以学习分类学的视角看中学生物学核心素养

2020-07-14温亚付伟丽何英姿

课程教育研究 2020年21期

温亚付伟丽何英姿

【摘要】科学思维的内核是逻辑方法，科学探究的主要内容是科学探究思路和科学探究技能。科学思维和科学探究是生命观念形成的方法和途径，社会责任是在生命观念的支配下，运用科学思维和科学探究所进行的社会实践。以学习分类学的视角重视生物学核心素养，可看出中学生物学核心素养指向实践技能的形成。

【关键词】核心素养中学生物学习分类

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）21-0027-03

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出生物学核心素养的理念，并从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四方面阐述了课程内容的学业要求。为更好落实新课标要求，本文在探讨生物学核心素养目标内容之上，以学习分类学的相关理论为依据，对生物学核心素养目标进行再分类，并在此基础上对落实核心素养目标的教学进行探讨建议。

一、中学生物学核心素养目标

生命观念、科学思维、科学探究和社会责任各自的含义是什么？在这里，我们需要对各维度的目标内容进行讨论。

（一）生命观念

课标中指出，生命观念是对观察到的生命现象及其相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法[1]。这个描述中生命观念包括了生物学概念、生物学意识和生物学思想，生命观念与它们的关系如何？

辨证唯物主义认为，观念即思想，是人们在实践基础上思维活动的结果，即从感性认识上升到理性认识而形成的对客观事物及其本质的反映，是概念、判断、推理的体系[2]。可以看出，生物学概念是生命观念的基础，生命观念是生物学概念的上位概念。既然生命观念不等同于生物学概念，那生命观念具体指的是什么？就像有些专家认为的那样，生命观念具有模糊性，与生物学概念相比没有明显的界定[3]，这是由于生命观念是一种意识形态所决定的，生命观念产生于客观世界，是思维的产物，但生命观念又不仅仅只是客观生命世界的反映，它反作用于客观世界，生命观念的落脚点在于指导实践。生命观念界限的模糊性决定了其具有广泛的迁移性，是学生忘记所有生物学课本知识后所留下的最有价值的东西。课标中对生命观念的外延做了解释，即结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。

（二）科学思维

课标中对科学思维的描述是，尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。该描述中，科学思维包括了科学态度、科学思维能力和科学思维习惯。其中，科学思维能力主要是指运用科學思维方法的能力，科学思维方法是科学态度的体现形式，是科学思维习惯的主要内容。

依据科学思维加工材料的不同，可将科学思维分为科学抽象思维，科学形象思维和科学直觉思维。其中科学抽象思维是以科学概念为加工材料[4]，遵循一定的逻辑规则，来认识事物本质及其规律的过程，是科学思维的核心。在科学抽象中常用的逻辑方法有比较、分类、类比、归纳与演绎、分析与综合等[5]。科学思维的另一种形式——科学形象思维，则是思维主体借以图像等形象符号对感官获得的形象信息进行想象、联想、整合创造出来的具有代表性的新事物[6][7]。可见，形象思维的产物，如物理模型、数学模型等依然是科学抽象的产物。结合以上的描述，不难看出科学思维的内核应该是逻辑方法。

（三）科学探究

课标中指出，科学探究包括科学探究精神、科学探究基本思路和科学探究技能。科学探究思路是科学探究的一般工作程序，包括了观察、提出问题、设计方案、实施方案、结果分析与交流等步骤。科学探究技能是指提出科学问题的技能和解决科学问题的技能，其中解决科学问题的技能主要是指信息收集的方法和信息处理的方法两种[8]。在中学生物课程中，信息收集的方法主要有观察、测量、调查和实验等，信息处理的方法主要是逻辑方法和数学方法。科学探究基本思路是路径，为科学探究实践指出了大致方向，但在具体科学探究情境中，科学探究思路不尽相同，而科学探究技能是载着研究人员沿着探究路径达到探究彼岸的工具，在不同情境当中操作规则却有不变性。

（四）社会责任

课标中社会责任的主要内容是指，学生在学习完生物课程之后能够辨别迷信和伪科学，形成生态和环保的意识，能够崇尚健康的生活方式。社会责任内容包括了运用生物学知识处理人与自己、人与社会、人与自然的关系问题，是认知、情感和行为的统一。生命观念是社会责任认知层面的基础，科学思维和科学探究是社会责任能力层面的保障。科学需要通过社会责任行为来对社会产生积极影响，社会责任是科学回归生活的体现。

