动态 版块 发帖 消息 我的
高中生物掌上资源
欢迎光临高中生物掌上资源社区!
子版块
admin
398
核心素养为准绳 主动学习少而精 ——义务教育生物学课程标准(2022年版)解读  2022年版义务教育生物学课程标准针对我国义务教育阶段生物学教育面临的现实问题,从体系、架构、内容等各方面进行了研制和修订,提炼出包括四个方面的学生核心素养发展要求,充分反映时代特点和国际科学教育发展水平,吸纳生物学教育研究和实践成果,是我国义务教育生物学教学改革的指向标。教师需要重新理解生物学教学的价值、任务和目的,在教学设计、实施和评价等环节做出必要调整和改进,并实现相应的专业发展。 为贯彻党的十八大会议精神,落实立德树人根本任务,深化基础教育课程改革,教育部于2019年启动了义务教育各学科课程标准的修订工作。在教育部统一部署和领导下,义务教育生物学课程标准修订组历经三年多的努力,完成了理论框架、素材准备、国内调研、国际比较等基础研究,确立了价值取向、基本思路、内容框架等课程要素,形成了课程标准初稿。后经广泛征求意见、反复打磨、精致提高等环节,最终由国家教材委员会审核通过。新的课程标准将引领我国义务教育阶段生物学教学改革新发展。 一、修订原则与指导思想 课程标准作为指导国家课程实施、指引学科教育发展的纲领性文件,是教学、评价、教材编写和考试命题的直接依据。义务教育生物学课程标准(以下简称“生物学课程标准”)的这一次迭代,力图反映时代的特点和要求,强化德智体美劳“五育”在生物学学科中的全面落实,更好地反映科学教育发展的趋势和特点,展示我国在生物学教育研究和实践中的积累,引领生物学教学迈上一个新的台阶。为此,义务教育生物学课程标准修订组将研制“能用、管用、好用”的课程标准作为任务目标,确定了以下指导思想和基本思路。 (一)全面落实立德树人根本任务 全面深入贯彻党的教育方针及党的十八大、十九大,特别是十九届六中全会精神,坚持以“贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,落实立德树人根本任务,发展素质教育,推进教育公平,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”为指导思想,并落实到义务教育阶段生物学课程(以下简称“生物学课程”)之中,确保生物学课程标准的思想性、科学性和方向性。 (二)坚持正确的政治方向和价值取向 坚持马克思主义的指导地位和基本立场,充分反映习近平新时代中国特色社会主义思想,贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神,践行社会主义核心价值观的基本要求,引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观,培养有理想、有本领、有担当的时代新人。 (三)实现“减负增效”的突破 依据党中央和国务院“减轻学生课业负担”的要求,着眼于学生终身学习和未来发展的需要,选取契合初中生心理特点和认知能力的生物学大概念为学习内容,精简课程内容,明确学习要求,注重深入理解,坚持“少而精”原则,减轻学生的课业负担,提高教育教学质量。 (四)明确生物学教育关乎国家安全 人体健康与生命安全、生态安全如今已成为国家安全的重要组成部分,关乎民族生存与国家稳定。根据《大中小学国家安全教育指导纲要》《生命安全与健康教育进中小学课程教材指南》等文件要求,将生命安全教育和生态安全教育有机渗透到生物学课程中,帮助学生形成健康的生活态度、行为、习惯和维护国家安全的意识,对一个地区乃至全球安全都有着重要意义和深远影响。 (五)以核心素养为导向构建课程体系 贯彻落实《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》,围绕有理想、有本领、有担当的“三有”目标,提炼生物学课程对学生核心素养的发展要求。坚持素养导向,以核心素养为课程目标制订、内容选择、教学实施、评价设计的方向和依据,构建基于核心素养的课程目标、内容标准、质量标准和实施建议,推进、深化课程改革,实现立德树人目标的转化落地,充分体现生物学课程的育人价值。 (六)用大概念统整课程以实现中小学生物学课程的连贯一致、合理进阶 充分吸纳国内外研究成果,以大概念构建生物学课程内容,采用命题式的表述方式准确描述概念内涵,明确教学深度和学生应达到的理解水平,体现学习进阶。修订后的生物学课程与普通高中生物学课程、义务教育小学科学课程有效衔接,实现从小学1年级到高中12年级在生物学课程内容要求上的循序渐进和连贯一致。 (七)以学习主题为单位构建课程内容体系 依据生物学的特点、学生适应社会发展和个人发展的需要,遵循学生生物学学习逻辑与教育规律,整体规划课程内容,以学习主题为单位构建生物学课程内容体系,优化课程内容结构,打破知识间的分割,使各部分内容彼此建立有机联系,帮助学生主动构建生物学主干的、有价值的知识,引导和激发学习方式与育人方式变革。 (八)教学过程倡导学生主动学习与实践 高度关注实践在学生素养发展过程中的重要作用,强调学生主动学习和参与实践的过程,通过在现实情境中探讨解决真实问题的探究活动或跨学科实践活动,帮助学生加深对生物学概念的理解,引导学生积极主动学习,引领教学与学习方式变革,发展学生核心素养。 (九)以学业评价促进学生的学习与发展 重视评价的诊断、激励和促进作用,树立以核心素养为导向的评价观,改变评价理念,由“对学生学习的评价”转向“促进学生学习的评价”。在评价中关注学生个体差异和发展需求,建立以促进学生学习和发展为目的的评价体系,发挥评价对教师教学和学生学习的导向作用,帮助学生改进学习方式,使其有效达成预期的学习目标,促进核心素养的形成。   二、修订内容变化与突破   根据《义务教育课程方案(2022年版)》和国内外生物学教育发展趋势,2022年版生物学课程标准在充分吸纳和借鉴已有优秀经验和研究成果的基础上,实现了改革与创新,主要变化和突破体现在以下几个方面。 (一)提炼核心素养发展要求 为充分发挥生物学学科特点和独特育人价值,基于生物学课程本质,提炼了生物学课程对学生核心素养的发展要求。核心素养发展要求包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任4个方面,描述了学生通过本课程学习而逐步形成的尊重生命、保护生态环境等正确价值观和严谨求实的科学态度、创新精神等必备品格,以及生物学学科的关键能力和社会责任。核心素养发展要求的提出,将宏观教育目标转化为具体的学生个体发展目标,是生物学课程设计的基础和准绳,也是学生学习与教师教学实践的方向和总体要求。 (二)以学习主题和大概念构建课程内容体系 依据学科逻辑和义务教育阶段学生的认知特点,2022年版生物学课程标准在修订前10个内容主题、50个重要概念的基础上,重新整合课程内容,以7个学习主题下的9个大概念作为课程内容框架,构建课程内容体系。这样既保证了生物学学科的内在逻辑,又强化了课程内容的整合,实现了课程内容的“少而精”,在课程层面向着“双减”的方向迈出了第一步。在课程内容的要求和表述上,改变“行为动词+名词术语”的表述方式,采用概念内涵的准确表述形式呈现课程内容,与小学科学课程标准和普通高中生物学课程标准的呈现方式保持一致、连贯,准确刻画了在生物学主题上的学习进阶,加强了内容的横向与纵向关联,有利于将学生初中阶段的生物学学习与其小学阶段科学的学习和高中阶段生物学的学习进行有效衔接。 (三)科学探究与跨学科实践贯穿整个课程内容体系 为解决科学探究与其他内容主题相对割裂的问题,2022年版生物学课程标准将探究实践融入课程内容,突出学生主动参与,引导学生通过提出问题、做出假设、制订探究计划、实施计划、获取并验证信息、分析信息得出结论和表达交流等环节进行主动学习,将探究实践作为主动获得新知的重要途径。将科学、技术、工程学等内容融入生物学课程中,增设“生物学与社会·跨学科实践”学习主题,与其他6个学习主题共同构成完整的课程内容体系,引导学生通过探究实践的途径,综合运用多个学科的知识尝试解决现实生活中的真实问题,引导学生积极主动学习和实践,增强课程的综合性和实践性。 (四)增强指导性和可操作性 在每个大概念下,从核心素养发展要求的角度提出了具体的“学业要求”和“教学提示”,围绕如何基于相应的大概念发展学生核心素养提出具有可操作性的建议,为教师在教学中落实课程目标提供参考。同时,对各实施建议进行了细化,并新增了教学研究与培训建议,有助于在教学实践、教师培训等过程中为教育工作者提供指导和参考,促使生物学课程标准的相关要求得到贯彻落实,增强课程标准的指导性和可操作性。 (五)注重对评价与考试命题的指导作用 2022年版生物学课程标准增加了“学业质量”部分,从学业质量的内涵和学业质量描述的角度阐述了对学业成就的要求,使课程目标、课程内容和评价之间形成内在统一,以利于实现“教—学—评”一体化,使课程标准对教学与评价更具指导作用。此外,对评价的原则、内容、方式以及学业水平考试命题的规划、流程等方面进行了详细阐述,并提供了具体的评价案例,加强对评价与考试命题的规范、指导作用。   三、实施中的重点与难点      2022年版生物学课程标准在设计中既考虑了时代性和发展性,又充分关注了延续性和可接受性。在课程内容主题方面,2022年版生物学课程标准主要做了“减法”处理,去除了非核心的内容,整合了一些细碎的内容,使课程容量和要求在聚焦大概念的同时较大幅度地减少,同时又保持了教师已有的教学经验和习惯。在新增加的跨学科实践内容上,要求紧扣生物学学科的主题,既凸显了学生的动手实践,实现了向多学科的扩展和渗透,又充分考虑了教师的专业知识技能储备。2022年版生物学课程标准对教师提出了更高的要求,需要教师重新理解生物学教学的价值、任务和目的。在实施课程标准的教学实践中,教师也将面对新的教学重点和难点,需要在教学设计、实施和评价等环节都做出必要的调整和改进,并实现相应的专业发展。 (一)生命观念的形成需要以大概念为支撑 生命观念在本学科对学生的核心素养发展要求中排位在先,是其中独具生物学特性的要求,也是课堂教学的重中之重。在2022年版生物学课程标准中“课程内容”部分,描述了9个大概念,这些大概念也是9个大观念,是生命观念的具体内容和教学要求,支撑了生命观念课程目标的实现。在生物学课堂上,概念性知识的教学就是指向生命观念的实施途径。实践中,教师要把握大概念、重要概念和次位概念间直接的逻辑关系和内容实质,把握概念教学的相关策略和技巧,把握学生学习概念性知识的规律,把握教学过程和教学目标一致性的特点,把握生命观念和其他核心素养发展要求融合落地的要点,最大程度地实现课程要求。这对于多数教师来说都是新的、具有挑战性的专业素养要求。 (二)科学思维的发展需要使用新的教学策略 科学思维连同科学探究和态度责任三个维度,是学生学习科学课程的重要成果和标志,是可以让学生受益终生的学习成果。因此,在生物学教学中,教师要高度重视学生科学思维的发展,将这一要求贯穿于日常课堂教学中。由于2022年版生物学课程标准中首次提出了科学思维,对于教师来说,科学思维“教什么”和“怎么教”将是需要思考的困惑和难点。目前,国际上的科学教育在这一问题上已经有了充分的理论研究、实证研究和课堂实践方面的成果,我国生物学教育在这一方面也有诸多的理论研究和实践上的积累。落实科学思维的要求,国内外主要采用论证式教学和建模教学的策略,教学研究也表明了相关教学策略的有效性,教师在专业发展中要特别关注这些教学策略和课堂实践。 (三)探究实践延续主动学习的改革方向 我国从2001年开始的第八次基础教育课程改革,将转变学生的学习方式作为改革的重要突破点。在生物学课程改革的二十多年中,学生主动学习和探究式学习一直是课程发展的基本方向和教学要求,这一方向在2022年版生物学课程标准中依然保持。在生物学课堂上使用探究的基本教学策略,可以让学生更好地领悟科学家怎样工作,也能让学生更深入地理解科学概念。2022年版生物学课程标准与《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》不同的是,前者将高中生物学课程标准中的“科学探究”发展成为“探究实践”,显然是增加了实践的要求。这不仅是因为在初中生物学课程内容中新增加了“生物学与社会·跨学科实践”的主题,也是因为设计者要在该主题的教学层面倡导科学、技术、工程和数学融合的教学策略。这一教学策略,特别是其中工程学的教学要点,将是教师在生物学教学实践中遇到的新挑战,需要教师努力探索、积累经验,发展相应的专业能力。 (四)态度责任要体现生物学课程的育人价值 态度责任在生物学课程对学生核心素养的发展要求中突出体现了课程的育人价值,是课程思政的抓手和落脚点,教师应给予高度重视。2022年版生物学课程标准在课程理念、课程目标、课程内容、课程实施等多个环节强化和渗透了态度责任的落实,为课堂教学提供了具体建议和途径。态度责任的教育常常和生命观念密切关联,教师在课堂上可以使用多种教学策略、提供多种学习机会,帮助学生达成学习目标。在落实态度责任目标的诸多教学途径中,社会性科学议题的教学策略是国际上科学教育研究较为成熟、课堂教学中可以有效达成预期目标的一种。学习、掌握并很好地将这一策略应用于生物学课堂,是教师在专业发展中需要迈上的新台阶。   (作者:刘恩山,义务教育生物学课程标准修订组组长,北京师范大学生命科学学院教授,教育部基础教育教学指导委员会委员。)   来源:《基础教育课程》杂志2022年第5期(下)            
 3   0  175天前
admin
337
义务教育生物学核心素养的内涵及分析   吴成军 人民教育出版社 / 课程教材研究所   摘  要  阐释义务教育生物学核心素养的生命观念、科学思维、探究实践、态度责任的内涵,分析建立生物学核心素养的概念体系,给出生物学核心本养教学目标设计的建议。 关键词  生物学核心素养 生命观念 科学思维 探究实践 态度责任 义务教育课程标准   《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(简称“新课标”)的课程理念与《普通高中生物学课程标准(2017年版)》的课程理念保持一致,都是以发展学生的生物学核心素养为宗旨,体现了课程理念的连贯性、一致性和稳定性。义务教育生物学核心素养主要包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任。生物学核心素养4个方面的名称有了一些不同,体现了义务教育和普通高中教育的区别与联系,也说明了发展生物学核心素养的阶段性特点。 1 生命观念 生命观念是从生物学视角,对生命的物质和结构基础、生命活动的过程和规律、生物界的组成和发展变化、生物与环境关系等方面的总体认识和基础观点,是生物学概念、原理、规律的提炼和升华,是理解或解释生物学相关现象、分析和解决生物学实际问题的意识和思想方法。生命观念的定义表明,生命观念是对生命现象和生命活动规律的认识和观点。内容决定认识和观点,人们对自然世界的认识和观点很多,但生命观念是对生物学概念、原理、规律的提炼和升华,因此,形成生命观念,必须先建立生物学概念、原理和规律;生命观念是一种意识和思想方法,是在理解或解释生物学相关现象、分析和解决生物学实际问题中产生的意识和思想方法。表1归纳了生命观念的本质和内涵。 表1  生命观念的本质和内涵 形成生命观念的知识内容 生命观念的本质 生命观念的内涵 生命的物质和结构基础 ① 认识和观点 ② 概念、原理、规律的提炼和升华 ③ 意识和思想方法 结构与功能观 生命活动的过程和规律 物质与能量观 生物界的组成和发展变化 进化与适应观 生物与环境关系 生态观 生命观念不是凭空产生的,它依托于生物学的基本知识内容,在知识内容的基础上建立起生物学概念、原理和规律,再对生物学概念、原理和规律进一步的提炼和升华,就形成了生命观念。生命观念的形成过程表明,在帮助学生形成生命观念时,首先应该学习的是生物学的基础知识,从生物学知识中发现概念、原理和规律,然后再对概念、原理和规律进一步提升,才是形成生命观念的正确路径。支撑生命观念的是生物学概念、原理、规律,因此,对生物学概念、原理、规律的学习,是学习生物学课程的重要目标。 1.1 结构与功能观  结构与功能观是阐述生物体的结构与功能之间关系的生命观念。首先,要理解生物体都是由一定的结构组成的,结构表现出一定的功能。其次,要理解结构与功能之间存在对立统一的关系,一方面结构是功能的基础,结构决定功能,不同的结构具有不同的功能;另一方面功能是结构的外在表现,在一定条件下,功能的实现也会影响结构的变化。最后需要理解,结构与功能是统一的,是生物进化的结果。义务教育生物学中结构与功能观主要包括:①结构决定功能,结构与功能相适应;②生物体的各个结构既独立又相互协作,共同完成各种生命活动;③结构与功能是统一的,是适应环境的表现,是进化的必然结果。 