生物学核心素养的关键特征及其生成路径

　　摘要生物学核心素养是对以往“双基”“三维目标”的再次凝练和超越具有综合性、长期性和优先性的特点。生物学核心素养的发展要以学科知识作为载体。核心素养的发展是一个系统、长期的过程。教师需要根据核心素养的基本特点和学科内容特征统筹安排教学计划、科学设计教学活动通过将生物学知识转化生活实例、问题网络、学习活动、可视化知识表征实现核心素养的发展。

　　关键词核心素养关键特征生成路径学科教学知识

　　2016年《中国学生发展核心素养》框架发布将核心素养分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养具体细化为国家认同等十八个基本要点1。

　　在此框架基础上为了贯彻党的教育方针政策、落实立德树人根本任务《普通高中生物学课程标准2017年版》结合生物学课程的特点对生物学学科核心素养进行了凝练具体包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任为生物学课程改革深化和教育教学实践指明了方向2。核心素养的提出是社会发展对人才培养的必然需要它是教育目标的升华是对未来人才形象的刻画3。

　　生物学教育工作者需要认真学习生物学课程标准这一国家指导性教育纲领文件才能切实将发展学生核心素养付之于工作行动中。生物学教师在教育教学中需要认真考虑学生核心素养的发展进而将核心素养作为重要的课程、教学目标加以落实。

　　1核心素养发展具有不同以往教育目标的独特性

　　核心素养的提出不是对过去目标的简单否定而是对教育目标的进一步升级。生物学课程曾经以掌握“基本知识、基本技能”作为目标引领一线教学也曾经使用知识、能力、情感态度价值观“三维目标”来凸显对学生全方面发展的要求4。

　　以核心素养作为教育目标是对以往“双基”“三维目标”的再次凝练和超越它是对“双基”目标导致的内容碎片化学习的纠正也是对“三维目标”维度之间容易割裂倾向的扭转。从其内涵和发展特点来看学科核心素养发展具有综合性、长期性和优先性3个关键特征。

　　1.1学科核心素养的发展具有综合性

　　核心素养是对三维目标的有机融合和再凝练不能将某一个学科核心素养简单与原有的“三维目标”加以对应因为无论是哪一个核心素养都是“三维目标”三个维度的整合统一。例如生命观念的构建需要以生物学概念和事实作为基础知识维度)，在能力上则表现为能够对生物学现象进行合理的阐释和分析、解决现实情境中问题能力维度)，同时也伴随着对生命世界的好奇心和珍爱生命等情感的生成情感、态度、价值观维度。所以生命观念不能对应“三维目标”的某一维度而是三个维度的统一体。实际上每个生物学学科核心素养都有其知识基础、能力表现和情感、态度、价值观的生成都是知识、能力、情感态度价值观的融合统一。

　　1.2学科核心素养的发展具有长期性

　　生物学学科核心素养是学生获得的持久能力和品格是学生终身受益的学习成果5。发展学生生物学学科核心素养是生物学课程的总目标是一项系统工程同时也是一项长期任务。它不是一两课时或一两个单元就能达成的目标而必须进行较长时间的师生共同努力才能不断进阶和发展起来。因此教学不能仅仅局限于一节课的雕琢而需要更长时间跨度的整体设计。正是在这一背景下单元教学设计也被越来越多的研究者、教师所倡导和重视起来6。

　　单元教学设计有助于纠正“双基”和“课时主义”导致的学习内容破碎化问题7有助于生命观念的构建。对于不同单元在发展核心素养的角色和作用教师需要根据单元主题内容的特点进行统筹规划、整体布局进而形成更长时间跨度的学期、学年教学计划这样才能合理匹配、事半功倍。

　　1.3学科核心素养的发展具有优先性

　　生物学学科核心素养的凝练不是求全思维而是要利用有限资源结合学科特点重点发展学生的关键学科核心素养。它不在一味追求课程学习覆盖的广度而是注重对课程中更具有价值的大概念进行深度学习。学科核心素养并不是课程目标的全集但却是需要优先保证和达成的教育目标。课标将“核心素养为宗旨”作为首条课程理念就是最好的诠释。

