品质等基本特征，具体包括“崇尚严谨和务实的求知态度”的“认知动机”，“尊重生物学事实、证据”的“认知行为”，“运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等科学的思维方法认识生物学现象、生物学事实并解决生物学社会议题等”的“认知方式”，以及“质疑、批判、创造性地提出生物学观点、方法，以解决具体的生物学问题”的“认知品质”。四者之间是一个逐级提升的过程。

要想将科学思维落实到教学实践层面，不仅要从动机、行为、方式、品质等方面来培养，教师还需从具体科学思维方法的习得展开。课程标准指出：“学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳和概括、演绎和推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视和论证生物学社会议题。”[4]这里的“归纳、概括、演绎、推理、模型、建模、批判、创造”便是具体的科学思维方法，教师可以从这些具体的科学思维方法入手，实现对学生科学思维的培养。如，由对鸟类、鱼类、哺乳类等动物地观察总结出不同类群动物的形态特征，训练学生归纳和概括的科学思维方法;由某一种群的行为特征推断出该种群中某一个体的行为特征，训练学生演绎和推理的科学思维方法;在观察细胞结构、DNA分子结构的基础上，让学生制作细胞结构模型、DNA双螺旋结构模型，训练学生模型和建模的科学思维方法;由探究“酵母菌细胞呼吸的方式”实验，让学生大胆质疑，设计更加合理的实验方案，训练学生的批判性思维、创新性思维。当然，课程标准中所列举的科学思维方法并不能涵盖生物学中所有的科学思维方法，教师还应关注“比较、类比、观察、实验、直觉、想象、联想”等思维方法，以及系统性思维、辩证性思维、形式逻辑思维、数理逻辑思维等在生物学课程中的具体表现。[8]

3科学探究

由课程标准对于科学探究的定义可知，科学探究主要指向“探究能力”的提升，具体包括探究的思路方法，实践能力、合作能力、创新能力等关键能力，以及探究精神、科学态度、团队精神、创新精神等必备品格。[5]这与我国历来生物学课程标准中关于“科学探究”的描述和追求是一脉相承的。然而，课程标准并未对科学探究活动的步骤进行过多的阐述与说明，未用过多篇幅来阐述科学探究包括提出问题、做出假设、制订计划、实施计划、得出结论和表达、交流等过程和步骤。由此可见，经过上一轮课程改革的洗礼，人们对于“科学探究”的认识已经开始从“关注步骤与方法”逐渐向“关注科学探究的本质”过渡。如，“问题性、建构性、思维性、合作性是科学探究最本质的特征”[9];“科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素”。[10]

4社会责任

对于社会责任的理解不能简单地停留在情感层面，还应该重视其中所蕴含的认知、能力因素。从教育教学的角度来看，“社会责任”是要形成学生积极承担社会责任或帮助他人的心理品质，是为了成就学生、保障学生幸福生活的核心素养，并在此基础上为形成社会和谐、民族兴盛、良好风尚等提供保障。从社会责任的构成维度来看，包括社会责任认知、社会责任情感、社會责任能力三个方面。[11]结合课程标准进行梳理发现：社会责任认知主要指“生物学”的知识、方法;社会责任情感主要指“造福人类”“绿水青山就是金山银山”“关爱生命”“崇尚健康文明”“生态意识”等态度、理念和价值观念;社会责任能力主要指“关注社会议题”“参与个人和社会事务”“解决现实生活问题”“主动向他人宣传关爱生命的观念和知识”“参与环境保护实践”“成为健康中国的促进者和实践者”的能力与担当。教师要在生物学知识学习的基础上，充分调动学生的情感和积极性，并将其转化成学生对个人、群体、国家、社会乃至全球、全人类的能力和责任担当。