义务教育生物学中体现结构与功能观的主要内容有:微观层面,细胞的结构与功能;中观层面,个体(植物、动物和人体)的组织、器官的结构与功能;宏观层面,生态系统的结构与功能。三个层面的内容可以有效帮助学生建立结构与功能观的基本内涵。 相关的生物学概念、原理、规律是建立结构与功能观的基础。新课标中体现结构与功能的重要概念有:概念1 生物体具有一定的结构层次,能够完成各项生命活动;概念2 人体的结构与功能相适应,各系统协调统一,共同完成复杂的生命活动;概念3 生物与环境相互依赖、相互影响,形成多种多样的生态系统。 1.2 物质与能量观  物质与能量观是阐述生物体的生命活动需要物质和能量,以及物质与能量之间关系的生命观念。细胞和生物体的生命活动需要物质与能量,物质与能量相伴而生,物质是能量的载体,能量是物质变化的动力。义务教育生物学中物质与能量观的主要内容包括:①细胞的生活需要物质和能量;②植物、动物、人体的生活需要物质和能量;③光合作用是合成有机物、储存能量的代谢活动;④呼吸作用是分解有机物、释放能量的代谢活动。 新课标中体现物质与能量观的重要概念是:概念4 植物有自己的生命周期,可以制造有机物,直接或间接地为其他生物提供食物,参与生物圈中的水循环,并维持碳氧平衡。在这条概念中,植物的光合作用和呼吸作用等相关内容,是建构物质与能量观的重要载体。 1.3 进化与适应观  生物是不断进化的,进化的结果就是生物适应环境而生存下来。这就构成了进化与适应观的核心内容。进化与适应观是辩证唯物主义观点,是学生世界观的重要组成部分。 新课标中体现进化与适应观的重要概念是:概念8 地球上现存的生物来自共同祖先,是长期进化的结果。由这条概念而建立的进化与适应观的主要内容是:①生物是不断进化的,现存的生物都是进化的结果;②地球上现存的生物都有亲缘关系,它们有着共同的原始祖先;③进化的过程总体上呈现出由简单到复杂,由低等到高等,由水生到陆生的趋势;④多种多样的生物是经过自然选择长期进化的结果;⑤适应是指现存的生物都是适应环境的,是指生物的结构以及这些结构所表现出的功能有利于生物的生存;⑥适应就是生物的遗传变异与环境相互作用的结果;⑦适应是普遍存在的,但又是相对的,这是因为环境是多样的,也是变化的。 1.4 生态观  生态观是指人们在处理人与自然、人与社会关系中形成的一套对生态环境在政治、经济、文化和社会发展中所起作用的基本观点和看法。例如,“绿水青山就是金山银山”是科学的生态观。生态观的构成可分为规律认知、价值认同、责任担当三个层次,分别反映了人与自然之间的关系,以及自然生态系统中各组分之间的关系;人对生态价值的基本判断;人对生态保护的行为措施。 新课标中支持建立生态观的概念有两条:概念2 生物可以分为不同的类群,保护生物的多样性具有重要意义;概念3 生物与环境相互依赖、相互影响,形成多种多样的生态系统。从这两条大概念中衍生出来的重要概念有:①我国拥有丰富的动植物资源,保护生物的多样性是每个人应有的责任;②生态系统中的生物与非生物环境相互作用,实现了物质循环和能量流动;③生态系统的自我调节能力有一定的限度,保护生物圈就是保护生态安全;④生态系统中的生产者、消费者、分解者以及非生物环境是一个有机整体。 1.5 生命观念的教学目标设计 对于义务教育生物学中的生命观念来说,教学目标是在获得相关概念的基础上,初步形成相应的生命观念,其次才是能够应用生命观念探讨和阐释生命现象及规律,应用生命观念分析生活中遇到的一些与生物学相关的实际问题]。建立和形成相应的生命观念是教学的主要目标,建立和形成生命观念并不是讲给学生有哪些生命观念,介绍这些生命观念的具体内涵,而是依据事实和证据,通过科学思维而建构概念,再对概念进行提炼和升华,从而形成相应的生命观念。 高中生物学也有相应的生命观念,当初高中都有相同的生命观念时,要特别注意生命观念教学目标的设定层次,初中以初步建立生命观念为主,运用生命观念分析和解决与初中生物学相适应的问题为辅。另外,初中和高中建立生命观念的概念支撑是不相同的,这就注定了对生命观念的理解程度是不同的。例如,在形成结构与功能观时,初中以细胞水平、个体水平为基础,高中则从更深的细胞水平和分子水平来建立结构与功能观。 2 科学思维 科学思维是指在认识事物、解决实际问题的过程中,尊重事实证据,崇尚严谨求实,基于证据和逻辑,运用比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等方法,进行独立思考和判断,多角度、辨证地分析问题,对既有观点和结论进行批判审视、质疑包容,乃至提出创造性见解的能力和品格]。从定义中可以看出,科学思维是在认识事物、解决问题的过程中形成的能力和品格。 2.1 科学思维的能力属性  能力是指完成一项目标或者任务所体现出来的综合素质。科学思维能力是指在完成学习任务过程中表现出来的思维方法和行为。科学思维的能力属性主要体现在科学思维方法的运用和熟练程度。科学思维方法运用得当,完成任务的效率就会越高。初中生物学学习中要用到的科学思维方法有比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等。这些方法的定义及在生物学中的应用见表2。 表2  科学思维方法的定义及应用举例 科学思维方法 定义或内涵 应用举例 比较 把某一事物与其他事物的属性和特征加以比较,以确定事物之间的相同点和差异点的思维方法 比较植物细胞和动物细胞的结构的异同;比较不同植物类群的形态结构;比较不同动物类群的形态和生理结构 分类 根据对象的共同点和差异点,把对象分为不同种类的逻辑思维方法 将植物分为藻类、苔藓、蕨类、裸子和被子植物;将动物分成不同的类群 归纳 在个别中发现一般的推理形式和思维方法 在动物的分类中,往往是观察同一种动物的不同个体,分析这些个体的基本特征,然后从中归纳出这些动物共有的特征 演绎 在一般中发现个别的推理形式和思维方法 对照某种动物的形态和生理特征,推理其他动物是否具有该特征 分析 把研究对象的整体分解为一个个部分或局部,分别进行研究的思维方法 分析生态系统中的生物成分及在生态系统中所承担的角色和地位 综合 从整体上去认识和把握研究对象的思维方法 分析光合作用的条件、场所、原料和产物,从中综合得出光合作用的概念 建模 为特定目的而对认识对象(原型)所作的一种简化的、概括性的描述 制作植物细胞或动物细胞的结构模型;制作一个动物的结构模型   在实际的应用中,科学思维方法并不是单独使用的,往往是多种方法交叉组合使用。例如,分析与综合、比较与分类、归纳与演绎,这些科学思维方法的组合使用,形成思维的连续性。分析是综合的基础,综合是分析的发展,分析之后要进行综合,综合之后要进行分析,两者相互依存、相互渗透基至相互转化;在对动物进行分类时,一般是先比较不同动物或同一种动物的共同特征,然后将这些动物分成不同的类群;在认识事物的过程中,先有归纳,然后再进行演绎推理,归纳和演绎是两个不可分割的思维过程;认识事物或生命活动,从中发现规律,其思维过程通常表现为:先进行分析,然后进行比较、归纳或综合。 2.2 科学思维的品格属性  学习生物学,其基本过程是:认识和分析生命现象,建立相关概念或从中发现规律,应用概念或规律分析、解释或解决现实中的问题。这一学习过程,既运用了科学思维方法,又体现了科学思维的品格。科学思维的品格主要表现为“尊重事实和证据,崇尚严谨求实的态度,基于证据和逻辑进行推理,勇于质疑和批判”。 探究活动能够很好地体现科学思维的品格属性。例如,在探究光合作用的条件、原料和产物的一系列实验中,海尔蒙特、普利斯特利、英格豪斯、萨克斯等科学家得出结论的依据是真实的实验结果(尊重事实和证据);为了得到真实可信的实验结果,他们在设计实验时都对变量进行控制,形成了对照实验(崇尚严谨求实的态度);他们根据实验结果进行了合符逻辑的推理和解释(基于证据和逻辑进行推理);他们都会对前人的实验提出疑问,并勇于设计新的实验(勇于质疑和批判)。 2.3 科学思维的教学目标设计  在生物学教学中,科学思维并不是显性存在的,科学思维方法的学习和运用不具备一定的顺序。如何设定科学思维的教学目标呢?这就需要根据具体的学习内容来设计,依据学习内容体现的科学思维方法来设计。习得生物学概念是学习的重要内容,习得概念的主要方式是建构概念,而建构概念就是一个科学思维的过程(图1)。 在建构概念中发展学生的科学思维就是科学思维的教学目标。依据建构概念的特点,设计好科学思维方法的培养,针对性地培养科学思维的品质特征。科学思维的教学目标设计还应逐级提升,在早期建构概念的过程中,以学习和训练科学思维方法、培养思维品质为主,在后续建构概念的过程中,以运用科学思维方法、增强科学思维品质为主。 3 探究实践 探究实践是源于对自然界的好奇心、求知欲和现实需求,解决真实情境中的问题或完成实践项目的能力与品格]。探究实践既是理念,也是实践活动,探究实践活动主要包括科学探究活动和跨学科实践活动。 3.1 科学探究  广义的探究是指提出问题、解决问题的活动,生物学教材“思考·讨论”栏目中的活动、实验、探究实验都可以认为是探究活动。狭义的探究是指按照“提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流”的程序而进行的活动。 3.2 跨学科实践  跨学科实践是指综合运用两种或两种以上的学科概念、学科思维,以解决真实问题,学生自主参与、主动探索的学习活动。跨学科实践活动具有两个明显特点:一是跨学科性,在学习中除本学科的知识与技能外,还涉及其他学科(如数学、物理、化学、历史、美术、工程技术等学科),具有跨学科性、综合性的特点;二是在实践中学习,实践是指学习的形式,不是在传统的课堂中学习理论知识,学习的重点不是概念、原理、规律,而是在实践活动中,通过文献资料检索、调查、观察、设计、实验、建模等方法,对问题展开探究或设计出产品的活动。跨学科实践活动打破学科已有界限,对学科内容进行主题化、项目化、情境化学习,这对于学生解决复杂的、综合的真实问题的能力培养具有重要意义。 新课标中列出了跨学科实践活动的3个类别共12个跨学科实践活动,要求每个学期占用本学科10%的课时数来完成这些活动。跨学科实践活动多数为制作类或植物栽培、动物饲养,完成这些活动需要的时间长、难度大,需要花费大量的课外时间,因此需要精心计划和组织,并进行有效的评价,才能确保活动的顺利开展。 3.3 探究实践的教学目标设计  探究实践的教学目标需要根据具体的活动来设计。一是要按照课程标准的要求整体设计探究实践,包括活动的数量、出现顺序、呈现形式、目的要求;二是分析每个具体探究实践在培养学生科学探究能力和跨学科实践能力方面的作用。根据探究实践活动在培养能力的侧重点进行教学目标的设计。例如,探究种子萌发所需的条件,该探究活动突出的探究能力是要求学生做到“控制单一变量、设计对照实验”,这就是该探究活动主要的教学目标。总体来说,需要根据具体的探究实践,针对探究实践的流程环节,有针对性地设计能力目标。 4 态度责任 态度责任是指在科学态度、健康意识和社会责任等方面的自我要求和责任担当。与普通高中生物学课程标准中“社会责任”不同,义务教育生物学课程标准强调了“态度”,这里的态度主要是指学生在探究实践活动中所持有的科学思维的品格属性。态度责任的表现特征如表3所示。 表3  态度责任的表现特征 态度责任 表 现 特 征 表现载体举例 科学态度 乐于探索、严谨求实、勇于质疑、理性包容 探究活动、科学史 健康意识 ①关注身体内外各种因素对健康的影响 ②具有健康生活的态度与行为习惯 人体的生理卫生知识 生活环境对人体健康的影响 社会责任 ①理解科学、技术、社会、环境的相互关系 ②参与个人和社会事务的讨论,作出理性解释和判断 ③解决生产生活问题的责任担当和能力 从科学、技术、社会、环境的相关材料中获取 社会性科学议题的讨论 参与环境保护实践 建立态度责任意识,不能泛泛而谈,应依据生物学知识和探究实践的具体情况而形成,教学目标的设计也应该如此。例如,在进行探究实践时,有意识地培养学生乐于探索、严谨求实、勇于质疑的科学态度;在学习传染病和免疫的基础知识时,让学生认识到遵守社区、地区和国家的相关防疫要求,能有助于传染病的防控,增强社会责任意识。 6 结语 生物学核心素养的四个要素之间不是简单的线性关系,而是一个有机统一的整体。生命观念的形成需要通过科学思维和探究实践;科学思维是探究实践的内在本质,探究实践是科学思维的实证过程;建立态度责任需要生命观念、科学思维和探究实践。只有深入理解生物学核心素养的四个要素,才能在教学实践中进行整体设计,循序渐进地发展学生的生物学核心素养。 新课标中所要求的生物学核心素养并没有全部体现初中生物学核心素养的所有内涵和属性,如生命观念中生命的信息观、系统观、稳态与平衡观、科学的本质观以及科学思维中的抽象与概括等,这些生命观念和科学思维都在初中生物学的学习中有所体现。需要进行研究并在教学中去理解和把握。   主要参考文献 [1]中华人民共和国教育部。义务教育生物学课程标准:2022年版[M].北京:北京师范大学出版社,2022:4-6. [2]吴成军.生物学学科核心素养的教学与评价[M].上海:华东师范大学出版社,2020:14,23,80.       来源:吴成军.义务教育生物学核心素养的内涵及分析[J/OL].生物学教学:1-4.(2022-05-09). http://kns.cnki.net/kcms/detail/31.1009.g4.20220505.1210.016.html.
 0   0  208天前
admin
492
漫谈创设有效的情境来源:“生物铭师堂”公众号   一、一项教学研究 在一项教学研究中,研究人员希望了解人们思考解决如何解决放射治疗中存在问题的过程(Gick & Holyoak, 1983)。该问题如下: 一位肿瘤病人需要进行放射治疗。如果医生要想消灭深藏在体内的肿瘤细胞,就需要使用高强度射线,但是被射线穿透的健康细胞也会被一同杀死。而如果为了保护健康细胞而减弱射线强度,却又杀不死肿瘤细胞。请问医生该怎么办呢? 为了探究如何辅助参与者依靠自己的力量得出答案,研究人员为该问题设计了几个不同的类比案例作为参考。 其中一个例子是: 一位将军要率领军队攻下一座城池,但是如果他让全部兵力从一个方向进攻,就会压垮护城河上的大桥,所以他必须兵分几路从不同方向进攻。 另一个用来类比的例子则与救火有关: 消防员们想要扑灭一场大火,如果让所有水枪都从同一个方向喷射,那么水枪巨大的反作用力会使消防员难以控制。因此消防队员们用好几把水枪从不同方向喷水,保证灭火水量的同时又把反作用力控制在合理的范围之内。 除了提供类比案例,研究人员还将其中的规律总结出来,明确进行了原理讲解:先分散力量,再集中解决目标。 看到这里,想必你一定知道问题的答案了: 医生可以从几个不同的角度,同时用几束强度较弱的射线集中照射肿瘤细胞。 基于上述2个例子+一段原理描述,研究人员搭配出6种不同的条件组合,形成6种资料册。参与研究的大学生都会拿到其中的一种资料册。 每个人的资料册最后一页都会印着放射治疗问题,但并不会提示该问题与资料册中的其他内容有关。各条件组的不同之处在于资料册里面的内容,其中“例子”有三种可能性:没有类比案例、一个类比案例、两个类比案例(攻打堡垒和灭火问题),同时“原理讲解”有包含和不包含两种搭配。 下表展示了6本资料册(6种不同的组合)的学生,能自己解答出放射治疗问题的学生数比例: 类比例子个数    有原理讲解      无原理讲解         2个              62%               52%         1个              32%               29%         0个              28%          18% 通过以上数据,我们可以明显看到: 仅原理讲解(28%),与提供1个例子(29%),效果居然基本差不多! 我们一般人是怎么理解的呢?在我所发起的调查的数据中(目前样本数为93人),有将近70%的老师认为 原理讲解>1个案例,与实验数据差别甚远。 仅2个例子 (52%),居然比1例+原理讲解的效果要好很多(32%)。 我们一般人是怎么理解的呢?在我所发起的调查的数据中(目前样本数为93人),有80%左右的老师认为:2个例子(不讲原理)的效果最差,与实验数据完全相反。 根据实验数据表,我们似乎可以得出如下结论: 案例的个数,对学习结果起到决定性因素!而老师们无比重视的“原理讲解”,只起锦上添花的作用。 原理讲解的作用甚微,原因何在呢?可能就在于: 即使学生学会了某个概念的表述,并不代表真正懂得它的实际意义,当然就更加不知该何时、以及如何应用它!   二、实验中人的典型思维路径、及原理解析 2.1 “原理讲解”为何基本无效 要想理解事物(知识),我们就必须要同时理解事物的“表层特征”与“内在结构特征”,其中“内在结构特征”是事物的本质。 所谓的“原理讲解”,也就是以语言文字(术语、符号)为载体,来表达事物的“内在结构特征”。 