二、学习分类学理论及各理论之间的关系

学习分类学是研究人类学习类别，及不同学习类别的心理表征和发生过程的理论，有助于理解复杂教学目标情境中的目标种类。以下为几种重要的学习分类：

（一）加涅的学习结果分类

加涅依据学习结果，将学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度。如记忆DNA是指脱氧核糖核酸就属于言语信息学习。智慧技能是指运用概念和规则办事的能力，包括辨别、概念、规则和高级规则。如区分植物细胞和动物细胞，在诸多的化学结构式中识别出氨基酸分子结构式都属于智慧技能。规则是学习者在多种情境中一致运用若干概念之间关系的性能。如学习了氨基酸脱水缩合的方式后能够在多种情境中将三个以上的氨基酸分子连接成多肽链。而高级规则是若干简单规则组合而成的复杂规则，日常的问题解决和探究性学习都是运用高级规则办事的情境。

（二）奥苏伯尔的二维学习分类

奥苏伯尔曾依据学习进行的方式是接受的还是发现的，学习材料与学习者的原有知识关系，将学习进行了二维分类，并将有意义学习从简到繁分为符号表征学习、概念学习、命题学习、概念和命题的运用以及解决问题与创造。

（三）当代信息加工理论的学习结果分类

当代信息加工心理学将人类学习的结果分为两类，即陈述性知识和程序性知识。陈述性知识是用来回答“是什么”的知识。例如“DNA是主要的遗传物质”就是一种陈述性知识。程序性知识是用来回答“怎么办”的知识，日常所说的技能就是一种程序性知识，其心理表征形式是一系列“如果/那么”形式表示的规则。依据控制对象的不同，技能包括了按照某种程序完成身体协调任务的能力，也包括了按照某种规则完成智慧任务的能力。

（四）各理论之间的关系

虽然各家对学习类别的表述有所不同，但因描述对象的一致性，因此有着许多相通的地方。当代信息加工理论中的陈述性知识包括了加涅理论中的言语信息，奥苏伯尔理论中的表征学习。程序性知识则包括了加涅理论中的智慧技能、认知策略、动作技能，奥苏伯尔理论中的概念学习、命题学习、概念和命题的运用以及解决问题与创造。

现代认知心理学家将陈述性知识和程序性知识统称为“广义的知识”，并提出了广义知识学习阶段与分类模型[9]。在该模型中，广义学习过程分为三个阶段，即新知识习得、知识巩固和转化以及知识迁移和应用。在新知识习得阶段，程序性知识和陈述性知识有着相同的操作步骤。其不同点在于，知识巩固和转化阶段。对于陈述性知识而言，该阶段需要经过复述和精加工，对原有的命题网络进行修正重组，才可以使新知识在记忆中长时间的保存下来。而对于程序性知识而言，其最终目的是运用规则来办事，因此，该阶段需要经过练习才可以使程序性知识转变成办事的能力。

三、学习分类学视角下的生物学核心素养目标及教学启示

依据学习分类学的理论，可以对核心素养目标进行再分类，以明确各维度目标内容的实质，为落实核心素养目标的教学提供理论依据。

如前所述，科学思维的内核是逻辑方法，而逻辑方法是一类指导思维活动的规则。例如，科学归纳推理法中的穆勒五法就具有固定的判断规则。其中，求同法的规则是：如果几组关系中，考察现象相同，因素项有所不同，那么因素项中相同的因素就可能是考察现象的原因[10]。例如，格里菲思肺炎双球菌的转化实验中，向小鼠体内注射S型活细菌的实验组和向小鼠体内注入R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合液的实验组，结果都可以使小鼠死亡，并从小鼠体内分离出S型活细菌。两个实验组中相同的因素是“转化因子”，因此“转化因子”是决定细菌是否含有毒性的原因。由此可以看出，科学思维活动是思维按照一定规则完成思维判断的过程，科学思维是一项智慧技能，其学习过程需要遵循技能学习的一般规则。即技能的形成需要足够的训练才能使程序性知识转变成操作能力，对于智慧技能——科学思维来说，只有让学生亲历了思维过程，学生才可以习得科学思维能力，养成科学思维习惯。