5四个维度之间的关系

生物学学科核心素养是一个统一的整体，需要明确四个维度之间的关系。目前对于生物学学科核心素养四个维度之间的关系，表述较为贴切的是“类似于四面体的立体关系”。[5][12]其中，“生命观念”居于突出的位置，关联和体现其他三个素养;“科学思维”是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分;“科学探究”与“生命观念”密切相关，是科学思维形成的重要途径;“社会责任”是“生命观念、科学思维、科学探究”的外在表现，同时对于价值观念、思维、方法等的形成具有积极的意义。然而，“类似于四面体的立体关系”并不能完全体现生物学学科核心素养四个构成维度之间的关系，应尝试用更加复杂的结构来体现。如，可借用生物学中“蛋白质的结构”来表示四者之间的关系。假如，将“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”分别看成一条肽链，首先四者各自在内部通过“折叠”“缠绕”“转角”等形成“二级结构”，然后四者之间进一步“盘曲”“折迭”并通过“次级键”相互连接，形成多维的、立体的“三级结构”，乃至更高级的结构。

三、课堂实践：基于生物学学科核心素养的教学设计与组织

1以发展学生核心素养为目的设置教学目标

以发展学生核心素养为目的设置教学目标，可借鉴和延续三维目标中一些好的做法，如用具体的行为动词来体现教学目标的可操作性，这也是“生物学学科核心素养”与“三维目标”一脉相承的表现。从已发表的教学论文来看，既有“知识目标、能力目标、情感态度价值观目标”的“三维目标”表述方式，又有“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”的“核心素养”表述方式。

除了教学目标的表述之外，教师在基于生物学学科核心素养进行课堂教学目标的设置时，还应注意以下几个方面：尽可能地关注学生大概念和知识结构的学习目标达成;关注以学生生物学科学思维方法训练为目的的教学目标设置，以便进一步培养学生的科学思维;注重能够体现科学探究本质特征的探究活动设计，让学生在主动参与和实践中提升科学探究能力;关注知识、能力与现实生活中的生物学问题、现象之间的联系，通过解决具体的生物学问题培养学生的社会责任感。以“细胞的癌变”一课为例，教师可基于生物学学科核心素养，设置如下教学目标：（1）通过播放癌症患者及其化疗后的图片，了解细胞癌变对人体造成的不良后果，感受生命的脆弱，关注生命与健康;（2）通过引入“海拉细胞”相关资料与图片，认识癌细胞的主要特征，感受细胞癌变后与正常细胞的不同;（3）通过查阅与分析资料，明确哪些物质能够致癌、致癌因子的种类及致癌机理，正确认识细胞癌变及其机理;（4）通过小组讨论、角色扮演等活动，感受不健康的生活方式诱发细胞癌变的过程，从而养成积极的生活态度，关爱生命，选择健康的生活方式。

2以帮助学生建构大概念为目的组织教学内容

学科核心素养背景下的生物学教学以大概念为依托，目的在于帮助学生建立生物学知识结构和体系。课程标准以“内容聚焦大概念”为基本理念，课程内容的设计围绕着若干大概念展开。同时，在大概念之下又逐级设置了重要概念、次位概念，建构出了课程内容体系。[13]因此，以帮助学生建构大概念为目的，教师在组织教学内容时，要有单元整体思维，从教学单元设计的高度对教学内容进行整合。如，教师在进行模块1中“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”重要概念的教学时，可以将“细胞的物质组成”作为一个单元，同时整合模块2中“概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息”的内容，将蛋白质与DNA的结构和功能同步教学、相互比较，从而使学生形成生命观念，为阐明细胞核的功能、解释ATP的结构和描述有丝分裂等内容奠定基础。[14]当然，教师要对教学内容进行整合，需要对不同模块中的课程知识结构进行分析，根据学期的教学设计做好模块中不同单元教学内容的分析，梳理生物学大概念、重要概念、次位概念等在单元中的分布和逻辑结构，同时还需结合课程标准、教材、学情等科学地组织教学内容。如，在新授课中，教材一般会按照学习单元来设计，因此教师不需要做大的改动，适当微调前后章节的教学顺序即可;在复习课中，教师可以以专题的形式对教材中的学习单元、章节顺序等进行较大幅度的调整。

3以合作探究等活动组织课堂教学

创造机会，多组织学生主动学习的探究活动，是落实核心素养的关键。因为从编写思路上来看，课程标准继续保持了“以探究为标志的主动学习方式”，将学生的生活经验、问题解决、工程设计、讨论决策、动手实践等教学建议贯穿课程内容之中，期待学生的主动学习。[15]以凸显生物学学科核心素养的合作探究活动还包括多种模式，如问题模式、图解模式、图表模式、实验模式、多媒体网络模式等[20]，教师应结合具体的教学内容和学生情况选择性设置。