比如:“先分散力量,再集中解决目标”。 但由于语言的抽象性,语言的理解依赖于学习者的原有经验。而对于新的概念,学习者往往没有相应的经验——这样就会导致一头雾水、无法解读。 为了建立理解,学习者会试图找到自己的经验中,对原理中的每一个词语进行解读——而词语的表面含义,就是该词语的“表层特征”(通过观察和感知能发现的特征)。 以“先分散力量,再集中解决目标”为例: 从表面上(经验中)看,这句话象是军事术语、或是描述竞技体育中的现象。力量:容易想到自己肌肉的力量、或是物理中某个力的度量,也许能想到个人能够做到的事情、团队合作能够做到的事情。那么,到底“力量”指的是什么呢,是抽象的力、还是具象的力?人在快速阅读的过程中,往往会会作出自己最熟悉的反应和假设——比如更多的人可能会理解为“个体肌肉的力量”。目标:指要完成的事情,这个指向性太丰富了,脑海中反而不容易对应出具象的事物。“力量—目标”的关系:从语句(的表面现象)中可以观察出:它们是“分散”与“集中”的关系。但是,人看到这句话,马上就会调用已有经验(基于学科研究的内容来说,一般都不恰当),往往会产生困惑: 如果有足够的力量,为什么要分散呢?或者我一个人有很大的力量,如果分多次、每次只使用一部分力量,那能解决什么问题呢?如果力量已经分散开了,为什么又要集中呢?又怎么才能集中呢?粗粗一想,这不符合日常经验。 —在思维中存在种种不确定性、种种困惑的情况下,原理描述中的“内在结构特征”自然难以被“挖掘”出来。 如果连“内在结构特征”的门都没摸到,谁又能(在无提示的情况下)把原理中的“力量”、“目标”,与问题中的“射线”、“杀死肿瘤”联系起来呢? 回顾以上对“原理讲解”的思维过程的(模拟)分析,我们不难得出这样一个结论: 老师希望通过语言文字来讲解“内在结构特征”,但学生要么听不懂,要么会优先关注语言文字的“表面现象”(与个体经验有关),这就容易导致望文生义、误解和曲解,而事物的“内在结构特征”往往会被语言文字的表面现象所湮没。 这就是只讲原理、不讲案例的教学效果(28%)最差的内在机理。 作为佐证,在我的网络调查中,看完原理描述后,约16%的人“认为”自己想出了答案(答案还不一定正确呢)。   选项 0.看完问题后 1.看完原理描述 毫无思路 46.51% 14.94% 有点感觉,但说不上来 30.23% 51.72% 有启发,感觉思路呼之欲出 16.28% 17.24% 我已经想到问题的答案了! 6.98% 16.09%   2.2  “1个案例”为何效果也不佳 下面,我们再来看“1个例子+原理讲解”的情况。 显然,原理讲解中用“概念”所表述的“内在结构特征”,与案例中所体现的“内在结构特征”,二者如果能在学习者的头脑中互相呼应,就有了较大的可能建立理解。 但是,一个案例可能存在的问题是:案例情境中的词汇的表层特征,必然会被学习者优先关注、优先处理。 在上述案例中,相应的词汇:比如士兵、将军、城池、进攻、桥、护城河等,在人的日常经验中,这些词汇听上去(表层特征)往往与军队、战争、管理、策略、甚至是建筑等等,有着密切的关系。 比如:人看到“人太多了会把桥压塌”,可能马就会想到“豆腐渣工程”、“如何提升桥的质量”,甚至我们会帮将军想到更合适的方法:“每次少过一点人不就行了吗?”“多搭几座浮桥不就解决了吗?” 人们总是会优先关注事物(场景)的表层特征,并依赖于表层特征来做判断,因而事物中所蕴含的深层结构往往被忽略。下面这项研究充分体现了这一点(Ross,1984)。 参与实验的大学生学习计算概率公式,包括排列公式和组合公式。在实验中,学生们会借助小汽车模型,来学习组合数的计算,借助骰子,来学习排列数的计算。 在实验后测中,如果测试题目中的物品,与学习案例中的相一致(即学的时候计算小汽车的组合排列,后测题目也围绕小汽车来讨论),学生们的表现就都还基本令人满意。 然而当测试题目中的物品互换时,问题出现了。 当组合数题目,用的不再是小汽车、而是骰子时,测试结果就会很糟糕,甚至还不如用一个在讲解时没出现过的全新物品。 或许我们可以这样理解这一现象: ·      由于学生并没有透彻理解排列和组合计算中的深层原理(即“内在结构特征”),于是在选择用哪个计算公式时,判断依据是题目所涉及的物品这一表层特征,而非问题的本质。 比如说,学生们会错误地认为: ·      与骰子相关的计算都是要算排列数,这道题和骰子有关,所以是排列问题。 我们把这类错误称为“负迁移”:人们把学到的东西用在了错误的地方。 这种情况之所以出现,主要是因为人们尚未辨识出问题的“内在结构特征”,所以只能借助于显而易见的表层特征作为线索来处理问题。   由此可见,在没有明确解读方向的情况下,人在理解语言文字时,对词汇的解读、对整体语境的构建,方向是相当多元的,而且人更容易受到词语的日常意义、以及情境中表层特征的“误导”,进行与核心主题无关的解读,事物中所隐含的“内在结构特征”越发被掩盖在重重迷雾之中。 以上是向学习者提供“1个案例”时,在学习者思维中可能进行的解读。以上解读,显然较难帮助学生发现情境中想表达的“内在结构特征”。 在实验数据中,29%的学生能够通过1个案例,掌握(也许是猜测?)案例情境中隐含的“内在结构特征”。不过,这个数据大体上仍然能够与原理描述相当。 2.3  “1个案例+原理描述”效果改善不大 在1个案例的基础上,如果我们再加上“原理讲述”,效果如何呢? 在实验数据中,能够通过此方法掌握“内在结构特征”、并能迁移到“射线杀癌”问题的,只不过比“1个案例”的情况,增加了3%(32%)。 作为佐证,在我的网络调查中,看完原理描述+1个案例后,约26%的人"认为"自己想出了答案,比只看原理描述进步了近10%,应该说有些效果,但这个效果的提升应该远低于预期吧?   选项 0.看完问题后 1.看完原理描述 2.原理描述+1个案例 毫无思路 46.51% 14.94% 2.33% 有点感觉,但说不上来 30.23% 51.72% 20.93% 有启发,感觉思路呼之欲出 16.28% 17.24% 51.16% 我已经想到问题的答案了! 6.98% 16.09% 25.58% 究其原因,可能与原理讲述中的“分散力量——集中解决目标”模型,与案例情境中的“把兵力分散(以通过各个桥)——集中攻打城池”模型,二者在表层特征方面过于吻合有关,导致对“力量”的理解过于狭隘。 在人的经验中,“兵力”确实是一种“力量”,而且这种力量确实“可以分散,也可以集中”。 ——这实际上给原理提供了一个可信的情境解释(原先人们很可能会把“力量”理解为个体肌肉的力量,所以“分散”、“集中”难以解释)。 但是,如果只提供1个案例的话,脑在解读案例时,就会将该案例的“表层特征”与“内在结构特征”紧密关联起来。 因为脑在刚接触到一个新事物之时,不可能知道它所感知到的,哪个是重要的、哪个是不重要的。脑会将情境中的一切,尽可能地组合到一起,最终给出一个合理的解释,以此来构建对新事物的理解。——这是脑神经元的基本工作机制。 脑的这种工作机制,就会导致: ·      习得这个语义(知识)是在某个情境之中的,这个语义(知识)的提取线索,就必然与该情境密切相关。(这与婴儿学习语言是同样的道理) 由于以上脑的工作机制,当学习者阅读了“攻打城池”的材料时,就会导致他对“力量”的理解与该案例所述的情境密切相关——他很可能会将 “力量”狭隘地理解为“兵力”,或者扩展至“多人组成的团队的力量”。 而实验中的问题情境中的“射线”、“肿瘤细胞”,显然并不能被上述狭隘思维模型所覆盖,导致已建立起来的思维模型,难以迁移到新的情境中。 通过上述对典型思维过程的剖析,此时事物的“内在结构特征”是能够建立起来的,只是其适用范围比较窄,一旦脱出这个范围,就难以迁移。 而“迁移”,则被视为对知识——即事物“内在结构特征”的“真正”理解。 2.4  为什么 “仅2个案例”居然有效? 通过上面的论证,我们应该知道突破的关键在哪里了: ·      知识(原理)只能在情境中才能理解,但最终又必须要突破情境所带来的约束! 1个案例,显然无法突破! 解决问题的方法当然也非常简单: ·      一定要提供多个情境(至少2个),最重要的是:情境从表面上看起来,需要截然不同。 那么,只提供2个案例、而无原理讲解,为什么又能让学生“领悟”到“内在结构特征”呢?(实验数据为52%) 在《科学教学法:类比》系列文章中,我们通过“爱吐格”脸型的例子、以及“洪水之于水滴,好比……”的例子,说明了“范畴化”和“类比思维”是人类的一种本能的思考方式。(没读过类比系列文章,严重建议扫码阅读) 在《科学教学法:类比》系列文章中,得出了如下结论: ·      人在遇到新情境时,会自发地将新情境与已有经验进行类比,发现相同点,进而用已有经验来理解新情境。 当学习者看到两个案例情境时(部队攻打城池、消防员灭火),人脑会自发地通过“类比”的方式,寻找两个案例中的相同点(可能是“表面特征”、也可能是深层的“内在结构特征”)。   这时候两个案例的特性就很重要了!在实验中提供的两个案例,二者的表层特征相差极大,学习者通过对比,就会明白情境中的表面特征并非关键,将表层特征排除出去(因无法发现相同点),进而把思考的方向指向二者的“内在结构特征”方面。   最终,借助人类“类比”思维的本能,既能通过情境、建立对概念的正确理解,又能突破“概念理解与情境密切相关”的局限性,最终把概念扩展到了更广泛的范围,从而真正实现了:“透过现象看本质”。 最终的实验数据(52%),同时验证了以上2个方面的因素: 1、人类天生具有强大的“类比”思维能力 2、2个不同情境,能帮助脑排除非关键特征的干扰 2.5“2个案例+原理描述”效果最佳的原因解析 在学生已经能通过2个案例,建立正确的思维模型的基础上,再增加原理描述,为什么能进一步提升教学效果呢?(62%) 这就涉及到“语义/语言”对思维的作用机理。       通过“类比”思维,是可以抽象出事物之间的相似之处的,也可以用于解决问题。但这种思维往往是不清晰的(往往被归为“直觉思维”),不可描述、或难以清晰描述。 正象前文提到的“爱因吐格”脸型,人类可以看到一张新的脸时,会自然而然地联想到与某张或某些脸型,但这种思维过程却是无法言说的。   对于人脸识别、图像识别来说,利用的是人脑的强大本能,能否说得出来也许并不重要。但如果一种思维、一个概念,不可言说肯定就意味着“不清晰”。   ——对于学科知识来说,用一个不可言说的、不清晰的概念,拿来用于解决问题,显然会不稳定、容易遗忘、而且难以进一步进化。   而语言表达,对于思维的明晰化,是具有巨大价值的。(比较一下:语言表达,对于在人与人之间有效传递信息,则困难重重) 也就是说,当出示原理描述时,学习者通过语言的作用,让脑对原理的理解更加清晰、明确。(当然能尝试着让学生描述一下,效果会更好) 而且,语言本身所特有的简洁性——能够以最少的信息量,携带最多的信息——也有助于思维的开展更有效率。   不过,我要特别提醒“教师”这个职业的人们注意: ·      语言对思维的明晰化、简洁性等作用,必须要建立在学习者已经理解了语言所代表的“实质”的基础上,才能成立! 三、结论 让学习者自行发现结论,远比提供“喂到嘴边的”结论说明+1个实例要有效得多! 这一点需要特别注意,因为作为学习的组织者或是知识的传授者,我们很容易忍不住提前揭晓谜底,心急火燎地把其中的奥义和盘托出,结果就是很遗憾无法为学习者留下充足的探索空间与思考时间。 比方说,在美国的中小学中,“先展示一个例子再讲解其原理”就是一种极为常见的教学方法(Richland, Zur,& Holyoak, 2007)。通过上述教学实验的结果来看,老师们需要在教学方式上进行一些积极的调整。 如果老师能为学习者提供至少两个案例、而且表面上的情境截然不同,然后要求他们从其中推理出共同的内在结构特征,可能会取得较好的教学效果。   ——当然如果再能让学习者尝试亲口描述一下这个内在结构特征,效果更佳。 即使出于教学进度考量,一定要由老师全盘讲出原理、案例,也至少要做到如下几点: ·      请确保先讲案例,最后讲原理 ·      请提供至少2个案例,而且从表面上看起来一定要截然不同 ·      讲完2个案例,即使没有时间让学生开展较长时间的思考和研讨二者的相似之处,也应留白,让学生头脑中酝酿一小会儿。 ·      如果学生不能一下子得出结论,最好分步骤给一点提示,充分调动思维。         来源网址:漫谈创设有效的情境          
 1   0  441天前
admin
575
试论在建构概念中发展生物学学科核心素养 吴成军 (人民教育出版社/课程教材研究所) 摘  要 建构概念是教学的中心环节,在建构概念中发展学生的科学思维和科学探究,是生物学课堂教学发展生物学学科核心素养的重要方法、途径和措施。社会责任的建立和形成也需要概念作为支撑和解释,需要科学思维进行分析、判断和作出决策。关键词 建构概念 科学思维 科学探究 社会责任 生物学学科核心素养 生物学概念是人们对于生命的活动规律及其本质的认知。生物学概念(包括原理、定律和规律)组成了生物学的知识结构体系,是生物学大厦的基石。习得生物学概念是学习生物学的主要目的之一,在习得生物学概念的过程中发展学生的科学思维、科学探究和社会责任,是发展学生生物学学科核心素养的必然要求。1 建构概念是生物学教学的中心环节生命观念是生物学学科所独有的,处于生物学学科核心素养的中心位置。生命观念的内涵由一系列的概念所组成,形成生命观念的前提是先形成概念,由概念再经抽象概括而形成生命观念,而科学思维、科学探究是形成概念的途径和方法,社会责任意识的建立也需要概念支撑。因此,建构概念是学习生物学的中心环节。1.1 建构概念是从事实或证据到概念的过程从学习的方式来看,习得概念主要是指建构概念。建构概念是指概念的习得是一种建立和形成的过程,是将各种生命现象的本质抽取出来形成认识的过程,或是将各种生命活动规律进行归纳概括的过程。在形成概念的过程中,没有离开事实或证据而独立存在的概念。即使是讲授概念,也必须呈现一些事实或证据来验证概念的正确性。例如,细胞分化的概念,教师可以先讲细胞分化的定义(概念通常以定义的形式呈现),细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。教师分析这个定义,指出细胞分化的四个要素:①发生在个体发育的过程中;②一个或一种细胞增殖产生的后代;③形态结构和生理功能上发生的变化;④这种变化是稳定性变化的。然后教师再列举植物细胞或动物细胞分化的事例进行说明。在这一教学过程中,事实或证据是为了验证或说明概念是正确的。这是一种“概念在前,事实或证据在后”的习得模式。而在建构概念中,则是“事实或证据在前,概念的形成在后”,呈现的事实或证据是为形成概念服务的。这种建构概念的模式,能够让学生深入地理解概念,并从中提升思维能力。1.2 建构概念的基本模式一般来说,依据一项事实或证据而获得的概念是一般概念,如在研究光合作用过程中,鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究氧气的来源实验而得出的结论,就是一般概念:光合作用过程中释放的氧气来自水中的氧。由一系列的实验所得出的众多一般概念经归纳或概括就形成了光合作用中光反应过程的重要概念。图1显示了概念形成的基本模式。图1 事实或证据—概念—生命观念的形成模式 基于建构概念是从事实或证据到概念的过程,这就要求教学时要创设真实的情境,而情境的实质就是提供建构概念的事实或证据,如科学研究的过程和结果、实验的过程和结果、生活或生产的现象与结果等。根据呈现的事实或证据而提出相应的问题,引导学生经过讨论和思考从而得出结论,结论就认为是一种概念。1.3从概念中形成生命观念在概念的基础上进一步形成生命观念是教学的必然要求。生命观念的架构是由一系列概念所支撑的,而概念又来源于事实或证据。因此,建构概念不是学习的终点,而是学习的过程,在概念的基础上还需要进一步形成生命观念(图1),生命观念也可以看成是一种大概念。例如,要形成生物的进化观,先得形成一系列的概念“生物是由原始的共同祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的”“适应是自然选择的结果”“生物进化的实质是种群的基因频率发生定向改变”“生物多样性是协同进化的结果”。这些概念再进一步概括,就能形成生物进化的观念。也就是说,生物进化观是有具体内涵的,而不仅仅是这个名词。建立生物进化观,也不是仅仅知道这个名词,知道“生物是进化的”这么简单,否则,直接告诉学生不就能建立吗?正因为如此,建立生物进化观,就得建立生物进化观的一系列内涵,即生物进化的一系列概念。只有这样,才能真正理解生物是进化的,是如何进化的,然后运用这种观念来认识、分析和解决一系列的生物进化问题。1.4运用概念分析和解决问题是学习的高阶目标习得概念并不是建构概念的最终目的,学会运用习得的概念来认识客观事物,从而提高分析问题和解决问题的能力才是学习概念的高阶目标。