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生物学学科核心素养:内涵、外延与整体性

[日期:2018-08-09] 来源:《课程·教材·教法》2018年第8期  作者:谭永平 [字体: ]

    摘要:生物学学科核心素养是中学生物教育界近些年来的关注热点,探讨话题中有一些倾向值得关注,可知生物学学科核心素养的内涵、外延需要进一步明晰。生物学学科核心素养所包含的价值观念、必备品格和关键能力,体现出生物学教育价值;学科核心素养中,生命观念、科学思维、科学探究、社会责任之间,是彼此关联的立体结构,其中生命观念居于突出的位置,体现学科核心素养的生物学特征。它们都需要以生物学概念为支撑,又在价值观、品格与能力层面走向一致,具有整体性。

    关键词:高中生物学  核心素养  内涵

    核心素养是基础教育界近些年来关注的热点,生物学学科核心素养的探讨也是生物教育界的讨论焦点。生物学科核心素养是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、必备品格和关键能力,是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现;包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。落实学科核心素养,是生物学课程的根本任务。完成这一任务需要以对学科核心素养的理解为基础。生物学学科核心素养的名词、定义以及所包括的四部分已经为业内所熟知,那么,生物学学科核心素养的内涵和内在关系还需要再分析吗?

1 进一步探讨生物学学科核心素养内涵的必要性

    课程标准关于生物学学科核心素养的定义清晰,对于生物学学科核心素养所包括四部分的阐述,较全面地表达了生物学学科的育人价值,具有很好的引领作用。然而,从定义学科核心素养到实际教学落实,中间有大量的工作需要做。

    近两年,基于核心素养的教学、考试评价的探讨不时见诸刊物;教研活动中,也经常会有生物学学科核心素养的理解与落实的主题。基于生物学学科核心素养的教学探讨,其前提假设是已经明了生物学学科核心素养的内涵和内在关系。真的是这样吗?我们可以尝试追问以下问题:生物学学科核心素养定义中“表现出来的价值观念、必备品格和关键能力”究竟是什么?生命观念的内涵、外延究竟是什么?科学思维的归纳、概括、演绎、推理之间究竟是什么关系?学科核心素养四个组成部分之间究竟是如何关联的?如果不能回答这些问题,可能没有明晰生物学学科核心素养究竟是什么。如果这都不明晰,那么,我们怎么能清晰地落实一个模糊的目标呢?

 

2 值得关注的倾向

    当前关于生物学学科核心素养的话题和观点里,有一些倾向值得关注。

2.1 平面分解,线性串联

    课程标准中阐述了生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。有人就此进行平面分解,然后,再用线性思维方式将4者串联,比如认为生命观念是基础,再经过理性思维、科学探究达成社会责任,等等。

    上一轮课改提出的三维目标,从其名称来看,“三维”,原本强调的是立体维度,期待的是三维整合,然而到了教学实际往往演变成平面的三块拼盘,三维整合经常缺席。如果不反思关于生物学学科核心素养的平面分解、线性串联是否适宜,就可能仍重复原来将三维目标扁平化处理的老路

2.2  限于文本,不敢拓展

   课程标准中,对于生物学学科核心素养的定义和包含的内容做了界定,对于生命观念、科学思维等的内涵做了描述。对于外延,则用举例式阐述。由于举例没有穷尽,因此,其外延的边界就不甚清晰。如果没有对其内涵作深入的反思性理解,对于外延的把握,就往往局限于文本而不敢跨越。特别是关于生命观念,往往局限于课程标准列举的结构与功能、进化与适应、稳态与平衡、物质与能量等观念。课程标准所举几个生命观念的例子对于高中学生来说是否充分呢?我们应该追问。