　　此外每个核心素养包含的内容也是优先集而不是全集。以生命观念为例课标中列举了“物质与能量观”“稳态与平衡观”“结构与功能观”“进化与适应观”说明这些生命观念具有优先发展的地位但是这并不表明整个高中生物学课程就只需要发展这四个生命观念。教师需要以课标作为教学实施的依据但是更需要把握课标的精神和理念根据课程理念做出专业的判断而不能只局限于对课标的教条解读。核心素养作为优先发展的教育目标教师需要在安排教学计划和进行教学设计时给予优先考虑充分利用好有限的教学时间和资源优先保证核心素养目标的达成。

　　2学科知识是发展学科核心素养的重要知识载体

　　学科核心素养和学科知识不是对立的但也不能等同。学科核心素养的发展不能在真空中进行它需要学科知识作为载体。学科知识是人类智慧的结晶是现代文明成果的集中体现不同学科知识具有各自独特的学科特点以及育人价值。生物学不同于其他物质科学它以具有自组织、复杂、动态、开放的生命系统为研究对象其知识具有广泛、高度复杂、不完整和结构不良等特点8这些特点决定了生物学知识具有独特的学科育人价值对于促进生物学学科核心素养发展起重要作用。

　　2.1生物学知识为“生命观念”构建提供了知识基础

　　生命观念是学科核心素养中最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与细枝末节的生物学知识不同它有助于学生理解较大范围的生物学事件和生命现象在面对现实生活的实际问题和挑战时具有更好的解释力和决策能力9。在核心素养中生命观念居于突出的位置是生物学育人价值最为显著的表现其建立需要以学科知识为支撑10。

　　生命观念的构建要从事实到概念、从概念到原理最后学生才能形成更具有统领作用的生命观念。虽然学科知识对学科核心素养的发展起着重要支撑作用但它却不等同于学科核心素养。因此学科教学不能仅仅停留在知识层面而需要从过去强调对科学事实和现象的背诵和记忆转向更加注重对现象背后生物学概念和原理的深度理解11进而促进学科核心素养课程目标的达成。

　　2.2生物学知识为“科学思维”提供了依据和框架课标将科学思维界定为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。从该定义看科学思维的发展也离不开生物学知识。首先生物学知识为科学思维提供了逻辑判断的依据。其次生物学知识还为科学思维提供了丰富的思考框架。例如为什么科学家可以根据生物化石的种类推测地层的地质年代如何解释人类对高热量食物的偏好以及雄孔雀艳丽的长尾巴。学生需要借助生物进化相关的知识作为思维框架才能解决这些问题。

　　2.3生物学知识为“科学探究”提供了对象和情境“科学探究”是指能够发现现实世界中的生物学问题针对特定的生物学现象进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力课标2017版。可以说庞大的生物学知识体系正是一代又一代科学家通过科学探究获得的成果。从这一角度生物学知识一方面为学生提供了科学探究对象另外一方面学科知识产生的背景以及科学家研究的问题也为学生开展科学探究提供了丰富的情境。

　　2.4生物学知识为“社会责任”发展提供了思想工具和学科视角“社会责任”是指基于生物学的认识参与个人与社会事务的讨论作出理性解释和判断解决生产生活问题的担当和能力课标2017版。学生参与社会事务讨论需要以生物学知识作为思想工具。而在社会议题辩论以及生产、生活决策中生物学知识还可以为学生提供独特的学科视角。例如学生可以从生态学的视角理解人与环境的关系从而在保护环境行动中形成社会责任担当。