运用概念分析问题和解决问题是发展和提升学生能力的必然要求。当学生初步建立或形成概念后,就需要运用概念来认识生命活动。例如,当学生建立起“影响光合作用强度的环境因素及其生理机制”这一概念时,并不是学习的最终目的,而是要运用这些概念分析和解决实际问题,并提升这一能力才是学习的高阶目标。即将习得的光质(包括光照时间、光照强度和不同的色光)、二氧化碳浓度、水等环境因素对于光合作用的影响机制应用于生产实践,以通过创造适宜的环境条件从而达到提高植物光合作用的目的;同样,习得基因的分离与自由组合定律并不是学习的最终目的,而学会运用这些定律分析和解决遗传问题才是最终的学习目的。2 在建构概念的过程中发展科学思维概念是思维的基本形式之一。即概念本身就是一种思维的表现形式。无论是通过归纳、综合,还是通过概括、抽象建立的概念,都体现出一种思维的模式。例如,“蛋白质是生命活动的主要体现者”这一概念,就是归纳或概括的产物,这一概念的呈现也是这一思维的表现。因此,概念本身就体现出一定的思维特点。建构概念就是思维一定程度和形式的反映。2.1 建构概念需要用到科学思维方法概念也是思维的产物,科学思维是形成概念的工具和途径。通常,建构概念的基本模式是:由事实或证据提出问题,由解决问题而建立概念。从教学过程的角度看,建构概念的具体做法是,设计一系列的情境任务或活动,依据任务或活动提出相应的问题,引导学生思考、讨论,进行相应的分析、推理、判断,通过归纳、综合、抽象与概括等逻辑思维而形成概念。概念的建构过程也体现了科学思维是认识事物内在规律及相互关系的一种方法,是基于科学事实建构模型的抽象与概括的过程;是科学思维方法在科学研究和实践领域的具体运用。例如,为了建立氨基酸的结构模型,教学时可展现4种不同的氨基酸的结构式,然后针对氨基酸的结构式提出问题:这些氨基酸的结构具有什么共同特点?再引导学生通过分析和比较四种氨基酸的结构式,进而归纳出“氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上”“不同的氨基酸之间的区别在于R基的不同”的重要概念。在构建氨基酸结构概念的过程中,运用了比较、分析、综合、归纳的科学思维方法。2.2建构概念的过程是提升科学思维品格的过程科学思维品格可分为五个方面:崇尚真知、尊重事实和证据、讲求逻辑分析、质疑和批判、创新。建构概念所提供的事实和证据就是科学研究的过程和结果,而科学研究的过程和结果就是上述五个方面的体现。从认识论的角度看,通过分析科学事实或证据,进行逻辑推理而获得结论,这种认识就体现了上述科学思维品格。教学过程中的“事实或证据—问题—结论”就是帮助学生形成这种品格的过程。例如,在“对细胞膜结构成分的探索”的活动中呈现事实或证据,有针对性地提出了4个问题,在回答这4个问题时,就分别体现了科学思维的方法。同时,在完成这一活动时,就会培养学生形成“尊重事实和证据、严谨求实、重逻辑”的科学思维的特征。因此,通过概念的建构过程,既帮助学生学习和训练了科学思维方法、培养了学生的科学思维品质(图2),又帮助学生形成了“细胞膜的成分主要是由磷脂和蛋白质构成的”重要概念。图2建构概念中形成科学思维的一般模式科学思维具体可分为科学思维方法和科学思维的特征,前者是认知方式和能力的体现,后者是认知品格的体现。在情境活动中回答提出的问题,训练了科学思维方法,在由事实或证据中经科学思维方法而得出概念的过程中,渗透了科学思维的特征。因此可以这样理解:基于事实或证据而建立概念的过程,就是发展学生科学思维的过程。建构概念的过程是一个科学思维的过程。在早期建构概念的过程中,以学习和训练学生科学思维方法、培养思维品质为主;在后续建构概念的过程中,以运用科学思维方法、增强科学思维品质为主。3 科学探究是建构概念的途径和方法探究的本质就是提出问题并解决问题。提出的问题可以通过实验或实践活动等方式来解决,也可以通过提供事实或证据(科学实验的过程、现象、结果),由学生分析、讨论和交流,进行逻辑推理来完成。探究的本源是提出问题,探究的结果是解决了问题,提出问题从本质上看就是对生命活动规律的一种探寻设问,解决问题则是对生命活动规律的找寻和确认,生命活动规律其实质就是生物学概念。因此,通过探究所得出的结果其实就是形成概念,探究的过程就是形成概念的过程。将实验和探究活动的结果形成结论。例如,“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的探究活动,通过完成在常温、加热、无机催化剂、有机催化剂(酶)的条件下,过氧化氢的分解速率及原因的分析,得出的结论就是:酶的催化效率比无机催化剂高。在这一结论的基础上再进一步分析和推理,就会形成“酶能有效地降低化学反应的活化能,催化效率高”的概念。在以实验或以探究活动建构概念的过程中,除了建构的概念外,实验和探究的方法、技能、科学思维、科学态度和科学精神都可以得到学习和提升。正是基于科学探究在发展学生学科核心素养方面的巨大作用,因此,教学时要重视开展科学探究活动,在建构重要概念时要提供科学研究的过程和结果供学生讨论和学习;要尽量创造条件开展实验,在活动中学习科学方法和技能、训练其科学思维,培养其科学态度、精神和品质。4 社会责任的建立依赖于科学概念和科学思维建立和形成社会责任是教育的重要目标,也是发展核心素养的重要内涵。生物学学科要形成的社会责任主要包括以下5个方面:①理性解释,辨别迷信和伪科学;②关爱生命,形成健康文明的生活方式;③解决现实生活和生产中的实际问题;④形成生态意识,参与环境保护实践;⑤养成严谨求实、勇于探索的意识和精神。这些社会责任不是通过说教和宣传能建立起来的。依托于说教和宣传所建立的社会责任,注重的是表面形式,不可能达到内化于心、外化于行的目的。社会责任的建立需要科学概念的支撑和解释,需要科学思维进行分析和判断。任何一种责任意识的建立,都是建立在一定科学概念的基础之上。也就是说,要真正理解建立责任意识的理由(由概念所组成),才能从言行上表现出社会责任的内涵。例如,健康生活是社会责任的一项重要内容,要做到健康生活,其中之一就是要控制糖的摄入,摄入适量糖为什么对健康生活很重要呢?这就需要学生理解糖在生命活动中的重要作用,糖在细胞中的转化等方面的概念,没有这些概念作为支撑和解释,就无法让学生明白控糖是有利于健康的。同样,控制糖的摄入还需要理性分析,在此基础上作出明智决策。又如,建立“不相信核酸保健品能起到保健作用,不向其他人推荐核酸保健品”的社会责任,就得清晰理解“基因的概念,基因与疾病的关系,进食基因后、基因在人体中的变化”等相关知识,才能做出理性的判断。在进行科学探究的过程中,也会形成一定的社会责任。例如,科学实验与探究活动都可以培养学生的严谨、求实、团结协作、追求真理、探索创新的科学精神、科学态度和价值观。基于社会责任的建立离不开科学概念,教学时往往在建构概念之后,才渗透相关责任意识的培养。这样培育的社会责任才有了根基,才能直入人心,并以此实现立德树人的教育目标。基于上述分析,在生物学课堂教学中可以建立发展学生生物学学科核心素养的一般模式(图3)。该模式的核心思想是,在建构概念中发展学生的生物学科核心素养。图3生物学教学中发展生物学学科核心素养的一般模式来源:《生物学教学》网络首发论文 引用格式: 吴成军.试论在建构概念中发展生物学学科核心素养[J/OL]. https://kns.cnki.net/kcms/detail/31.1009.G4.20210608.1252.006.html
 0   0  496天前
admin
576
中学生物学课程中科学思维测评框架的建构 谭永平 人民教育出版社课程教材研究所   摘  要 科学思维是生物学学科核心素养的重要组成,它以理性思维为核心。在借鉴有关科学思维、科学推理测评研究的基础上,本文提出科学思维的测评应重点关注论证理解、证据、演绎推理和归纳推理,以及评估推理等方面,并创编了测评样题。 关键词 科学思维 测评 中学生物学   生物学课程是自然科学领域的一门课程,应该反映自然科学的本质特征。运用科学思维是科学的本质属性之一,生物学课程应该训练学生的科学思维。 1 科学思维的组成部分 虽然我们经常接触科学思维,但是却未必能准确地阐述科学思维的内涵、外延。在《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中,明确了科学思维是生物学学科核心素养的四方面之一,将“科学思维”描述为: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。从科学思维的内容来看,包括求知态度、思维习惯和能力;思维习惯或能力,则包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等。 如果我们进一步从科学史、科学哲学,以及思维科学方面去寻找关于科学思维的内涵和外延,则可以发现,科学史上似乎没有一个万能的科学思维图谱,要界定究竟什么样的思维是“科学思维”并不是这么简单,科学思维似乎是多样的,其中既有通过观察、实验、调查获取证据,也有数学统计分析,甚至不少时候还有想象参与其中。 一般认为,科学思维的核心是理性思维(rational thinking),此外还有直觉、灵感等。简而言之,科学思维=理性思维+直觉、灵感。直觉、灵感却无法系统训练和检测,教育教学中训练和提升科学思维,主要是指其中的理性思维。理性思维主要是指通过严密的思维,按照一定的规则程序而对各种事物进行逻辑推理。由此,我们可以将科学思维能力简化为科学推理能力。 如果对科学思维做测评,则要将科学推理过程关键组成部分再做进一步细化,变成可操作的具体能力测评点。 2 科学思维测评工具的测评框架分析 关于科学思维技能的组成,已经有不少学者做过探讨;关于科学思维的测评,也已经有一些综合性的测评工具。鉴于对科学思维技能的分析往往与测评框架基本上重合,故此在本文将它与测评工具合并讨论。 赵占良将科学思维定义为:是基于事实证据、运用科学概念、通过科学推理和论证对客观事物的本质、规律及其相互关系作出判断和解释、对事物客观发展变化作出预测的认识方式[]。在这一定义中,简明扼要地阐述了科学思维的组成要素,以及要素之间的关系。汪诘详细列出了科学思维15个明确的要点:能区分事实和观点;了解科学和技术的区别;知道什么是信源;能大致判定信源可靠度;能用统计的眼光看现象;能区分先后关系和因果关系;能区分因果关系和相关性;懂得基本的逻辑规则;知道什么是类比,什么是逻辑推演;了解谁主张、谁举证的基本概念;了解科学共同体是怎么回事;能区分哲学思辨和科学思考;能明白经验不等于规律;知道大样本随机双盲对照实验的含义;能判断一个观点是否具备可证伪性。 Opitz等提出,科学推理技能包括:问题识别、提出问题和假设、建立或重新设计人工品、提出证据、证据评估、得出结论、交流并详细检查[5]。 Yanto等人提出,科学理性能力包括:分析、评估和创造。其内涵和指标见表1。 PCAP科学素养测评方案指出,科学推理表现在:能运用他们的科学知识、技能和对科学本质的理解做出明智的、基于证据的决定;能得出结论或与现有的理论或观点进行比较;能识别问题或事件,并寻求解决问题或事件的科学知识。具体表现为:识别模式;形成合理论据;验证结论;判断论据的有效性;依据证据建立有效论证和解释;联系科学观点,建立彼此相关联的整体;根据证据进行推理,为指定问题做出明智决策;使用推理帮助理解科学相关的问题;基于证据提供做出决策的理由;针对某一问题做出决策的依据及局限性;开发和使用模型;表现出对基于证据的知识的尊重和支持;对与科学相关的问题表现出兴趣和察觉意识。 PISA2018科学素养被定义为以下三项能力:①科学解释现象:识别、提供和评估一系列自然和技术现象的解释。②评估和设计科学探究:描述和评价科学研究,提出科学解决问题的方法。③科学地解释数据和证据:分析和评估各种陈述中的数据、主张和论点,并得出适当的科学结论。 Lawson给出的科学推理测评问卷,得到科学教育界广泛认可。其主要涵盖守恒概念、比例推理、控制变量、概率推理、相关性推理与假设演绎等能力维度。该问卷1978年首次使用,2000年又做了修改。 综合上述关于科学思维、科学推理的要点阐述可以看出,科学推理测试的内容一般都包括证据的获取、判别和提供;对事物进行比较、分类;基于证据进行符合逻辑的推理;等等。其中“符合逻辑的推理”其含义极其丰富,涵盖了上述推理技能的大多数。 此外,在GRE考试、国内的公务员资格考试里,也有推理能力测试的有关内容。这些关于科学思维的测评,适合于整个科学领域或者适合于做思维能力的测评。如果要聚焦于生物学课程中的科学思维的测评,我们可以借鉴但又不能简单移植。 3 中学生物学课程中科学思维测评的框架 借鉴上述关于科学思维测评根据和的分析框架,参考国内有关考试中的推理测试卷,并结合生物学课程内容的特点,以及目前中学生物学教学的实际情况,笔者提出以下测评框架。 该测评框架的设计聚焦于科学推理能力,略去其他科学思维测评关注的概念检测。原因是,关于概念检测,目前各类生物学测试都予以了足够的重视,因此本文不再强调。 4 中学生物学课程中科学思维测评试题创编示例 笔者根据上述测评框架,设计了覆盖上述维度的科学思维测评试题。试题经过小范围测试后,根据测试情况做了修改完善。以下为测评框架中部分测试题。 识别论证案例: 例1 科学论证至少有两部分组成,其中一个是结论,另一个则是支持结论的理由。以下4个论述中,不属于论证的是:(D) A 水分子中的18O出现在产物氧气中,因此光合作用产生的氧气来自水 B 显微镜下观察细菌看不见核膜结构,因此可以认为细菌没有成形的细胞核 C 有些同卵双胞胎的身高不同,所以性状并不是完全由基因决定的 D 通过比较三种兰科植物遗传物质的差异大小,可以判断他们亲缘关系远近 辨识假设案例: 例2 要采取更有力的措施保护东北豹。不属于这一观点成立必要前提的是:(C) A 存在东北豹这一物种 B 东北豹已经处于濒危状态 C 东北豹种群数量还在下降 D 以往的保护措施还不够有力 例3 在探索光合作用原理的过程中有这样一段历史。卡尔文发现,CO2固定后首先形成C3(一种三碳化合物)。那么,哪类物质与CO2结合形成C3?卡尔文设计新的实验进行探索。他用14CO2标记的小球藻做了这样的实验:突然停止供应CO2,小球藻内含量大为增加的是一种五碳化合物。他据此推测,这种五碳化合物可能是与CO2结合的化合物。卡尔文的实验设计、实验结论有一个关键的前提假设是:(B) A 14C参与的物质在小球藻细胞内与C参与的物质化学性质相同 B 与CO2结合的物质不需要CO2诱导且在反应时可源源不断提供 C 小球藻细胞内进行的光合作用与高等植物的光合作用机制相同 D CO2固定后形成的三碳化合物既不抑制也不促进该物质的供应 归纳推理案例: 归纳推理应该是科学思维水平检测的重点。以往的实验结果分析题,有些就属于归纳推理。归纳推理的检测,应该包括归纳概括、归因归纳两大方面。其中,归纳概括相对简单,以往的教学中,如根据集中氨基酸结构式归纳出氨基酸结构通式,就属于归纳概括。本文不再就此问题展开。以下主要探讨归因归纳能力的检测。 例4 某研究小组分析了2012年4月一2013年10月在某医院接受诊治的263例宫颈癌癌前病变患者,结果发现患者中感染高危型HPV(人乳头状瘤病毒)患者185例,阳性率为70.34%,且病毒载量随着宫颈癌癌前病变严重程度的增加而增加。更早一些的研究表明,在1169例某宫颈癌患者样本中,902例被单一HPV基因型感染(占77.16%),170例样本存在HPV基因型的多重感染(占14.54%)。有人由此得出结论,是HPV感染导致了宫颈癌。以下支持这一结论的是:(B) A 育龄妇女感染HPV的比例非常高,但是宫颈癌的发生率并不高 B 25岁之前接种HPV疫苗的女性罹患宫颈癌的比例远低于其他女性 C 宫颈癌发病率高的地区经济水平普遍较低,营养卫生条件也较差 D 从归因归纳的方法来看,上述研究结论是基于求同归纳得出的 评估推理有效性案例: 分析论证的结构,找出假设并评估假设的良好程度,能反驳或支持论证。 例9历史上,某地的医生会有意将脓液等污秽物品放在受伤的伤口上以促进伤口痊愈。因为他们观察到伤口痊愈前一般都会化脓。 (1)这一做法的依据,是归因归纳里的求同(求同/求异)。 (2)以下可以有效质疑这一做法的是:(D) A 这简直是一种弱智的做法 B 伤口化脓后也有难以痊愈的 C 不敷设脓液的伤口也会化脓 D 未感染的伤口一般痊愈更快     本文已在中国知网学术期刊网络首发平台发布,网址: https://navi.cnki.net/KNavi/JournalDetail?pcode=CJFD&pykm=SWJX 引用本文: [1]谭永平.中学生物学课程中科学思维测评框架的建构[J/OL].生物学教学:1-3[2021-07-26].http://kns.cnki.net/kcms/detail/31.1009.G4.20210706.1612.008.html.  