2.3 观念=概念,思维=思考

    和拘泥与文本对应的另一种倾向,是关于核心素养宽泛化解读,不恰当地扩大范围。例如,有人把生态系统能量传递效率、生长素作用的两重性,也当作生命观念来理解,就是生命观念泛化,将具有统摄作用的生命观念与一般的生物学概念等同。在关于科学思维的理解方面,有人将之等同于思考。例如,认为解读曲线图就是科学思维,传统的考概念运用也拔高为考“理性思维”。如果认同这样的做法,我们早在几十年前就已经充分训练、考察了学生的“思维”。虽然说读图、获取信息的能力很重要,虽然说思维过程中概念的迁移需要思考,但高中生物课程里的科学思维其核心显然不是这些内容,而是在于运用生物学事实、概念进行思维,运用证据、逻辑进行论证。

2.4 止于学科,自我设限

    生物学课程标准的制订,是在学生发展核心素养的指导下进行的。在学科课程标准的前言里,介绍了有关背景。在这样的大背景下,探讨学科核心素养理应“注意学科间的联系”,注意学生发展核心素养。然而,在探讨学科核心素养的教学实施时,局限于学科,忽视跨学科的概念、观念的情况却不少见

    生物学学科核心素养是新事物,探讨显然必要,即便观点不尽合理也应以宽容的态度来对待,但是,宽容不等于不需要辨明道理。我们应该在反思中前进,因此,回望原点,进一步廓清生物学学科核心素养的内涵和内在关系,是有必要的。

 

3 生物学学科核心素养的内涵、外延再探讨

    课程标准对生物学科核心素养的定义指向 “价值观念、必备品格和关键能力”。要厘清生物学学科核心素养的内涵,需要进一步探讨这里的“价值观念、必备品格和关键能力”究竟指什么,它究竟和学科学习内容是什么关系,与以前所说的三维目标又是什么关系。

    “价值观念”一词虽然为常用词,但我们却总是不得要领。所谓价值观念,是关于事物的价值,以及应如何对待它的“定型的看法”;价值观念是理论是与实践连接的中介。由此来看, 生物学课程引导学生建立的正确的价值观念,其主要内容应该包括建立在对生物界、生物学的认识,以及对生命本质认识的基础上,形成的对生物界、对生物科学技术、对生命的正确价值判断,以及如何对待它们的“定型看法”。这一价值判断和定型看法,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,在建设美丽中国、健康中国的过程中发挥作用。生物学课程引导学生形成的品格和能力,应该包含以科学精神、人文底蕴为依托的求真、理性等良好品格;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。这样的学科核心素养,要通过知识学习、思维磨砺、观念提炼、能力提升的过程而形成

    生物学学科核心素养与知识、能力和态度的关系,我们可以借用学者提出核心素养的表述公式来探讨:(知识+能力)态度 。这给我们的启示是:知识、能力、态度与素养(价值观念、品格和能力)的关系,不宜简单一一线性对应,而是网络状的联系。我们可能需要将“价值观念、必备品格和关键能力”整体放到生物学概念的形成过程、科学探究的过程之中去关注,立体化地考虑。

    课程标准关于学科核心素养具体内容的阐述,是从4个方面来展开的。要进一步理解学科核心素养所对应的价值观念、必备品格和关键能力,需要结合这4个部分的内涵、外延去展开讨论。

3.1 生命观念

    课程标准中生命观念的定义是指:“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。”定义落在“抽象”“观点”“意识、观念和思想方法”,这三者之间是并列关系,还是递进关系?从字面上难以看出。不过,我们可以大略知道,生命观念不等同于生物学概念,它更为上位。概念必须是严格界定的,具有清晰的内涵和外延,其意义在于区分不同的客观事物;观念是对客观事物整体考察而获得领悟的结果,具有模糊性和广泛性,可以反映客观事物的内在联系。高中物理课程标准中物理观念定义为“是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华”,清晰地表达了“观念”是“概念和规律”的升华而不是概念本身。有化学教育研究人员提出:概念是思维的基本形式,往往反映某一种或某一类客观事物(如化学概念);而观念是在许多概念和判断的基础上形成的总括性的认识,它所概括的客观事物包括更多的种类在概念的基础上逐步上升到一般性认识而形成观念。