　　综上可见学科知识是发展学科核心素养的重要支撑载体。由知识生成素养教师需要认清学科知识的本质并且能对学科知识进行转化。科学知识不是一成不变的客观真理而是能经得住考验的、可变的、发展的思想观念其产生、发展和应用都具有特定的社会情境和历史脉络1213。只有真正理解学科知识的本质特征、发展过程和社会影响才能更好地完成学科知识转化而这一转化过程需要借助教师的特有知识———学科教学知识pedagogicalcontentknowledgePCK。

　　3学科教学知识视角下学生核心素养的生成路径

　　学科教学知识最早由舒尔曼提出舒尔曼认为它是教师区别于学科专家和教法专家而特有的专业知识14。所谓学科教学知识就是教师对所教学科知识进行“教育学转化”和“生本化表达”后形成的以发挥学科知识育人功能为目的一种新的学科知识形态15。

　　可见学科教学知识在学科知识转化生成素养的过程中发挥着关键性的作用。为了有效完成学科知识转化教师需要从学生的视角以学生可以理解的方式对学科知识进行“生本化”表达。教师正是在这种学科知识转化的实践尝试中积累和发展了学科教学知识而学科教学知识反过来也推动着教师对学科知识的“生本化”表达。学科知识转化需要根据学科知识的特点进行。生物学学科知识的独特性决定了其适合承载的学科核心素养目标。其中庞大的生物学知识体系为构建生命观念提供了知识基础复杂的生命现象和不良结构问题则是发展学生科学思维的良好材料同时也是科学探究的理想对象生物学与工程学等其他学科的交叉发展对人们生活影响日益广泛而深远同时也产生了很多社会性科学议题这为发展社会责任提供契机。

　　因此根据生物学知识内容特点进行学科知识转化将更有助于学科核心素养的生成与发展。教师进行学科知识的转化需要考虑学生特点并为学习活动提供必要的认知中介。维果斯基认为人类的心理发展不是简单的刺激—反应模式而是以工具作为中介的可以是物质工具或心理工具如语言、符号、文化等)，正是工具的存在让个人与社会建立起联系16。

　　在社会活动中由于工具的中介作用个体活动能力范围得到扩展维果斯基将相比个体单独活动能力范围增加出来的区域称为最近发展区。因此教师可以通过提供指导、心理工具、搭建脚手架等中介方式逐步发展学生的认知。学科知识“生本化”转化的实质就是教师改变学科知识的形态通过提供合适的心理表征、活动交互、学习工具等中介促进学生由知识学习向素养发展的转化过程。那么如何进行学科知识的转化进而发展学生的核心素养呢从学生经验、问题思考、活动交互和认知加工的角度教师实现知识转化的路径包括生活化表征、问题化表征、活动化表征和可视化表征。

　　3.1将学科知识进行生活化表征

　　教育要回归现实的人17教学要关照学生的现实生活。将知识与现实生活联系起来有助于学生建立知识与经验的关联促进学生开展有意义的学习。在教授一个内容的时候教师首先要想一想在生活或者生产实践中这一知识有哪些具体的应用哪些是学生最为熟悉或者关心的进而对学科知识进行生活化表征。例如学习了被动运输的原理教师就可以用输液使用的生理盐水举例为什么生理盐水的浓度不能过高也不能过低。对学科知识进行生活化表征有利于学生建立知识与生活的联系发展社会责任。

　　又如转基因食品、基因编辑婴儿等社会性科学议题socialscienceissue)，不仅有利于学生应用基因工程相关知识原理解释现象同时也有助于学生形成正确的科学观和科学伦理观更好地理解科学、技术和社会之间的相互作用在学习生物学知识的同时树立社会责任感。

　　3.2将学科知识进行问题化表征

　　促进学生对课程内容以及核心概念的理解需要从核心概念指向的问题出发18对学科知识进行问题化表征。教师只有明确了学科内容所能解决的关键问题才能形成清晰的问题逻辑大问题包含小问题一个问题接着一个问题形成一个问题探究的网络教学就是在这样的问题解决当中自然展开。例如学习神经调节这一部分的内容会涉及到反射、反射弧、兴奋在神经元上的传导、兴奋在神经元之间的传递等内容。教师首先要思考这节内容解决的到底是一个什么问题为什么要有神经调节为什么要有反射它的生物学意义何在在刨根问底之下教师就会发现反射、神经调节都能使生物体更适应外界环境变化这就是神经调节解决的问题。