 0   0  496天前
admin
680
关于中华优秀传统文化融入中学生物学课程的思考   摘  要:中华优秀传统文化是中华民族的“根”和“魂”,弘扬中华优秀传统文化具有重要意义。我国重视在中小学开展中华优秀传统文化教育,生物学课程教材是渗透中华优秀传统文化教育的重要载体之一。研究认为:当下人教版中学生物学教材已融入了一些中华优秀传统文化内容,但仍需要进一步加强中华优秀传统文化融入生物学课程教材的整体设计,并探索融入路径,进而更好地打造“培根铸魂、启智增慧”的精品教材,为培育时代新人服务。 关键词:中华优秀传统文化;生物学教材;生物学课程   中华文明绵延数千年,有着深厚的文化传统。习近平总书记曾在多个场合反复强调要大力弘扬中华优秀传统文化,并深刻阐释了弘扬中华优秀传统文化的重要意义。习总书记说:“世界上一些有识之士认为,包括儒家思想在内的中国优秀传统文化中蕴藏着解决当代人类面临的难题的重要启示……中国优秀传统文化的丰富哲学思想、人文精神、教化思想、道德理念等,可以为人们认识和改造世界提供有益启迪,可以为治国理政提供有益启示,也可以为道德建设提供有益启发。”习总书记还指出:“中国传统文化博大精深,学习和掌握其中的各种思想精华,对树立正确的世界观、人生观、价值观很有益处。” 中共中央办公厅和国务院办公厅于2017年联合印发了《关于实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见》(下文简称《意见》),强调了传承发展中华优秀传统文化的重要意义:“在5000多年文明发展中孕育的中华优秀传统文化,积淀着中华民族最深沉的精神追求,代表着中华民族独特的精神标识,是中华民族生生不息、发展壮大的丰厚滋养,是中国特色社会主义植根的文化沃土,是当代中国发展的突出优势,对延续和发展中华文明、促进人类文明进步,发挥着重要作用。” 基础教育课程是国家意志在基础教育领域的直接体现,在立德树人中发挥着关键作用。2020年11月29日,习近平总书记在给人民教育出版社老同志的回信中提出,希望人教社用心打造培根铸魂、启智增慧的精品教材。在教材中弘扬中华优秀传统文化,正是落实习总书记指示的具体举措之一。那么,党和国家对基础教育中弘扬传统文化有哪些具体要求?现行中学生物学课程教材在体现中华优秀传统文化方面是怎么做的?未来,中学生物学课程如何能更好地融入中华优秀传统文化?本文将对这些问题进行探讨。 一、弘扬中华优秀传统文化的指导要求 《意见》阐述了实施中华优秀传统文化传承发展工程的指导思想是:“高举中国特色社会主义伟大旗帜……坚持以社会主义核心价值观为引领,坚持创造性转化、创新性发展,坚守中华文化立场、传承中华文化基因,不忘本来、吸收外来、面向未来,汲取中国智慧、弘扬中国精神、传播中国价值,不断增强中华优秀传统文化的生命力和影响力,创造中华文化新辉煌。”总体目标是:“到2025年,中华优秀传统文化传承发展体系基本形成,研究阐发、教育普及、保护传承、创新发展、传播交流等方面协同推进并取得重要成果,具有中国特色、中国风格、中国气派的文化产品更加丰富,文化自觉和文化自信显著增强,国家文化软实力的根基更为坚实,中华文化的国际影响力明显提升”。生物学教材也属于一种重要的文化产品。如何使生物学教材更有“中国特色、中国风格、中国气派”,这是我们需要研究的课题,而将中华优秀传统文化融入教材,就是题中应有之义。 《意见》还论述了实施中华优秀传统文化传承发展工程的主要内容,包括核心思想理念、中华传统美德、中华人文精神三方面,各方面的关键词见表1。 表1.传承发展中华优秀传统文化的内容框架 此外,《意见》也提出了实施中华优秀传统文化传承发展工程的重点任务,其中与基础教育有关的论述有:“贯穿国民教育始终。围绕立德树人根本任务,遵循学生认知规律和教育教学规律,按照一体化、分学段、有序推进的原则,把中华优秀传统文化全方位融入思想道德教育、文化知识教育、艺术体育教育、社会实践教育各环节。”其中,与中学生物学课程关系最密切的是“文化知识教育”和“社会实践教育”。《意见》中还提到,“加强对传统历法、节气、生肖和饮食、医药等的研究阐释、活态利用,使其有益的文化价值深度嵌入百姓生活。”目前,已有老师探索了如何将“二十四节气”相关内容融入初中生物学课程;未来,还可以在这方面继续深入、扩展。 2014年,教育部发布《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》,提出了完善中华优秀传统文化教育的指导思想、基本原则和主要内容;2021年初,教育部发布了《中华优秀传统文化进中小学课程教材指南》,更加具体地指出了每个学科应当怎样把中华优秀传统文化融入课程教材,并提供了可选素材。其中,对生物学的整体要求是:“我国古人在生物学方面的探索成果,是中华优秀传统文化的组成部分,为中华民族乃至整个人类的科技进步和文明发展作出了重要贡献。将我国古人在生物学方面的探究方法与实践成果纳入生物学课程教材,对于厚植学生文化底蕴、感悟中华民族智慧、增强民族自豪感有着重要意义。”因此,在今后的中学生物学教材中,我们要进一步加强对“我国古人在生物学方面的探究方法与实践成果”的介绍。 二、现行中学生物学教材融入中华优秀传统文化例析 在人教版初中和高中生物学教材中,可以找到很多与中华优秀传统文化有关的内容。这些内容往往是以生物学内容为载体,两者较为自然贴切地融合在一起,而不是生硬地“贴膏药”。下面通过一些实例进一步说明。 在教材中,讲“食物链和食物网”时,引用了“螳螂捕蝉,黄雀在后”“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米”等谚语。讲藻类时,引用了“西湖春色归,春水绿于染”,将古诗中描述的现象作为情境进行导入。在讲“被子植物的一生”时,第一段话就是“离离原上草,一岁一枯荣。野火烧不尽,春风吹又生。”在讲种子的萌发时,引用了谚语“清明前后,种瓜点豆”“一年之计在于春”。在讲“生物圈中生命的延续和发展”时,引用了诗句“梁上有双燕,翩翩雄与雌……青虫不易捕,黄口无饱期……须臾十来往,犹恐巢中饥”。这些富有美感的语句,既能与教材内容紧密结合,又于潜移默化中熏陶着学生的古典文学素养。 在讲“鱼类与人类的关系”时,传统的教材一般直接讲鱼类对人类的价值,而2013年版初中生物学教材是以文化的角度组织了相关内容。首先,教材从国家层面切入,“鱼类养殖业和捕捞业都是国家的重要产业”。接着,将渔业与文化联系起来,“鱼不仅为人类提供了富含蛋白质的食物,还深深融入了人类的文化”。教材还附上了一幅“娃娃抱鱼”的年画,配文“年画中的鱼寓意年年有余”。“鱼”和“余”谐音,这是我们中国文化里特有的联系。接着,“临渊羡鱼,不如退而结网”告诉人们空谈误国,实干兴邦。“授之以鱼,不如授之以渔”对教学也有深刻的启示。“竭泽而渔”告诫人们不能只图眼前利益,不顾长远发展,与现在强调的可持续发展观念一脉相承。在这样的文化氛围中,中国传统文化与现代思想观念结合了起来。另外,教材还专门设计了“生物学与文学”栏目,如七年级上册中有“寄予植物的情怀”,中华人文精神跃然纸上。 初中教材的习题中也引用了一些古诗或古人名言等。例如,在七年级上册中:“‘人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开。’你能对这句诗描述的自然现象作出科学的解释吗?”在八年级下册中:“我国古代著名思想家老子说:‘天下万物生于有,有生于无。’这与现代生物学中关于生命起源的观点是不谋而合还是大相径庭?说说你的看法。”这一问题没有标准答案,是开放性的,只要学生言之成理即可。将古人的名言与生命起源和进化的观点联系起来思考,有助于活跃学生的思维。 高中教材也有一些这样的例子。在讲“细胞的能量‘货币’ATP”时,引用了“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤。天阶夜色凉如水,卧看牵牛织女星。”古诗的加入让现代的教材更具中国风格。在讲“人与环境”时,引用庄子的话“天地与我并生,而万物与我为一”,反映了天人合一的思想,启发学生思考人与环境的关系。 三、对未来在生物学课程中融入中华优秀传统文化的思考 (一)加强整体设计 尽管现在的生物学教材已在融入中华优秀传统文化方面做了很多努力,但是还有点碎片化、表面化,不够系统、不够深化。因此,未来要加强整体设计,更好地将传统文化内容融入生物学课程教材。整体设计应以《意见》等前文提到的指导性文件为依据,同时也要考虑生物学的学科特点,做到自然而贴切地融入。例如,弘扬“革故鼎新、与时俱进”的理念,可以讲中外科学家为了生物科技的发展所作出的努力和贡献;“道法自然、天人合一”的思想,与生态学内容的教学密切相关;介绍我国劳动人民创造的伟大成就,可以潜移默化地让学生认同“振兴中华”,“崇德向善”的美德;同时,生物学作为自然科学,还要培养学生“脚踏实地、实事求是”的精神。在中华人文精神中,“求同存异、和而不同”也可以与生物学结合起来。例如,在生态系统中,不同的物种共存,多样而和谐,它们之间相克相生、相互依赖,体现了“求同存异、和而不同”的思想。 在“核心思想理念、中华传统美德、中华人文精神”的基础上,笔者认为可再增加“中华民族智慧(思维方式)”一类内容(表2)。 表2.中华优秀传统文化融入教材的整体内容框架 注:左侧三列关键词提取自《意见》,第四列由笔者所加 表2中前三列内容侧重在“培根铸魂”,最后一列内容则侧重在“启智增慧”。东西方不同的历史文化孕育了各具特色的东西方智慧。东方智慧以直觉思维为主体,以整体观为精髓,是模糊的、通达的观念;西方智慧以逻辑思维为主体,以局部剖析为经典,是精确的、标准的观念。西方智慧确实滋养了现代科学,但东方智慧也有其独特优势,突出表现为直觉体悟、整体思维、辩证思维和意象思维等。我们既要引导学生学习现代科学重实证、重逻辑、重分析的理性思维方式,同时也要发挥中国古人的重直觉、重辩证、重整体的思维优势,以培养现代社会所需要的创新型人才。 如何以生物学内容为载体,训练学生的辩证思维和整体性思维,现行教材已经有许多探索,今后还需要进一步加强整体设计。例如,生态学思维就是一种整体性思维。它不同于传统科学的分析式思维,分析式思维以过分的理性化和机械化为特征,注重事物和过程的单因果的硬性决定论,以及线性的和非循环因素的作用;生态思维注重事物和过程多因果的网络结构及概率统计方法的运用,重视非线性的和循环因素的分析;注重将生态系统作为各种组分相异相依、相克相生、共存共荣的有机整体,主张摈弃传统的极端功利型思维,倡导互利型的思维方式。在初高中教材关于“生态系统”的内容中,都设置了训练整体思维的思考题等。 关于辩证思维的训练,现行教材中也有不少专门的设计。例如,2019年版《必修2遗传与进化》中的一道习题。 镰状细胞贫血主要流行于非洲的疟疾高发地区。具有一个镰状细胞贫血突变基因的个体(即杂合子)在氧含量正常的情况下,并不表现出镰状细胞贫血的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白,并对疟疾具有较强的抵抗力。 (1)这些地区具有镰状细胞贫血突变基因的人占总人口的比例较其他地区的高,为什么? (2)为什么某些看起来对生物生存不利的基因,历经漫长的进化历程依然“顽固”地存在?请结合这个例子阐明原因,并分析如何辩证地认识基因突变与生物的利害关系。 再如,在“分析生物多样性的形成”的“思考·讨论”中,设置了问题——“恐龙大约是什么时候绝灭的?物种绝灭对生物多样性会产生怎样的影响?”恐龙绝灭,一方面意味着一类物种的消失;但另一方面,也意味着地球上曾被恐龙占据的生态位空了出来,为哺乳动物的兴起和繁盛提供了空间。这一设问的目的是引导学生辩证地看待特定物种的绝灭对生物多样性的影响。 (二)探索融入路径 依据表2完成整体设计之后,应该如何确定生物学与中华优秀传统文化的结合点呢?笔者认为可从下面三条路径继续探索。 路径一,从中华优秀传统文化内容到生物学内容。也就是说,从传统文化框架四个大方面的具体教育点出发,去找生物学中能够对应的内容,再将两者结合起来。下面略举几例说明。 中国文化重群体,是集体主义的;西方文化重个体,是个人主义的。中国文化强调作为个体要为群体作贡献,认同家国同构,有国才有家,提倡“先天下之忧而忧,后天下之乐而乐”“老吾老以及人之老,幼吾幼以及人之幼”。在生物学中,有没有内容正好能呼应中华优秀传统文化的这个特点呢?按照这个路径,笔者找到了一些内容。在讲内环境与稳态时,教材写道:“无论春夏秋冬,风云变幻,它却总是轻波微澜,稳态是生命系统的特征,也是机体存活的条件,它让每一个细胞共享,又靠所有细胞共建。”没有一个细胞是只享受、而不去贡献的,在恶劣的环境中,也没有一个细胞能够独善其身。这就体现了一种群体思想。在生物学中,还有很多内容也凸显着群体思想。在自然界中,任何生命系统都是由许多独特的“个体”组成的群体所构成的,每个个体都有自己的贡献,同时也离不开其他个体。这里的“个体”是一种广义的概念,不仅仅是指生物个体,也可以指一个细胞。这些内容的教育意义体现在:第一,做好自己就是对群体最大的贡献;第二,要懂得感恩其他个体,感恩群体。这样,就能通过生物学具体内容加深学生对中华优秀传统文化的理解和认同。 中华优秀传统文化推崇舍生取义。“生亦我所欲也;义亦我所欲也。二者不可得兼,舍生而取义者也。”这一观念也可以与生物学相结合。例如,凋亡的细胞为个体作出了很大的贡献。教材在介绍“胎儿手的发育”时提到:如果手指之间的细胞不凋亡的话,那么人的手指就无法正常地发育出来。为了个体的正常发育,50%的细胞都牺牲了,但是它们曾存在过,也有它们的意义。在教学时,可将这些素材与传统文化相结合,再联系社会生活,适当地升华到现代社会的为人处世之道等方面,锻炼学生自主思考判断的能力,培养有社会责任感的公民。 “脚踏实地、实事求是”是中华优秀传统文化核心思想理念之一。在生物学课程教材中,可以通过多种方式进行落实:(1)介绍体现科学家实事求是科学态度的案例,给学生以启迪;(2)要求学生在探究活动中实事求是,不能弄虚作假;(3)引导学生做出决策时要实事求是,包括解答习题的时候。下面举一个不够“实事求是”的例子。 “西部大开发”中,保持草场生态平衡,使人与自然和谐发展的有效措施是(B) A.保护植被,禁止放牧 B.保护植被,实行适度放牧 C.禁止狩猎,引入食草动物 D.充分利用草原,扩大羊群数量 这道习题来自一本教辅,参考答案是B,同学们一般也会选B。但实际上,若植被已遭严重破坏,一般会禁止放牧;若有的区域经过一段时间的保护,草场恢复得非常好,则可以适当扩大羊群的数量。因此,这一问题需要根据具体情况进行具体分析,不能一概而论。这种习题不利于学生形成实事求是的科学态度。 路径二,从生物学内容到中华优秀传统文化内容。也就是说从生物学的思想观念和概念特点出发,去找传统文化中能够对应的内容,再将两者结合起来。下面分别就生物学思想观念和概念特点各举一例来说明。 生物学中有适度与平衡的思想。生命体的结构和过程特征,没有绝对的优与劣、利与害,适度就好。这样的例子比比皆是:营养不足固然不利于健康,营养过剩同样会造成健康问题;过量饮酒伤身,适度饮酒可能于身体有益;过度放牧对牧草有害,适度放牧则能促进牧草的生长;雄鹿的角长一些,容易得到雌鹿的青睐,但角过大就会影响身体平衡和奔跑速度,大角鹿就因此而绝灭;生态系统有一定的自动调节能力,但这种能力是有限度的,当外界干扰强度超过生态系统的自动调节能力时,就会破坏生态系统的稳定性,甚至会造成生态系统的崩溃。生物学中体现平衡思想的内容十分丰富,如营养平衡、水盐平衡、稳态、生态平衡、生物圈的碳氧平衡等。普通高中生物学课程标准将稳态与平衡观列为重要的生命观念。在人教版生物学教科书七年级下册中,介绍了合理营养的内涵:“合理营养是指全面而平衡的营养。‘平衡’是指摄取的各种营养素的量要合适(不少也不多,比例适当),与身体的需要保持平衡。”这一概念既体现了适度,又体现了平衡。从适度与平衡的思想观念出发,我们可以在中华传统文化中找到许多与此吻合的内容。如传统文化强调中庸之道,讲究“过犹不及”,“中”即适度,既不过,也没有不及。“执其两端,用其中于民。”“天之道,其犹张弓与?高者抑之,下者举之,有余者损之,不足者补之。天之道,损有余而补不足。”沿着这一路径去探寻,还会发现平衡思想在传统中医理论中占有突出位置。中医学的平衡观包括两个方面的内涵:一是指机体与外界自然环境之间的相对平衡;二是指机体自身阴阳、脏腑、经络、气血之间的动态平衡[14]。保持机体内外各种因素和过程的动态平衡,是维持机体正常生命活动和健康的重要条件,这是生物学与中医学在平衡思想上的共同点。 生物学概念具有辩证性。例如,遗传和变异是一对矛盾,遗传具有保持稳定的保守性,变异具有产生新适应的革新性。遗传是指遗传物质的代代传递,传递过程中出现差错就是变异,这就是遗传概念的矛盾结构;变异要传给后代离不开遗传,这是变异概念的矛盾结构。没有遗传,具有选择优势的基因不能传给后代,生物就不可能进化;没有变异,生物就难以适应变化的环境,当然也谈不上进化。生物的进化就是自然选择作用下遗传物质的定向改变,可见遗传和变异是对立统一的关系。生物学概念的辩证性体现出的辩证思想和辩证思维,是对学生进行辩证唯物主义教育的好素材,而辩证思想和辩证思维恰好是中华优秀传统文化的重要组成部分。 古人智慧与生物学思想和思维方式的相似性,为两者的联通提供了可能。沿着这一路径探索,还会发现更丰富的素材,需要在未来生物学教材课程中多加探究与尝试。 路径三,将现代生物学内容与中华优秀传统文化内容结合起来,实现传统文化的创造性转化、创新性发展。“人法地,地法天,天法道,道法自然”,出自《道德经》,体现了我国古人朴素的自然观。在现代生物学中,进化思想和生态学思想是最核心的两大思想,反映了自然界运行的法则。如何将两者结合起来并实现升华、发展呢?可以将“道法自然、天人合一”的思想理念融入生物学课程,与生态学思想、美丽中国建设相结合,升华为生态文明思想;将“尚和合,求大同”的思想理念融入课程,与生命的系统观、进化观相结合,升华为认同人类命运共同体的理念。 除了思想观念,在思维方面,特别是将中华民族智慧与现代科学相结合来培育科学创新思维方面,生物学课程教材还大有可为。传统文化重视直觉思维、感性思维、整体思维、辩证思维、意象思维,现代科学重视逻辑思维、理性思维、分析式思维、抽象思维,两种思维方式都既有优势,也有局限性。在生物学教材中融合两种思维的优势,有助于培养兼具东西方智慧的创新型人才。 总的来说,将中华优秀传统文化融入中学生物学课程,必将提升学科的育人价值,为学生的成长注入丰厚的营养。未来,需要继续深入研究中华传统文化融入中学生物学课程的内容、路径和方法,力求为培养有理想、有本领、有担当的时代新人作出更大的贡献。    来源:赵占良. 关于中华优秀传统文化融入中学生物学课程的思考[J]. 天津师范大学学报(基础教育版),2022,24(1)