    我们认为,虽然生命观念与概念具有密切的联系,生命观念的建立要以概念的理解为基础,它也需要依靠概念来表达,但是生命观念不等同于生物学概念。显然,我们不能在“观点”“意识”“思想方法”与“概念”之间划等号。

    生命观念的建立需要以概念学习为基础,但是,并不意味着某个大概念与某个具有统摄性的生命观念一一对应,比如将物质与能量观与必修概念2“细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖”对应,将进化观与必修概念4 “生物的多样性和适应性是进化的结果”对应。实际上,建立物质与能量观不仅仅局限在概念2。课程标准选择性必修概念2 “生态系统中的各种成分相互影响,共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递……”,其中的物质、能量、信息关系,物质与能量观相当的显著。同样,进化观不但与必修的概念4 有关,而且应该是贯穿整个生物学课程内容的具有支撑作用的观念,它渗透到细胞的结构、功能,生命活动的调节等几乎所有生物学重要概念之中。也正是因为生命观念往往不是局限于某个概念,而是具有统摄性,它才能起到将众多概念整合为概念网络的作用。

    课程标准对生命观念外延的界定用举例式:如“结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观”。边界相对模糊。生命观念的外延,应该不仅仅是课程标准所举例子,而是可以基于对它们内涵的理解有所补充。

    目前已有几种不尽相同的对生命观念外延的阐述,这些观点未必全都正确,但是这样的探讨还是很有意义的。笔者曾提出,对于高中学生来说,要形成基本的生命观念和生物学基本观点,需要以细胞、新陈代谢、稳态与调节、生态系统、遗传与变异、进化等概念为基础。笔者曾结合生物学哲学研究和主要国家生物学课程的概念体系,从生命观念的充分、必要,以及具有鲜明的生物学特征等角度思考后提出,高中生物课程需要予以落实的生命观念可以概括为系统观、进化观、生态观三大观念。系统观——生命是系统,是“活”系统,统领结构、功能等概念;进化观——时间轴上看生命,追溯生命的源头与历史,解答生命为什么是这样;生态观——空间轴上看生命,生命在哪里,它与环境的相互关系。结构与功能、物质与能量观念,可以看做系统观的一部分。在实际的生物学课程实施过程中,生命观念的教育价值不在于用什么名词来提炼、阐述,而是让学生深刻地理解生命现象背后的本质,把握概念网络中的思想。因此,对于用不同的名词来阐述生命观念我们应该宽容,但是,其外延应该既充分又必要。

    对于学生来说,不一定要求他们记住生命观念的名称,而应重在理解其实质意蕴,重在概念整合,重在指导解决实际问题。我们可以在此简要探讨一下生命观念的学习意义。一,生物学概念只有结构化,并在概念的网络上才能赋予其意义。将概念整合为网络,需要从概念中总结提炼生命观念。生命观念贯通概念体系,生物学知识才有灵魂,生物才学“活”了。二,生命观念是自然观、世界观的有机组成部分。世界观是指人们对世界的总的、根本的看法。对整个世界的根本观点和根本看法,主要的就是回答世界是什么、世界怎么样、世界是否可知这三个问题。马克思主义自然观包括物质观、时空观、运动观、系统观。从生物学概念和规律中提炼、升华形成的生命观念,统领生命的物质性与特殊性、生命系统层次性、生命系统的结构与功能过程、生命的历史与发展等认识,这是深刻理解自然、建立辩证唯物主义的世界观不可或缺的基础,是形成关于生物界和生物科学技术的价值观念判断的基础,它不可以在自然观、世界观里缺席。

3.2  科学思维

    在课程标准中,对科学思维的阐述是:“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”。关于科学思维方法,又举例式阐述:“归纳与概括、演绎与推理……”在态度、习惯和能力,以及思维方法之间,存在什么样的关系,我们还需要梳理。