首先，教师应充分认识到探究不等同于动手实践，单纯“照方抓药”的动手操作并非探究;探究也不等同于小组合作。探究活动更重要的是体现解决问题、分析问题、设计方案、实施方案、分析结论等思维过程。其次，“探究活动要深入到何种程度”“探究活动中教师是否应该参与”，也是教师在进行探究活动设计时经常纠结的问题。其实，根据“是否包括问题、证据、解释、评价、表达五个完整的基本特征”，可将探究活动分为完全探究和部分探究;根据教师和学习材料在探究活动中对学生行为指导的多少，可将探究活动分为指导型探究和开放型探究。而研究表明，完全探究、部分探究、指导型探究、开放型探究对提高学生的科学素养都是必不可少的。[12]因此，对于课堂探究活动的“深度”和“教师参与度”问题，教师不必纠结，应使学生拥有参与各种类型探究活动的机会。

4以多样化的评价方式进行教学评价

首先，教师需要明确：生物学课程教学评价要以发展学生的生物学学科核心素养为根本，以生物学课程内容、学业质量标准为依据，来促进教师的教和学生的学。课程标准中给出了“学业质量水平”和“学科核心素养水平”划分层次，教师要以此为依据评价自身的教和学生的学。对于教师的教而言，该水平划分层次能够评价出教师教的“深度”和“广度”。如，科学探究素养“水平四”中要求学生“能够恰当选用并熟练运用工具展开观察”，而教师仅教会了学生“能够正确使用工具进行观察”的“水平二”层次，这反映出教师教的“深度”不够。又如，生物学学科核心素养要求从“生命观念、科学思维、科学探究、社会责任”四个方面对学生进行培养，而教师在教学过程中仅仅教会了学生生命观念的内容，这反映出教师教的“广度”不够。对于学生的学，同样可据此对学生当前所达到的“学业质量水平”和“学科核心素养水平”进行评价。

其次，在纸笔测验的基础上，应更加注重表现性评价。纸笔测验和表现性评价是基于生物学学科核心素养发展水平的两种主要评价形式，是教师了解学生学习状况、反馈教学信息、促进学生学习、提高教学质量的重要手段。教师要充分认识纸笔测验在教学评价中的重要作用，通过命制、精选、优化能够反映学生生物学学科核心素养的试卷和习题，在发展学生生物学学科核心素养的同时保证教学成绩，实现从“育分”到“育人”的转变。[17]以2018年全国高考理综II卷第29题为例，其既考查了学生生命观念层面的内容（“垂体能够分泌生长激素和促甲状腺激素”“生长激素和促甲状腺激素对于机体的生长发育具有重要作用”等生物学知识和概念），又考查了学生科学思维（“每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的體重”的统计数据的数理逻辑思维，以及对比、归纳、总结等思维方法），同时也考查了学生的科学探究能力（单一变量的设置、实验方案的设计能力、实验结果的分析能力等）。充分说明提高学生成绩与生物学学科核心素养培育之间并非矛盾关系，学生的核心素养在一定程度上是能够通过成绩反映出来的。此外，在纸笔测验的基础上要注重对学生进行表现性评价。如，将学生的实验报告、小论文、作业、课堂行为表现、参与热情和情感体验等收入“学生成长记录袋”中，作为衡量学习态度和能力的依据;设计能够引发学生表现其生物学核心素养的任务情境，对学生活动过程和成果进行任务性评价。[14]

此外，基于生物学学科核心素养的教学评价还应注意：在生命观念的维度上，淡化对“标准答案”的记忆和背诵，聚焦概念的理解和应用;在科学思维的维度上，注重对学生科学思维方法及其综合能力的考查与评价;在科学探究的维度上，注重对学生科学探究的方法、探究能力、合作能力、创新能力等的考查与评价;在社会责任的维度上，注重对学生情感、行为等的考查与评价。

参考文献：

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[9] 陈琴，庞丽娟.科学探究：本质、特征与过程的思考[J].教育科学，2005，（1）：1-5.

[10] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社， 2017：5.