 0   0  511天前
admin
615
基于核心素养的学科大概念及其教学策略 胡玉华 北京教育学院教授 摘 要  在教学内容的选择、组织和设计过程中以大概念为核心,是表浅学习向深度学习转化的一个抓手,有助于促成知识向素养转化。依据埃里克森概念教学模式,笔者构建了围绕大概念的学科教学策略:整体审视单元内容,明确本单元大概念,为思维过程指明方向;以大概念为统摄,构建具有逻辑内聚力的知识层级结构;通过问题与活动的设计,帮助学生建立大概念、重要概念、一般概念和事实之间的广泛联系,促进学生对大概念的深层理解;设计基于真实情境的评价方式,考察学生知识建构的情况和对大概念的深刻理解。   为了避免学生对科学内容知识的学习出现碎片化、只记忆繁杂的事实和表象性概念、缺乏对知识的深层理解等表浅学习现象,国内外学者提出了大概念的教育主张,强调在教学内容的选择、组织和设计过程中以大概念为核心,实现教学内容的“少而精”,这样才有助于学生的深度学习,促成知识向素养的转化。“什么是大概念、大概念有什么教学价值、如何围绕大概念组织教学”成为教育工作者共同关注的热点话题,也是一线教师必须面对和亟须解决的问题。 一、对大概念及其内涵的理解 英国教育专家温·哈伦指出,科学教育绝不是学科事实和基本理论的简单堆砌,而是实现一个向大概念逐渐趋近的过程,这样才有利于学生解决与他们生活紧密相连的问题。2017年颁布、2020年修订的普通高中各学科课程标准不约而同地提出“以大概念促进学科核心素养的落实”,强调教师在组织教学内容时要摒弃碎片化知识结论的堆砌,重视以大概念为统摄的知识结构化设计。可见,以大概念为核心开展各学科教育教学活动已成为当前教育的发展趋势和热点议题,也是各学科落实核心素养的重要途径。 那么,什么是大概念? “在科学教育中,要帮助学生建构整合各个信息片段的、具有逻辑内聚力的知识结构,并将各个片段汇集到上述的全信息结构之中,而这个结构体系的核心就是大概念”。 美国课程专家马克·威森(Mark R Wilson)指出大概念居于学科知识领域的中心,具有普适的、持久的解释力。它们是学科中各种概念、原理、规律建立内在联系的根源。学生对大概念的理解应该随着认知能力和经验的增长而逐级加深。梅查尔斯(Michaels S.)认为大概念是学科知识的主干,是学生忘记了具体的学科内容后仍然能够继续新探索的知识。他强调大概念可以揭示知识之间的联系并会随着学生年级的增长而被以更复杂的方式深入理解。 我国学者形象地将大概念比喻为细胞中的细胞核,从结构上看它位于细胞中心,外围有细胞质和细胞膜;从功能上看它是生命活动的控制中心,控制着生物的生长、发育、遗传、变异等全过程。大概念正如细胞核,位于学科知识结构的核心,统摄着学科的其他概念与事实。其他知识的学习逐渐向大概念趋近,最终实现对大概念的深度理解和掌握。 笔者认为,大概念是居于学科中心构成学科骨架的、能反映学科本质特征的概念。它不同于普通的科学概念,它是学科思想方法和学科理论体系的负载体,能揭示学科知识内容之间的普遍联系并能反映学科本质。例如,生物学学科大概念“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”,不仅揭示了形态各异的生物体在结构和功能上的本质特征,还揭示了认识生物体结构及其生命活动的思维路径;既是生物学学科知识,又反映了学科思想方法。 不难看出,大概念不同于一般的科学概念,它相当于学科知识的“聚合器”,能把不同的知识聚合起来,揭示知识之间的内在联系。 大概念具有三个基本特性:一是思想方法性。大概念反映学科本质,本身就蕴含着学科的思想方法,是认识学科问题的一种视角和方法。例如,“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一大概念,反映的是自然界中形形色色的生命存在形式和生命活动现象的根本属性、基本规律,不仅揭示了生命及其活动的本质特征,还为我们提供了分析生命现象的思路和视角。二是普适性。大概念是具有广泛解释力的概念,不仅可以用于解释、理解现实生活和生产实际中遇到的各种学科问题,还可以对一些现象做出预测和推断。例如,依据“生物体结构与功能相适应”这一大概念,当我们观察到某动物的脚趾间长有蹼时,可以推测它生活在水中或湿地,而且还可以推测它会游泳。三是统摄性。大概念是学科的骨架,可以统摄其他的学科概念和相关事实,使它们构成一个有机的整体。例如,“生物与其生存环境相适应”这一大概念,可以统摄种群、群落、生态系统、食物链、食物网等诸多概念,使其成为以大概念为核心的整体结构。 依据诺瓦克(Joseph D. Novak)概念地图模型以及各学科的课程标准对大概念及重要概念的描述,笔者构建了大概念统摄下的知识层级结构图(图1)。该结构图强调了知识不是概念与事实的简单堆积,而是一个有机的整体,知识之间存在着不可裂割的相互连接。 该结构图由四个层级组成,呈现了从事实开始,依次递进,直至大概念的过程,层级越高,解释力越强。 在这个层级结构中,事实是认识科学现象的基本起点,通过对相关事实的认知归纳概括出一般概念。这里的事实包括了大量的具体的客观事件(如洋葱的表皮是由扁平状的细胞构成的、人的口腔上皮细胞没有细胞壁等)以及实验数据结果(如洋葱表皮细胞直径约为50um、正常人体细胞含有23对染色体等)等,其特点为:(1)可通过直接的观察测量获取,(2)可被反复证明。 一般概念与事实直接连接,但概括性高于事实,需要对事实加以分析归纳,得出一个客观的结论。例如,植物细胞具有细胞壁而动物细胞没有细胞壁,大多数细胞都具有细胞膜、细胞质、细胞核等结构,等等。两个或两个以上的一般概念按照一定的逻辑关系连接在一起形成重要概念。重要概念具有更高的概括性,它不仅可以揭示一般概念之间的内在联系,还具有一定的普适性和迁移应用价值,例如,“细胞是构成生物系结构的基本单位”这一重要概念,从结构角度阐释了不同形态生命体的本质特征。由于重要概念更接近大概念,其解释力比一般概念有更大的空间。大概念位于知识层级结构的最高层,埃里克森(H.L.Erickon)将其称为“概念聚合器”,它将相关的事实和不同层级的概念聚合为一个统一的整体,即将大量的知识聚合成少量的普适性的认识,这种普适性认识的解释力和迁移价值会更高,学生一旦理解了大概念,不仅能解决新情境中的新问题,通过大概念的迁移应用,还能解释与他们生活和生产实际密切相关的问题。这样一来,学生不但减轻了学业负担,不必再面面俱到地学习大量的表浅知识,而且提升了分析问题、解决问题的能力,这正是大概念受到国内外学者广泛关注的原因所在,也是大概念的教学价值所在。 二、围绕大概念组织教学的策略 大概念是表浅学习向深度学习转化的一个抓手,国内外学者普遍认为,围绕大概念组织教学是一种经济且有效的教学方式;教学内容围绕大概念展开,教学活动帮助学生建构大概念,有助于学生对学科内容的深度理解和迁移应用。 依据埃里克森概念教学模式,笔者构建了围绕大概念的教学设计程序和方法,由四个主要环节构成,具体如图2所示。 (一)审视单元知识内容,明确学科大概念,把握教学核心 在审视单元知识内容时,我们首先要考虑的是,什么知识是最有价值、最能转化为素养的知识?围绕大概念组织并开展教学活动,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用,也有助于发展学生的学科核心素养。因此,单元知识中大概念是核心,教学应该直接指向大概念的形成。 但现实的教学中,仅仅停留在零散事实和孤立知识点记忆层面的表浅学习并不少见。这与部分教师对大概念的理解不到位、对教学核心把握不准确有直接关系。 1.案例分析 以生物学学科中的“细胞”概念教学设计(图3)为例加以阐释。 该教学尽管设计了学生的观察体验活动,也引导学生进行了比较分析,但教师基本的关注点在于让学生记住植物细胞有哪些结构、动物细胞有哪些结构、各结构分别有什么功能,最后让学生死记硬背细胞的定义。这样的教学没有让学生体验到细胞(微观)与生物体(宏观)之间的联系,学生只记下了动植物细胞的组成、功能等零散的知识和细胞的定义,而没有理解概念的本质(细胞的“单位”属性),也就不能从生物体这个宏观的视角去理解它的微观本质。这样的定义在学生的头脑中只有短暂的寿命,很快就会被遗忘, 不利于学科核心素养的提升。“科学教育需要围绕涉及重要科学领域的有结构、有联系的大概念来进行学习”。 2.教学改进 如果是围绕大概念的教学,首先,要以“自然界中有多种多样的生物,其结构的基本单位是什么”为驱动性问题,引导学生通过类比活动感知细胞的存在,并认识到身边的动物、植物以及人体本身都是由细胞构成的,从而认识到“各种各样的生物体本质上有着共同的结构基础,细胞是构成它们的基本单位”。其次,在此基础上,使学生通过学习,了解“尽管组成不同生物体的细胞在形态上有所差别,但基本结构都包括了细胞膜、细胞质和细胞核三个部分,不同的部分具有不同的功能”。最后,提出问题“细胞能进行生命活动吗?”引导学生认识“每一个细胞都相对独立地生活着,是有生命的,正因为如此,生物体才表现出生命现象”,在宏观现象与微观本质之间建立起联系。改进后的教学思路如图4所示。 可见,围绕大概念的教学并不是孤立地记忆概念定义,而是首先要明确本单元的大概念是什么,然后自始至终都要以这个大概念为核心,让学生认识概念的本质和概念间的联系,促进对大概念的深层理解。 (二)以大概念为统摄,构建具有逻辑内聚力的知识层级结构 1.构建方法 首先,审视单元知识内容,明确这些知识之间存在怎样的层级关系,并区分出不同知识在教学中的地位,即区分出本单元的大概念是什么,这些大概念又可分解为哪些重要概念,支撑重要概念建构的一般概念和事实又有哪些。其次,以大概念为统摄,将单元知识内容按照内在逻辑关系建立起合理的连接。 2.案例分析 依照上述方法和图1的模式,建构“细胞”单元的知识层级结构,具体如图5所示。 以大概念“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”为统摄,把单元中各个层级的知识内容聚合成一个具有逻辑内聚力的整体,知识之间的普遍联系被整体呈现出来。这种围绕大概念建构的知识层级结构能够把零散的事实、一般概念和重要概念等信息连接起来,并解释它们之间的相互关系。拥有这样的知识结构能使学生更易洞察事物的本质,也能把所学知识迁移应用到新情境中,从而真正促进素养的提升。 (三)通过驱动性问题与活动设计,促进学生对大概念的深层理解 在组织教学时,教师要引导学生自下而上地进行归纳概括,即从学科事实出发,去分析与之相对应的一般概念,一般概念又可汇入具有更大解释力的重要概念,不同的重要概念相互关联形成大概念。所以,整个教学过程就是向大概念逐级趋近的过程,重在帮助学生形成合理的知识结构以及分析、解决问题的视角与方法。 可采取以问题为驱动、精心设计多样化活动的教学策略,促进学生对大概念的理解。例如,生物学学科中“空中飞行的动物”单元,教师围绕大概念“生物体结构与其功能相适应”进行了如表1所示的问题与活动设计。 可见,围绕大概念组织教学,其教学策略关注的不是具体知识的简单记忆,而是通过设计与大概念相呼应、具有挑战性的驱动性问题和学习活动,组织学生经历观察体验、分析推理、抽象概括等思维过程,促进认知活动经验的积累,提升分析和解决问题的能力,促进知识向素养转化。 学生认识的发展是在系列问题的驱动下进行的,因此,问题系列既是教学中教师引导学生进行积极思维的手段,也是实现教学目标的策略。针对驱动性问题设计多种多样的体验性活动,引导学生通过观察、比较、概括、迁移等思维活动,经历“直观(形成表象认识)—抽象(概括出本质特征、建构概念)—应用(解决、解释问题)”的过程,将相关知识建立联系,形成知识结构, 这样的设计改变了以往以具体事实记忆为主的教学,使学生在解决问题的过程中提升了认识能力,逐步加深了对大概念的理解。 (四)设计基于真实情境的评价方式, 考查学生对大概念的深层理解 由于素养是学生面对真实、复杂情境时解决问题的能力和表现出的品格,因此基于真实情境的评价成为核心素养评价的主要形式。其特点为:(1)真实情境,(2)聚焦学科核心素养以及支撑该素养的大概念,(3)富有挑战性的复杂任务。评价的形式可以是制作、项目、设计、课题、论文以及开放性测试题等。 例如,在考查学生对“生物进化”概念的理解时,教师设计了这样的情境和问题: 现代马的体形多为流线型,且可以快速奔跑。科学家找到了与现代马相似的动物骨骼化石并认为它们可能是现代马的祖先,表格中提供了三种化石和现代马的资料。 问题1:表格中的什么证据证明了现代马是从其他三种动物随时间演化而来的? 问题2:要想证明现代马是如何进化来的,科学家还需要做哪些研究? 问题3:下列关于进化论的四个描述,你认为哪一个最准确? A.该理论不可信,因为不可能看到物种是怎样进化来的 B.进化论只适用于动物,不能应用于人类 C.进化论是迄今为止建立在广泛观察基础上的科学理论 D.进化论是得到了科学实验验证的理论 从这个测试题可以看出,该评价不偏重于具体的、零散的知识再现,而是让学生面对复杂的、富有挑战性的任务,考查他们对概念的理解程度以及利用证据做出解释的能力。要想解决问题,学生需要利用情境中的信息和学过的知识进行推理、论证,做出符合逻辑的回答。 同样是评价学生对“生物进化”概念的理解,我们通常的做法如下。 判断题:生物进化的观点被广泛接受,是因为有大量证据的支持。 填空题:按生物进化理论,生物的发展规律是:从(   )到(   ),从(   )到(   )。 两种评价方式的差别显而易见。我们通常的这种评价方式脱离了知识的生成和呈现情境,只能考查学生是否“记住”,并不能反映学生对概念的理解程度和思维过程。 基于真实情境的评价方式给教学的提示就是要聚焦对概念的深刻理解和对学生应用知识解决问题能力的培养,而不是具体知识点的简单记忆。只有这样才能让具体知识的学习更好地服务于学生学科核心素养的提升。 综上所述,学科知识是培养学科核心素养的基础和载体,但需要考虑什么样的知识最有助于学生学科核心素养的形成。事实和一般概念的价值有限,要使其变得真正富有意义,就必须将其纳入学科的知识结构中。以大概念为统摄,将事实、概念与学科中更具普适性的大概念建立关联,形成知识层级结构,既能帮助学生从本质上理解学科知识,提升思维水平,又有助于学生将知识结构化,而这种结构化的知识是实现知识向素养转化的关键。   来源:胡玉华.基于核心素养的学科大概念及其教学策略[J].基础教育课程,2021(12):13-21.