　　这节课的中心问题就明确为神经调节是如何帮助生物体适应外界环境变化的其过程又是如何实现的整堂课的问题线索可以从生活现象入手我们在打开水的时候如果不小心被烫到手会马上缩回来这就是缩手反射这样的反射有什么意义缩手反射的物质基础是什么反射弧包括哪些部分各部分的功能如何信息是如何在反射弧上传递的信息是如何在一个神经元上传导的信息又何从一个神经元传递给下一个神经元的。解决了所有的问题学生对于缩手反射的整个过程以及神经调节也就有了整体认识。在跌宕起伏的问题探究中学生的科学思维能力也能获得不断发展。

　　3.3将学科知识进行活动化表征

　　教师还可以将教学内容转化成可以在课堂中开展的学习活动让学生在学校活动的主动参与中发展核心素养。学习活动可以是思维活动也可以是动手活动可以是个体活动也可以是群体活动。将教学内容进行活动化表征要比生活化、问题化表征更有挑战性。特别是设计一些高质量的教学活动需要教学智慧和创新思维。例如为了观察种子的萌发过程并对幼苗生长进行测量和建模有的教师将种子种在透明封口袋里学生可以方便地设置实验、观察种子萌发和生长情况并进行测量和记录最后写成科学报告进行全班交流。通过这一活动教师让学生观察到了日常看不到的种子萌发过程同时也发展了学生观察、提出问题、记录、分析数据、得出结论等科学探究能力。

　　3.4将学科知识进行可视化表征

　　将知识内容进行可视化表征有助于减轻学生认知负担促进学生生命观念的建构。生物学教师可以让学生利用图式或概念图进行知识表征从而暴漏学生的知识局限、促进师生的有效交流。围绕着问题解决进行知识可视化有利于学生在问题解决中调用知识而围绕学生的认知逻辑进行知识可视化则有利于学生建立知识联系。知识可视化不仅能暴露学生的错误概念以及错误概念和科学概念的差异从而更容易实现概念转变还能促进学生对知识深度加工从而形成有条理的知识系统、建构学科大概念。

　　总之发展学生生物学核心素养需要教师把握核心素养的综合性、长期性和优先性三个基本特征结合学科内容特点匹配和设定合适的教学目标通过单元设计等方式制定长期、系统的生物学教学计划、统筹布局教师可以通过生活化、问题化、活动化和条理化对学科知识进行恰当转化和表征促进知识向素养的生成落实发展学生核心素养和“立德树人”的根本任务。

　　主要参考文献：

　　1核心素养研究课题组.中国学生发展核心素养J.中国教育学刊201610):13.

　　2中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准2017年版)[M.北京人民教育出版社201815.

　　3崔允漷.追问“核心素养”J.全球教育展望2016455):31020.

　　4中华人民共和国教育部.普通高中生物标准实验)[M.北京人民教育出版社2003710.

　　5《基础教育课程》编辑部.在继承与创新中自重的新课标———访普通高中生物学课程标准修订组负责人刘恩山J.基础教育课程2018Z1):6064.

　　6崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计J.上海教育科研20194):1.

　　7钟启泉.基于核心素养的课程发展与挑战与课题J.全球教育展望2016451):325.

　　8FISHERKMMOODYDE.MappingbiologyknowledgeM.NewYorkKluwer20022932.

　　9刘恩山.生命观念是生物学学科核心素养的标志J.生物学通报2018531):1820.

　　10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2018388):8691.

　　11张颖之刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用从记忆事实向理解概念的转变M.教育学报20101):57.

　　作者：张春雷