对于教学来说，科学思维的养成需要遵循循序渐进和实践性原则。循序渐进原则是指科学思维训练内容须由低阶到高阶过渡，由单一方法训练到综合方法训练过渡。如在逻辑方法中，“比较”是其他逻辑方法的基础，因此可以利用引导学生观察实物、数据或图表中的共同点和差异点来提升学生的比较思维能力，从而为高阶思维——归纳与概括、演绎与推理的训练做准备。科学探究是多种思维方法并用的过程，例如孟德尔对分离现象原因的假说就是归纳一对相对性状杂交实验结果所提出的，并通过演绎法设计了一对相对性状的测交实验。单一思维方法训练是科学探究顺利开展的基础，可利用教材中技能訓练栏目进行单一技能训练，而后利用科学探究和科学史完成科学思维综合训练。

科学探究是特殊的问题解决学习，其过程需要运用多种技能，属于技能学习范畴。探究问题的提出、结果的分析需要逻辑方法，信息的收集需要观察、测量、调查、实验等具体的实操方法。如科学思维的训练一样，科学探究的教学同样需要遵循循序渐进和实践性原则。在以往的科学探究教学中，科学探究一般思路强调的多，而科学探究技能训练的少，从而造成学生会说科学探究，但不会做科学探究的情况，这与教师对科学探究的认识有关。明确科学探究是一项技能，而非陈述性知识，有助于改观科学探究的教学现状。

生命观念是基于生物学概念之上运用科学思维抽象所得的结果，在核心素养体系中作用于社会责任。生命观念的形成需要以生物学概念为单位进行科学思维和科学探究过程。在学习分类学的视域下，很难将生命观念归于哪项具体的学习领域，但就生命观念形成的结果和过程进行探讨，对生命观念的教学依然有意义。生命观念是生物学教学在认知领域的终极目标，对教学具有统筹作用，教学内容的安排需由生命观念入手，将生命观念分解为若干概念，依据概念概括程度的不同将概念逐级分解，再依据具体概念组织事实性材料，安排思维探究或实验探究活动帮助学生自己生成概念。

社会责任重在实践，受生命观念的支配，受科学思维和科学探究的制约，其动力来自个体的情感体验，是一种态度的学习。如在落实参与环境保护实践目标时，学生首先需要有“稳态与平衡”的观念，能够认识到生态系统中的各种成分相互影响，生态系统通过自身调节保持相对稳定的状态，但生态系统的自我调节能力有限。同时将生态系统和个体水平的生命系统进行类比，人体的任一器官出现故障均会影响人的生命活动，作为群体水平的生命系统也一样，各组分需要行使各自功能以确保生态系统的正常运行。通过类比同化，领悟到保护环境的重要性，从而产生行为动机，进而使学生能够主动参与环境保护的实践中。社会责任目标的落实，一方面是要以生命观念、科学思维和科学探究为基础。另一方面，由于社会责任是情感态度领域的学习，因此需要挖掘课程资源，丰富教学形式。

四、结语

以学习分类学视角看中学生物核心素养，不难发现，核心素养目标指向的是实践技能而非知识的简单记忆。这就要求教学需要遵循技能形成的一般规律来进行，改变以讲授为主的教学方式，重视思维实践和实验探究在实现核心素养目标中的作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]李庆臻.简明自然辩证法词典[M].济南：山东人民出版社，1986.

[3]谭永平.生物学学科核心素养：内涵、外延与整体性[J].课程·教材·教法，2018（8）：88.

[4]胡卫平，林崇德.青少年的科学思维能力研究[J].教育研究，2003（12）：20.

[5]吴成军.试论科学思维及其在生物学学科中的独特性[J].生物学教学，2018（11）：7-8.

[6]贺善侃.形象思维·抽象思维·科学认识[J].复旦学报（社会科学版），1998（4）：87-90.

[7]刘国建.论理论思维与科学思维[J].自然辩证法研究，2006（8）：105.

[8]王小燕.科学精神与科学方法[J].江西行政学院学报，2007（1）：70-71.

[9]皮连生.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，2011.