 0   0  511天前
admin
2071
人教社2021年5月生物新教材答疑   总体教学指导及答疑 必修1 1. 在植物中是否有溶酶体? 中学阶段不认为植物有溶酶体,但植物细胞确实有类似溶酶体相似功能的结构。 2. 斐林试剂的用法 教材前面提的是水浴加热,后面又有直接加热,只是不同实验采用的不同做法,不需要区别。  3. 几丁质的单体是葡萄糖吗? 单体为N-乙酰基-D-葡萄糖胺,不是葡萄糖,结构和纤维素类似,纤维素单体的一个羟基被N-乙酰基取代。几丁质在医学、化工等多方面有广泛的用途。  4. 如何理解细胞全能性概念的变化? 教材中“分化成其他各种细胞的潜能”相当于产生所有类型的细胞。全能性不等同多能性。比如,造血干细胞不能产生神经细胞,不具有全能性。全能性细胞指的是动物的受精卵、早期的胚胎细胞(胚胎干细胞)和大部分植物细胞。  5. 离子泵是载体还是通道蛋白?胞吞胞吐是否属于跨膜运输? 离子泵能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜,所以可以归为载体蛋白。胞吞胞吐属于跨膜运输,不能归为主动运输的范畴。重点关注运输的特点(不需要载体等)和意义(如神经递质为什么要胞吐)。  6. 根据自由基学说,是否能认为细胞衰老是基因变异? 留意课本,“自由基会攻击DNA分子,可能引起基因突变”,所以细胞衰老有基因突变的可能性,但是未必有直接联系,所以不能如此推理。  7. 分泌蛋白到底是在游离的核糖体还是在内质网上的核糖体合成,还是在粗面内质网合成? 这涉及信号肽的内容,游离核糖体在分泌蛋白信号肽的牵引下到达内质网上,此时的核糖体就成为附着型核糖体,所以回答的时候说核糖体即可。  8. 光合作用的直接产物是什么?水是在哪里产生的? 直接产物应该是丙糖磷酸,用于合成淀粉、蔗糖、葡萄糖等等。水是在光反应阶段形成(实际上光反应阶段也消耗水,但是产生的水更多,所以只需要理解为产生水即可),暗反应会消耗更多的水导致整个光合作用体现为消耗水。部分老师认为NADPH用于暗反应会导致暗反应生成水,这是错误的。 必修2   1. 为什么在动物细胞的有丝分裂中,教材描述为“星射线”,而在减数分裂时描述为“纺锤丝”? 星射线是一个形象的称呼,即沿着中心体向外发射的放射状结构,是纺锤体的重要组成,因此,在动物减数分裂时表述为纺锤体或者纺锤丝是可行的。  2. 艾弗里实验如何排除各实验组加的各种酶的影响,从而实现单一变量? 艾弗里加入水解多糖的酶37℃消化4-6h后,使用了氯仿抽提能够去除加入的酶,也就是说艾弗里有这个排除酶的思路。但是后面实验组中分别加入DNA酶、RNA酶、蛋白酶、酯酶后,是否去除了酶,艾弗里原文未提及,出于尊重原文,教材就不提及这个内容。笔者写过一篇更加详细的内容:可点击此处查看。  3. 修改必修2第75页思维训练(表型模拟)的依据是什么? 原教材采用的是1934年的一篇论文(高温培养长翅幼虫,后代果蝇为残翅)。新教材采用的是我国遗传学奠基人之一李汝琪先生1936年在Genteics发表的题为“果蝇残翅种在高温下的发育”的论文。  4. 有多少种tRNA? 目前已知的tRNA种类在60种以上,但每一个生物的tRNA只有40到50多种上。笔者在一篇相关的文章末尾有做解释,可点击此处查看。  5. 怎么读tRNA上的反密码子? 应该从5’→3’方向读。书写的时候可以把端位写上。  6. DNA甲基化是一种可遗传变异吗? 《遗传学名词》认为变异即“亲代与子代间或群体内不同个体间基因型或表型的差异”,因此DNA甲基化一般认为是可遗传变异。笔者在之前写过文章认为表观遗传不属于可遗传变异(点击此处查看),大家辩证看待即可,目前科学家未做定论,教材和教参的解释也有所不同。  7. 表观遗传符合孟德尔的遗传定律吗? 以课本柳穿鱼花的遗传为例,不符合。表观遗传不稳定。 8. 转录时是否需要解旋酶? 原核生物不需要,RNA聚合酶即可解螺旋。但是真核生物需要具备解旋功能的酶(转录因子),但不是DNA解旋酶。建议教学中不讲转录是否需要解旋酶。  9. 为什么新教材没包括杂交育种、诱变育种、基因工程等内容? 课标对这些内容没有做要求。  10. 噬菌体侵染细菌的实验能不能证明蛋白质不是遗传物质?两种观点都有道理,从历史背景来看(结合艾弗里的实验以及四核苷酸假说被否定等内容),所以应该认为可以证明。  11. 必修2第56页拓展应用第2题,教参给的答案:说明果蝇有多个复制起点,可同时从不同起点开始复制,这个同时怎么理解? 图中多个复制泡,对应多个复制起点,复制泡大小不同代表不同时间发生,所以“同时”强调的是一个时间段下进行多起点复制。细菌只有一个复制起点,真核生物染色体较大,有多个复制起点,加快复制。  12. 有必要讲管家基因和奢侈基因这两个名称吗? 讲到教材水平即可,也可视学生情况灵活掌握。  13. 表观遗传和组蛋白修饰讲到什么程度? 怎么讲才能使学生更好理解?讲到教材水平即可,因各地考试水平而异。   选择性必修1  1. T细胞能传递抗原吗? 抗原呈递细胞包括三种,即树突状细胞(呈递功能最强)、巨噬细胞、B细胞。在科研的角度和教材的内容,都没有把T细胞列为抗原呈递细胞,因为T细胞呈递的是一种信息而不是抗原。补充:B细胞的活化需要两个信号:抗原信号和活化的T细胞信号(此时T细胞不是递呈抗原,而是通过T细胞表面的变化产生其他的分子信号提供的),此时T细胞还得分泌细胞因子。  2. 一些不是问题的问题 ① HIV感染人体之后,细胞免疫丧失,体液免疫还照样存在? ② 切除胸腺之后,体液免疫是全部丧失还是部分丧失呢? ③ 没有细胞因子,B细胞到底能不能活化产生抗体? ①② 虽然没有完全丧失,但是机体已经不能正常生活了,③活化功能受到很大影响。这类问题讨论的意义不大,不要给学生这样机械式的问题。  3.  B细胞是如何能产生足以应对各种病原体的抗体的? 免疫细胞由众多识别不同抗原的细胞所组成;同一克隆细胞及其后代所分泌的产物(抗体)具有相同的特异性;淋巴细胞识别抗原的多样性在机体接触抗原之前就已经存在,抗原的作用只是选择并激活相应的克隆。1975年,该学说所提出的“一个细胞克隆产生一种特异性抗体的预见”被杂交瘤技术和由该技术产生的单克隆抗体所证实。补充:这个可以和学生解释为基因选择性表达,但实际上严格的机理是基因重排。人的IGH基因总长约1.3Mb,包括95个V、23个D、6个J和11个C,抗体有4条肽链,以重链的编码基因簇IGH为例,IGH中的V、D、J和C基因片段分别写为IGHV、IGHD、IGHJ和IGHC。在某个B细胞中,V、D、J和C片段中随机各选择一个片段进行重排,其余不用的被剪切掉。这样就增加了重组结果的多样性,使机体能够产生109种独特的抗原特异性的抗体分子,足以抵御各种抗原。 4. 记忆细胞具有长寿命的原因是什么? 记忆B细胞表达CD27分子,且CD44的表达水平高于初始B细胞。在B细胞活化增殖的区域有很多滤泡树突状细胞。这些树突状细胞不具备抗原呈递能力,但可将抗原浓缩,滞留在细胞表面并维持数周至数年。这些滤泡树突状细胞表面持续存在的抗原可能为经过这些区域的记忆B细胞提供了存活的信号。   选择性必修3  1. 醋酸菌利用葡萄糖生成醋酸是不是要经过酒精发酵这一步? 教材给出的是由葡萄糖生成醋酸的过程是最终反应式。其中,酒精发酵是食醋酿造的必经过程。从工程实践角度思考问题,为了提高生产效率,分为酵母菌酒精发酵和醋酸菌醋酸发酵两步进行。 2. 为什么新教材中制作泡菜的食盐浓度改成了一个范围? 教材改为5%-20%的盐水,是因为泡菜分为低盐泡菜和高盐泡菜。盐浓度越高,越适合长时间保存。传统生物技术的诞生是来自生活经验的总结,受环境条件和口感需求的影响。 3. 纯化与纯培养有什么区别? 纯化:从含有多种微生物的样品中获得单一微生物的操作过程。(从多种到一种,涉及一系列不断地分离和纯合,不断挑取单菌落和鉴定等的过程) 纯培养:获得由单一个体繁殖的微生物群体(纯培养物)的过程。(高中阶段给学生的实验最开始提供的已经是大肠杆菌的纯培养物,不涉及一种到多种的复杂过程) 4. 在进行酵母菌纯培养的灭菌操作时,培养皿等用牛皮纸包好后再用干热灭菌箱灭菌,可能引发火灾,是不是用湿热灭菌法更合适? 干热灭菌的温度一般都不能超过180度,且不要与箱内壁的铁板接触,以防包装纸烤焦。 两种灭菌各有优点。灭菌的原理是使蛋白质变性,变性所需时间与细胞的含水量有关。细胞含水量越高,蛋白质变性越快,因此湿热灭菌所需时间比干热灭菌更短。而干热灭菌的优点是后续不需要烘干。 5. 实验版选修一教材中菊花组织培养外植体消毒用的是氯化汞溶液,为什么新教材用的是次氯酸钠溶液? 6. 为什么有把培养10代以内的细胞看作是原代培养的说法? 动物组织经过处理后的初级培养称为原代培养,而科学研究中把培养10代以内的细胞看做原代培养(代数指传代次数),因为其与动物体内的细胞形态结构和生理功能非常相似,并保留了二倍体的正常核型。 7. iPS细胞治疗人类疾病时,诱导分化为心肌细胞、肝细胞、神经元等多种细胞有没有体现细胞的全能性? 必修一中细胞全能性的定义已经做了解释,是细胞仍然具有形成完整机体或者分化为各种细胞的潜能。iPS细胞是诱导多能干细胞,具有分化成多种细胞的潜能,但不能分化成各种细胞,该诱导实验不体现全能性。 但是!在教材第二章科技探索之路中,展示了我国科学家首次获得完全由iPS细胞制备的活体小鼠,这项研究有利地证明了iPS细胞具有全能性。 8. 用iPS细胞治疗小鼠的镰状细胞贫血用的是病鼠成纤维细胞诱导的iPS细胞吗?如果是,那iPS细胞的相关基因也是突变后的基因,怎么能治疗因基因突变而导致的镰状细胞贫血呢? 在研究过程中,科学家实际对病鼠细胞的致病基因进行了修正。 9. 动物体细胞核移植涉及的两个专业术语 MII期:指减数分裂II中期,英文全称是Metaphase II 去核:在减数分裂II中期是没有细胞核的,那为什么还用到“去核”呢?其实卵母细胞中的“核”是指纺锤体—染色体复合物,教材中的“去核”是去除该复合物。 10. 卵细胞和卵子有没有区别? 没有区别。在《辞海》《生物学大辞典》等中都有叙述。 11. 关于受精的两个问题 ① 防止多精入卵的两道屏障还讲不讲? 教材已经删除,建议降低要求,不宜过多拓展透明带反应和卵细胞膜反应。 ② 判断受精的标志是什么? 教材58页旁栏已经表述:实际技术操作中,常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。(雌雄原核靠近,核膜消失的表述只是理论上的) 12. 关于胚胎早期发育的三个问题 ① 卵裂是从受精卵开始到什么时期结束? 到囊胚早期 ② 孵化是发生在什么时候?是在囊胚期中间的某个时间点,还是在囊胚期结束时? 这是一个连续进行的过程,不好界定。 ③ 如何把握教学深度? 课本楷体字不必深挖和拓展。类似的情况还有农杆菌转化法,它已经放入资料卡中,也是作为阅读了解。 13. 在哺乳动物体外受精的操作中,用到了特殊的培养皿吗? 不是特殊的培养皿,图中也不是小孔,只是利用了微滴培养技术,让卵母细胞覆盖石蜡油形成的微滴,这样受精的效果更好。   14. 外源DNA必须整合到受体细胞DNA上才能发挥作用吗? 不一定。要看载体的类型,因为如果整合到质粒上,也能在细胞中自我复制,而又有一种特别的质粒称为整合质粒,它可以整合到受体DNA上,随受体DNA同步复制。逆转录病毒载体可以整合,腺病毒载体一般不会整合。 15. 利用PCR怎样检测目的基因? 检测目的基因是否导入,可使用载体上的通用引物,也可使用根据目的基因的序列设计的引物,然后进行PCR,如果有扩增产物,就表明含有目的基因,如果没有的话,就表明没有成功转入目的基因。 而检测目的基因是否转录出mRNA,可使用逆转录PCR,就是利用RNA逆转录为cDNA,然后加入对应引物进行扩增检测。   来源:“単细胞生物”公众号 链接:生物新教材答疑文字完整版+补充 (2021.05)
 0   0  553天前
admin
602
生物学概念的特点及其教学启示 人民教育出版社/课程教材研究所  赵占良   概念教学绝不是解释定义加举例说明这样简单。学生在生物学概念学习中遇到的各种问题,如概念的定义与该概念外延范围内的个例相矛盾,对概念的实质意义理解不到位,不能将概念教学与辩证思维的培养结合起来,等等,都与不能谙熟生物学概念的特点有关。 笔者基于对生物学概念的哲学、逻辑学和认知心理学分析,结合生物学概念与数理学科概念的比较,总结出生物学概念具有概略性、合目的性、逻辑性、辩证性、隐喻性(具身性)等特点,这些特点虽不完全是生物学概念所独有的,但的确在生物学概念中表现最为突出,最能体现生物学概念的育人价值,而且恰恰是教学容易忽视的。 1 概略性 生物界有无穷的多样性,生命系统是复杂系统,这就导致生物学概念的定义只是一个大概的说法,即具有概略性(笔者曾概括为“粗放性”,考虑到“粗放”似有贬义,在1996年发表的文章中将生物学概念和规律的特点一并改称“概率性”,现在仅说概念特点,用“概率性”亦稍欠妥,因此改用“概略性”)。 生物学的进步更多表现为新概念的提出和改进,而不是发现新的规律,因此,生物学中概念繁多而定律极少,这或许也是生物学不同于其他自然科学的一大特点。究其原因,主要是由研究对象的多样性和复杂性[1],由生物界有着无穷的多样性和高度的复杂性,不同类群在进化上的连续性导致的类群之间界限的模糊性,因此,作为类的抽象物的概念很难涵盖这一类别下所有个体,这是生物学概念具有概略性的本体论原因。生物学中的概念大多是观察基础上归纳概括的产物,而不是靠数理逻辑的演绎推理得出的。这是生物学概念具有概略性的认识论原因。 中学生物学中有许多概念因其概略性特点,给教学带来困扰。比如,关于有性生殖,教科书上定义为雌雄两性生殖细胞两两结合,形成受精卵,由受精卵发育成新个体的生殖方式,而蜜蜂等动物的单性生殖(孤雌生殖)也属于有性生殖,就与定义产生矛盾,其实这就是生物界复杂性导致的,如果因为有个别例外就改变定义,比如将有性生殖定义为通过有性生殖细胞产生新个体的生殖方式,又过于笼统,令人费解(还要解释什么是有性生殖细胞,最后导致循环定义),反而与生物界的实际情况离得更远。再比如生态学中消费者和分解者的概念,前者指以动植物为食的动物,后者指腐食性的细菌和真菌等微生物,而蚯蚓偏偏出来“添乱”,它既是动物,又是腐食性的,划归哪一类都有问题。其实消费者也不见得不吃动植物遗体,分解者也不见得不分解活体的物质,生态学上消费者和分解者的概念,只是根据动物和微生物获取有机营养的方式进行大致区分而已,本质上二者都是异养的,都是将获取的有机物氧化分解,利用其中的能量,将产生的二氧化碳和水释放到环境中,都可以看作分解者。说到底,大自然不是因为人类的存在而存在,更不是根据人类通过思维进行的分类而存在的。分门归类不过是人们认识自然界的一种手段而已。生物学的概念教学如果忽视概念的实质,只顾抠字眼儿,就不可能把生物课上活,弄不好会把生物学教成“死物学”!而让学生理解生物学概念的概略性,有助于他们认识生物界的多样性和复杂性,排除概念学习中的特例困扰,并且有助于发展学生思维的灵活性。 2 合目的性 包括动植物个体在内的生命系统都是自组织、自生长、自复制的有机整体,而不是单纯靠机械的联结和机械性因果而形成的结构。康德说:“一个有机的自然产物是这样的,在其中一切都是目的而交互地也是手段。在其中,没有任何东西是白费的,无目的的,或是要归之于某种盲目的自然机械作用。”[2]虽然康德认识到有机体自身的合目的性行为,但是他认为关于自然界的目的性观念只是人类的设想和反思的结果,而不是客观实在性的概念。现在,“目的性”一词已经成为当代生物学分析的强有力工具[2],它从一开始就把意向性排除在外,探讨的是系统的指向目标的活动。正如胡文耕所说,“讨论目的性,是因为指向目标的活动在生物学中尤为重要,它是对传统目的论的否定,又能反映生物学对象的特点”[3]。本文中“目的性”一词,与胡文耕先生所说“目的性”基本同义,指的是生物体或其他层次生命系统的结构和生命活动过程的生物学意义,即对维持生命系统存在和延续的意义,而不是指意向性的目的。只有人的活动是有目的的。 生物学概念的合目的性,是指生物学概念往往在概括某一类生物学事实的同时,揭示该类事实的内在必然和生物学意义。例如四分体的概念,如果学生只知道其定义“联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体”,而不理解其生物学意义,那么知道这个名词是没有什么用处的。只有理解减数第一次分裂的目标是两个子细胞各获得一套完整的染色体,以保证减数第二次分裂形成的配子遗传信息的稳定,而四分体就是一对对完成复制的染色体在细胞中排好队,是便于每组成对的两条染色体分别被纺锤丝牵拉到两极的一种物质和姿态准备。这就是四分体这一事实的内在必然性和生物学意义,即这一概念的合目的性。理解到这一层,才可以说是把四分体作为生物学概念来理解了。 正如迈尔所说:“有机体如果具有某种特征,这些特征一定是来自于祖先的特征,或者是由于这些特征具有选择的优势才获得的。‘为什么’的问题在‘为了什么’的意义下,对于无生命的客体是没有意义的。我们可以问:‘太阳为什么是热的?’但是这只是‘怎么发生的?’的意义。与此相反,在生命世界里,‘为了什么?’的问题具有很大的方法论价值。‘在静脉管中为什么有瓣膜?’这个问题有助于哈维发现血液循环。”[4] 在迈尔看来,所有的生物过程都具有功能生物学的近因和进化的远因,甚至提出有两种生物学:提出近因问题的功能生物学和提出终极原因问题的进化生物学。比如关于受精作用,功能生物学认为受精作用的意义是触发新个体的发育,而进化生物学的解释则是受精作用的真正目标是实现父本和母本的基因重组,这种重组产生出的遗传可变性可以作为自然选择的材料[4]。 笔者在阐述生物学的结构与功能观时曾指出,关于物质的研究,化学研究其结构与性质,生物学研究其结构与功能。比如同样是研究分子,化学上讲分子的结构决定性质,生物学上讲分子的结构决定功能。同样是关于水的认识,化学上讲水分子的原子组成、氢原子和氧原子的电子分布、水的性质(是极性分子)等,生物学上侧重讲水对生命的意义,在细胞中的作用等。至于蛋白质和核酸,如果只分析其结构和性质,不研究它们对生命的意义,那就不是生物学了。 在物质层面是如此,在结构、过程等方面也是如此。结构方面如细胞膜、细胞器、细胞核,生物学在研究这些结构时,总是跟它们的功能一起来研究的,学生学习这些概念时,也是要将其组成、结构与功能一起来理解的。过程方面如光合作用、呼吸作用、DNA的复制和转录、基因的表达、自然选择、种间竞争等,生物学在研究这些过程时,总是将过程本身与它们对生物体自身、对种群、对生物界乃至地球生物圈的意义一起来研究的,有时先了解意义,为研究生物过程提供指向;有时先研究生物过程,再阐释这样的过程是“为什么”和“为了什么”,学生对这些概念的学习也应如此。 