    我们大致可参考科学认识活动中的思维方法来理解它们之间的关系。科学认识活动中的科学思维,目标指向是科学研究领域中的客体及其关系,包括:一是通过定性实验、结构分析实验等,揭示科学研究对象的性质、结构和功能;二是通过析因实验、判决实验、回溯推理,揭示事物间的因果联系, 由此说明原因;三是运用归纳与演绎、分析与综合、比较与类比、收敛思维与发散思维等思维工具,揭示事物演化发展的规律性。这样广义的科学思维包括了科学探究。我们一般所说的科学思维,主要是讨论其中的“思维工具”

    科学思维工具(方法)依托于概念来进行,概念需要通过抽象、概括而形成。例如,对显微镜下观察到的叶肉细胞、口腔上皮细胞、酵母菌细胞等进行抽象、概括,可以形成细胞这个概念。对两个概念之间的关系做判断,则构成一个命题,如“细胞是生命活动的基本单位”就是一个命题。有了这些基础,就可以进行推理。归纳与演绎都是推理手段。归纳过程往往需要求同或求异,这就涉及比较。类比推理本质上可以算作特殊的归纳推理。分析与综合是与概念、判断、推理维度不同的思维类型。分析与综合是运用逻辑思维研究问题时的认识角度或取向:分析是从整体到局部地认识事物,综合是从局部到整体地认识事物。不论分析还是综合,都需要概念、判断和推理;抽象、概括、判断、推理过程既要分析也要综合。它们之间的关系可简要描述如下:

    上述分析可以给我们以下启示:生物学课程中的科学思维,要以生物学事实、概念为基础,生物学概念是思维的细胞。同时,生物学概念的建立,生物学所揭示的生命现象之间的因果联系和生物学规律,也无法离开科学思维为工具。在尝试获取证据、运用证据与逻辑的过程中,需要设计并进行实验,需要科学思维。在思维过程中,抽象与概括、归纳与演绎、分析与综合,又彼此关联。科学思维不但有能力因素,也有态度因素,也即解决问题时愿意运用科学思维。因此,它既是能力,也是品格。
 

3.3  科学探究

    关于科学探究,课程标准的定义主要指探究能力提升,同时,在进一步说明时,阐述了应该在探究过程中建立探究精神、养成科学态度、善于团队合作、勇于创新。可见,在课程标准中对科学探究活动的目标追求,包括掌握探究思路方法,包括实践能力、合作能力、创新能力等关键能力,也包括探究精神、科学态度、团队精神、创新精神等品格

    鉴于经过上一轮课程改革的洗礼,生物教育界关于科学探究已经积累了相当丰富经验,本文就不再展开讨论。

3.4 社会责任

    课程标准对社会责任的定义是指:“基于生物学的认识,参与个人与社会事务的讨论,做出理性解释和判断,解决生产生活问题的担当和能力”。定义落实到“担当和能力”。“担当:动词,接受并负起责任”,在这里,是动词做名词用,其意思则是侧重在“担负责任”的态度。进一步分析课程标准后续阐述我们可以看出,“担当和能力”至少包括:形成造福人类的态度和价值观,科学态度,生态文明观,关爱生命、健康文明生活观念等态度和观念;具备关注社会议题并参与讨论、作出理性解释、辨别迷信和伪科学、尝试解决现实生活问题、参与环境保护实践、做健康中国的促进者和实践者等行动能力。这里,既有价值观念,也有能力和品格。特别值得关注的是,生物学学科核心素养里融入了党的十九大提出的生态中国、健康中国的理念。引领学生做生态中国、健康中国的促进者、实践者,是生物学科发挥育人价值、立德树人的要求。这样的要求,应该得到课程内容的有效支撑,特别是全体学生所学必修内容,应该对这些“担当和能力”起到基本的支撑作用。

    总体来看,生物学学科核心素养4大方面,都与价值观念、品格和关键能力有关,它们在价值观念、品格和能力的层面上达成统一,共同组成生物学学科核心素养。这4方面究竟是怎样关联并统一的呢?

 

4 生物学学科核心素养4部分内容之间关系分析

    课程标准将生物学学科核心素养分为4个部分来阐述是必要的,不分析、无分类,就无以从多角度阐述。但是,如果只关注分析而不注意综合,则容易形成平面分割、线性串联的思路,容易用“四块”来代替原来的“三维”,而不能立体、整体地思考其关系。

    要准确地描述这四者之间的关系实际上比较困难,比较接近的描述,是用类似于四面体的立体关系来描述。当然,这不是一个平面上四块的拼盘,更不是一条线串起四点。这四个部分之间的关系,可以如图(图中四点及其连线构成四面体状)所示:

   图1  生物学学科核心素养的内在关联

    科学思维是生物学核心素养“能力”因素的关键部分。它既要以概念为思维的细胞,又是概念形成的工具,它自然也是生命观念建立的工具。科学思维是科学探究的基础,也在科学探究中磨砺。同时,在“社会责任”的“担当、能力”中,科学思维自然是不可或缺的。科学思维与其他三者都有密切联系。 生命观念是构成生物学学科核心素养的生物学特质,是生物学学科育人价值最为显著的表现,居于突出的位置。生命观念的建立,需要以概念为支撑,需要以思维为工具;生命观念对价值观念、品格的形成起到支持作用,因此与社会责任有关联。科学探究是概念形成的途径,也就自然成为观念建立的途径。可见,生命观念与其他三者都有密切联系。

    科学探究是生物学作为科学的重要特征。科学探究的过程和结果,建立的概念、观念,磨砺的思维能力,在履行社会责任中得以运用。科学探究与另外三者也都有关联。

    社会责任是一个人在社会生活中品格、能力外显的途径。社会责任的实现,离不开另外三者的支撑,又集中反映综合素养水平。因此,它是其他三者与社会、与生活建立联系的连接点,是核心素养在社会生活中外显的衔接点

    由此可知,在学科核心素养形成过程中,以及形成后的综合素养中,这四个方面是立体关联的整体,它们指向的人的发展,是立体的、融通的,它们构成一个整体,共同体现生物学学科主要的育人价值

    在上述生物学学科核心素养的形成过程中,概念是思维和探究的基础又是思维和探究的结果,是观念形成的基础,也是担当社会责任的基础。生物学学科核心素养,是落实课程标准内容要求的概念体系同时应该形成的,以概念学习为基础,但又需要从概念学习中实现比记忆概念更多的教育价值。鉴于课程标准的内容要求里没有没明确能力要求、情感态度价值观的要求,这就需要我们按照学科核心素养的要求,去挖掘概念教学过程中蕴含的更多的教育价值。在发展核心素养的时代,我们需要重视概念教学,但是,又决不能只是让学生记住概念,而忽略能力、态度等共同构成素养的因素。

5发展学科核心素养——既基于学科又关注学生的综合发展

    思考高中生物学课程的教育价值,不但应该关注“学科核心素养”明确阐述的内容,而且应该从生物学的学科本质、学科核心素养内涵的角度去思考课程育人价值,从而关注学生的综合发展。

    发展学生的核心素养,要求我们应有综合思维,以学生的发展为追求。也就是说,既要立足学科,完成分内“必做”任务,又应该有更广阔的视野。生物学学科核心素养,提炼出高中生物学课程在价值观念、必备品格和关键能力提升方面核心的教育价值。然而,学科核心素养的凝练,以及核心素养所表述出来的目标任务,未必就涵盖了高中生物学课程的全部教育价值。从生物学的学科本质来说,作为研究对象的生命系统,其研究对象的特殊性,其思想观念的人文性、概念和规律的概率性,思维方式的灵活性,研究方法的综合性,所蕴含的教育价值未必可以从学科核心素养的描述找到对应点。因此,教材和教学,需要在理解学科核心素养内涵的基础上进一步挖掘。实际上,课程标准里也有所体现,在“教学与评价建议”部分,明确提出注意学科间的联系,注重科学本质的学习。

    作为指向人的发展的生物学课程,科学精神、人文情怀、中华优秀传统在教材和教学里应该体现;国家认同、国际理解,也可以在潜移默化中渗透。立德树人、发展学生核心素养,促进人的成长和发展,生物学课程应尽全力。

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