生物学概念的合目的性特点,是由生物学的学科本质所决定的,其背后是有机论和整体论的自然观。生物学概念教学如果忽视这一特点,学生就不能真正掌握生物学概念,他们的概念学习就可能始终停留在事实层面,其自然观也可能长期停留在机械决定论层面,生物学课程的育人价值就大打折扣了。因此,在教学中不仅要重视生物系统中结构和过程的诸多“是什么”和“如何”,更要重视“为什么”和“为了什么”,引领学生在概念学习中探寻生命系统结构和过程的原因和意义,提升生命观念和自然观。   3 逻辑性 概念是思维的基本形式之一,同时也是思维的产物和工具,这就决定了概念具有一定的逻辑性。概念的逻辑特征是内涵与外延,明确概念的逻辑方法有定义、划分、限制和概括。要深入理解一个概念,就需要理解它是如何通过定义明确内涵、通过划分确定外延的,以及如何通过减少内涵来扩大外延、通过增加内涵来缩小外延的。 例如,关于酶的概念,通过属加种差的定义可以是:酶是生物细胞产生的具有催化作用的生物催化剂[5]。在这个定义中,酶是种概念,催化剂是属概念,“生物细胞产生的生物催化剂”是种差。这个定义突出了酶与无机催化剂的区别。人教版高中生物学教材中的定义是:“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。”[6]在这个定义中,种概念是酶,属概念是有机物,种差是具有催化作用。从字面上看,这个定义突出了酶与其他有机物的区别,与无机催化剂的区别则退居定义背后了。在教学中,应该将重点放在酶与无机催化剂的区别上,因此对于教材的定义要分析其逻辑特点,将字面上退居定义背后的内涵拎到前台。 我国20世纪80—90年代的高中生物教材中将酶定义为“活细胞所产生的具有催化能力的蛋白质”[7],与90年代后期直至现在使用的高中生物学教材中的定义“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物”相比,后者的外延范围显然扩大了,已经不局限在蛋白质的范畴,扩大到有机物的范畴了。实际除了少量RNA具有催化功能外,绝大多数的酶都是蛋白质,然而酶概念中这一重要的应有之义,成了此次定义修改的牺牲品。为了弥补这一缺憾,教材在新定义后紧接着补了一句“其中绝大多数酶是蛋白质”,从1997版到2019版都是如此。 再比如块根和块茎的概念。同样是生长在地下,膨大成块状的植物营养器官,也都是富含淀粉的食物,马铃薯属于块茎,而甘薯属于块根。不少学生对此困惑不解,原因就是未理解根和茎概念背后的逻辑:区分根和茎绝不仅仅是看它们的空间位置(一般来说茎在地上,根在地下,但这只是前概念水平的理解),更主要的是看它们的发生和结构。从发生上看,茎是芽发育成的,马铃薯就是如此;主根是由胚根发育成的,侧根是从主根上生出的,甘薯就是侧根膨大而成。从结构上看,茎上有节,节的位置能生出芽,马铃薯就有芽眼,芽眼部位能生出芽;根上无节,也没有芽眼,甘薯就是如此。 生物学概念不仅有个体发生方面的逻辑,还有系统发生方面的逻辑。如同源器官的概念。人的上肢、马的前肢、蝙蝠的翼、鲸的鳍状前肢都是同源器官,哺乳动物的前肢和鸟的翼也是同源器官,这反映了这些动物器官在进化上的联系。同源染色体的“同源”也是类似的含义。减数分裂细胞中配对的两条染色体,形态大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方,叫作同源染色体。经常有学生提问,既然一条来自父方,一条来自母方,应该是来源不同啊,为什么还叫同源染色体呢?这同样是望文生义而不清楚概念背后逻辑的结果。如果告诉学生,远古人类的细胞中染色体就是23对,给每对编上一个序号,不管经过多少代,经过多少次分离和重新组合,人体细胞内还是23对染色体,其中属于同一个序号的两条染色体就是同源染色体,学生就明白此处的“同源”不是指直接来源,而是进化上的来源,或称系统发生上的来源。一言以蔽之,生物学概念背后的逻辑就是生命的逻辑,是当下因果和历史因果的统一,是共时性思维与历时性思维的统一。 按个体发生或系统发生的逻辑来理解生物学概念,而不局限于功能生物学就事论事或直接因果的分析,是生物学概念学习的特点,也是难点。 4 辩证性 生物学或许是自然科学中辩证思维最突出的一门学科。辩证思维离不开辩证概念,辩证概念反映辩证思维。 辩证概念就是能够具体地反映事物内部矛盾及其发展、反映对象多种规定性统一的概念[8]。因为辩证概念是将事物作为变化发展着的事物来反映的,所以它的内涵和外延并不是完全固定的,而是随着反映对象的发展而改变的。例如,人民的概念在不同的历史阶段,其内涵是变化的。因为辩证概念反映着事物的矛盾及其转化,因而其内涵中也包含着矛盾结构[8]。例如生和死的概念,正如恩格斯所说:“生命总是和它的必然结果,即始终作为种子存在于生命中的死亡联系起来考虑的。辩证的生命观无非就是这样……生就意味着死。”[9]生就意味着死,没有生就没有死,没有死也就没有生,生就是走向死的过程,因此生的概念中有死的成分,死的概念中有生的成分。又如中国古代哲学中阴和阳的概念,阴阳对立互补,相反相成,阳中有阴,阴中有阳,“万物负阴而抱阳,冲气以为和”。 生命系统具有复杂性、动态性和关联性,生命系统本身和生命过程都是许多矛盾的统一体,生命现象是生物体内部的遗传程序与外界环境相互作用的结果。生命世界的这些特点决定了反映这些特点的诸多生物学概念都是辩证概念。下面略举几例说明。 “生长、增殖、衰老、死亡……细胞的生命历程大都短暂,却对个体的生命有一份贡献。”这是高中生物学教材“细胞的生命历程”一章的语句,生动概括了生与死、细胞的生命历程与个体生命的辩证关系。细胞的生命历程这一概念中既有生长和增殖,又有衰老和死亡,体现了概念的矛盾结构。个体的衰老是组成它的细胞普遍衰老的过程,但衰老的个体体内也有幼嫩的细胞,年幼的个体体内也有衰老的细胞,这体现了细胞衰老与个体衰老关系的辩证性;细胞的死亡有时对个体有积极的贡献,比如在胎儿的手最初像一把肉铲子,后来随着指间细胞凋亡才形成五个手指,这体现了细胞死亡与个体关系的辩证性。 遗传和变异是一对矛盾,遗传具有保持稳定的保守性,变异具有产生新适应的革新性,在生物繁衍过程中遗传和变异既对立又统一,遗传是指遗传物质的代代传递,传递过程中出现差错就是变异,这就是遗传概念的矛盾结构;没有遗传,再好的变异也不能传给后代,变异要传给后代离不开遗传,这是变异概念的矛盾结构。没有遗传,经过自然选择保留的优秀基因不能传给后代,生物就不可能进化;没有变异,生物就难以适应变化的环境,当然也谈不上进化。生物的进化就是自然选择作用下遗传物质的定向改变,可见遗传和变异是对立统一的关系。 就生物学概念的合目的性而言,对概念所指事物的生物学意义,一般应取二分法的态度。比如细胞增殖,其主要意义是实现个体细胞数量的增加,是个体生长发育的基础,但恶性增殖会让人罹患癌症;再比如DNA复制,碱基互补配对原则让DNA精确复制,但偶尔也会发生个别碱基配对错误,可能造成基因突变,而基因突变的生物学意义又是辩证的(大多有害,少数有益);又如适应的相对性(“适应”中含有一定的“不适应”),生态平衡、人体的血糖平衡和水盐平衡、生物圈的碳氧平衡等(“平衡”中含有一定的“不平衡”),人体的稳态和生态系统的稳定性(“稳定”中含有一定的“不稳定”),新陈代谢是同化作用和异化作用的对立统一,生态系统是生物与环境的对立统一,人体的稳态是环境变化与人体自动调节能力的对立统一,等等,都体现了生物学概念的辩证性。 在教学中注重引导学生理解生物学概念的辩证性,对培养学生的辩证思维具有重要意义,辩证思维正是现代社会特别需要的思维品质。 5 隐喻性 概念隐喻是指人们利用熟悉、具体的经验去构造陌生、抽象的概念,其本质是人类借助于基本的感知觉范畴和经验去发展更高层次的概念,并通过感知觉经验表征抽象概念、思考与加工抽象的信息[10]。换句话说,概念隐喻就是用一个比较具体的概念域中的词汇来描述另一个比较抽象的概念域[11]。具身认知理论认为,所有不是直接源自身体经验的概念在本质上都是隐喻性的。通过隐喻映射机制,主体可以以感知运动经验对抽象概念进行体验式表征与思维[10]。 生物学中有许多概念都有隐喻性。在生态系统中,植物能利用无机物制造有机物,为动物直接或间接地提供食物,称为生产者;动物不能利用无机物制造有机物,只能靠摄取现成的有机物获得生命活动所需的物质和能量,因此称为消费者。这显然是将自然生态系统与人类社会相类比,用人们熟悉的生产和消费概念来描述生态系统中植物和动物所扮演的角色。生理学中的兴奋、神经冲动等概念,将肌细胞和神经细胞的电化学变化与人们熟悉的自身的兴奋、冲动等相比拟;分子生物学中遗传信息的转录、翻译和基因的表达等概念,显然是用人们日常生活中的抄录、翻译、表达等概念来构建和表征与遗传信息有关的抽象概念。细胞学中细胞壁、细胞核、细胞骨架、内质网等概念中,壁、核、骨架、网都是日常生活中常见事物,与此相关的经验用来构建和表征细胞相关结构,完美体现了概念隐喻的妙用。概念隐喻还可以举出很多例子,如食物链、食物网、肽链、生态系统的能量流动、靶器官、靶细胞、酶(“媒”的谐音)、基因(“基本因素”)、赤道板、玻璃体、胰岛、遗传密码、信使RNA等。除概念的名称外,还有一些揭示概念内涵的命题也是隐喻,如DNA是生物体建造自己生命大厦的蓝图,线粒体是细胞的“动力车间”,叶绿体是细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”,ATP是细胞中的“能量货币”等。 许多生物学概念在有隐喻性的同时还有具身性。具身理论认为人们的概念系统与人的身体的知觉运动系统具有关联性,并强调概念的形成基于主体的身体性经验[12]。人在认知活动时,将身体的推、拉、伸、缩、进、退等动作,对空间、光线、颜色、味道、声音、温度、硬度、大小等的感觉和知觉经验,投射到对事物的认知系统中,就形成了概念。许多具体概念就是感知觉基础上的抽象概括,比如“前肢”“后肢”“上肢”“下肢”,其中的“前”“后”“上”“下”就是源于身体对空间的感知。许多抽象概念又是在具体概念基础上形成的,将具体概念作为抽象概念比拟的对象,因此仍具有具身认知的特点,即具身性。比如有丝分裂的前期、后期,其中的“前”“后”虽然不是空间概念而是时间概念,但却是空间经验在时间概念系统中的投射。 生物学是研究生命的科学,人体也是其研究对象。因此,生物学中概念的具身性更为突出。例如,胞吞和胞吐,吞和吐本是人体的动作,用于描述大分子有机物进出细胞的机制,就是一种具身隐喻;有氧呼吸和无氧呼吸也是如此,细胞并无呼气和吸气的动作,但呼吸作用的实质与人体是一样的,因此用人体的呼吸来比拟细胞的有机物分解释放能量的过程,这显然也是具身隐喻。再如跨膜运输(“跨”是人体的动作)、细胞吸水、蒸腾拉力、花冠(“冠”是人戴的帽子)、根冠、林冠层、上皮细胞、皮下组织(“上”“下”是人的空间经验)、核酸(“酸”是人的味觉之一)、跳跃基因、操纵基因、高等动物、低等动物(高和低都是人的空间经验),等等。还有一些揭示概念内涵的命题是具身隐喻,比如蛋白质是生命活动的承担者(“担”是人的动作)、气孔既能张开又能闭合(“开”“闭”也是人的动作)等。 了解生物学概念的隐喻性特点,在教学中可以适当地比拟,联系学生熟悉的事物或概念,帮助学生理解较为抽象的概念。但是,任何比喻都是蹩脚的,隐喻作为一种比喻也是如此,这是需要注意的。比如讲生态系统的能量流动时,尽管用“流动”一词,切不可以为能量真如液体那样流动;关于食物链和食物网,要让学生理解这是不同生物之间无形的关系链、关系网,而不是有形的实体链和实体网。 根据生物学概念的具身性特点,认识到个体关于世界的概念等认知活动并不是外部现实镜像式的客观反映,而是借由主体的身体经验所形成的,尤其是身体的感觉系统及身体与空间的关系成为概念和意义的本原[13],那么,概念教学就不能只注重知识的内在逻辑性和系统性,应当注重营造让学生身临其境的问题情境,注重学生动口、动手、动眼(有时还需要动其他感官)、动脑的活动,通过观察、实验、制作模型等活动增加概念建构的具身成分,还可适当安排一些角色扮演活动;教师在讲解过程中,应多运用手势和其他动作、表情、音调等手段,以调动学生的身体经验和情绪体验,而不只是依赖照着PPT或教材上的文字宣讲。当然,也要注意具身隐喻的比喻特点,避免从字面上机械理解。比如有氧呼吸的“呼吸”,就不能理解为一呼一吸的动作;根冠的“冠”却位于根尖的最下方;高等动物的“高”是进化地位的高,而不是个子高。 综上所述,生物学概念具有概略性、合目的性、逻辑性、辩证性、隐喻性(具身性)等特点,在教学中把握好这些特点,能够提升教学质量,彰显生物学课程的育人价值:让学生理解生物学概念的概略性特点,有助于他们理解概念时排除特例困扰,并且发展思维的灵活性;生物学概念的合目的性特点,能够引领学生不仅了解生物界的事物本身,而且探寻其意义,有助于形成结构与功能观、进化与适应观等生命观念和有机自然观;生物学概念的逻辑性特点,能够引领学生在理解和应用生物学概念时既遵循形式逻辑,又依据生物学逻辑,从近因和远因两个视角分析问题,提升学生思维的广度和深度;生物学概念的辩证性特点能够增进学生对事物的辩证理解,发展辩证思维,形成辩证唯物主义世界观;根据生物学概念的隐喻性特点,应当在教学过程中注重比喻、类比等方法的运用,以已知喻新知,注重身体参与和具身认知,提高概念教学的有效性。   参考文献 [1] 赵占良.试论中学生物学的学科本质[J].中学生物教学,2016(1/2):7. [2] 毛新志,刘星,向云霞.论康德的自然目的论思想——兼评现代生物学哲学中的目的性思想[J].理论月刊,2009(3):42-43. [3] 胡文耕.生物学哲学[M].北京:中国社会科学出版社,2002:131. [4] 厄恩斯特•迈尔.生物学思想的发展[M].刘珺珺,译.长沙:湖南教育出版社,1990:78,79. [5] 沈仁权、顾其敏主编.生物化学教程[M].北京:高等教育出版社,1993:178. [6] 朱正威,赵占良.普通高中课程标准实验教科书:生物:必修1分子与细胞[M].2版.北京:人民教育出版社,2007:83. [7] 人民教育出版社生物室编.高级中学课本(试用)生物(甲种本)全一册[M].北京:人民教育出版社,1985:14. [8] 马佩.辩证逻辑[M].郑州:河南大学出版社,2006:68,75-76. [9] 恩格斯.自然辩证法[M].北京:人民出版社,1971:271. [10] 殷融,苏得权,叶浩生.具身认知视角下的概念隐喻理论[J].心理科学进展,2013(2):221-222. [11] 李福印,田聪.概念隐喻理论与概念合成理论在意义构建中的优势和不足[J].外国语言文学研究,2005(2):35. [12] 殷融,曲方炳,叶浩生.具身概念表征的研究及理论述评[J].心理科学进展,2012,20(9):1372-1381. [13] 梁浩.具身认知对现代教学的启示[J].学理论,2014(6):182.  
 3   0  570天前
admin
605
发展学科核心素养的选择性必修3《生物技术与工程》教材介绍 刘丹(人民教育出版社课程教材研究所)   摘  要  发展学生的学科核心素养是人教版普通高中教科书生物学选择性必修3《生物技术与工程》编写的宗旨。教材从关注运用生命观念理解生物技术和工程原理,解决生物技术和工程问题;促进科学思维、技术思维与工程思维的多元发展;注重在实践中发展学生的科学探究能力;立足技术与工程的发展,培养学生的责任担当等方面全面落实了发展学科核心素养的要求。 关键词  学科核心素养;高中生物学;选择性必修3;教材编写   生物学学科核心素养是生物学课程育人价值的集中体现。人教版普通高中教科书生物学选择性必修3《生物技术与工程》将落实发展学科核心素养要求的理念贯穿教材编写的始终,内容的选择、栏目的设置、习题的设计等都与学生核心素养的发展相统一。下面从核心素养的4个方面对教材的编写情况进行介绍和说明。 1 关注生命观念的运用 《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出,生物技术与工程模块涉及的4个大概念既是对必修内容的扩展和应用,又是对生物技术和工程的认识和理解[1]。联系比概念更为上位的观念层次,本模块对学生生命观念素养发展的要求也更高,侧重于让学生运用生命观念来理解生物技术和工程的原理,进而指导解决一些生物技术和工程问题。 1.1   运用生命观念理解生物技术和工程原理 教材中的不少生物技术和工程距离学生的生活经验较远,原理比较抽象、难懂。如果结合已经形成的生命观念去理解就容易得多。例如,教材在“微生物的培养技术及应用”一节“本节聚焦”中引导学生关注"怎样运用生物与环境相适应的观点来理解选择培养的原理”,结合正文从热泉中筛选出水生栖热菌的例子,学生很快就能明白:由于水生栖热菌能适应高温的环境,所以能在热泉中生存。同理,能适应选择培养基环境的细菌就能在该培养基上生存,不能适应这种环境的细菌就不能生长。教材在“动物细胞工程”一节介绍动物细胞培养的条件时指出:动物机体提供了充足的营养、稳定的内环境等适宜的条件,才能使体内的细胞维持正常的生命活动,这体现了稳态与平衡观。运用这一观念学生就不难理解为什么体外培养细胞需要提供适宜它生长的环境,如适宜的温度、pH、气体环境等。 除了教材中比较显性地运用了生命观念的地方外,还有很多技术和工程的原理,也可以结合生命观念去理解。例如,教材在介绍微生物培养、植物组织培养、动物细胞培养等技术时,都提到人工提供适宜的营养基质(培养基)可以满足它们的生长需求,这体现了生命的物质性,运用生命的物质观可以帮助学生深化认识和理解。动物体细胞核移植技术的原理、基因表达载体的构建等都体现了结构对功能的影响,是结构与功能观的应用。对于基因工程原理的理解,则可结合生命的信息观,即生命是一个信息系统,基因是遗传信息的携带者,它既可以纵向地在亲代和子代之间传递,也可以横向地在不同物种之间转移。基因工程通过人工改造生物的遗传信息,赋予生物新的遗传特性,如用重组DNA技术可以让不同物种进行遗传信息的“交流”,获得新的重组基因。而之所以能进行这样的操作,又与生命的统一性——所有生物共用一套遗传密码是分不开的,这可以帮助学生进一步理解生命多样性和统一性的辩证关系。 1.2   运用生命观念解决生物技术和工程问题 在理解生物技术和工程原理的基础上,同样可以运用生命观念来解决相应的生物技术和工程问题。例如,教材“微生物的培养技术及应用”一节,无论是让学生设计从土壤中分离分解尿素的细菌的培养基配方,还是设计从土壤中分离纤维素分解菌的实验方案,都要运用生物与环境相适应的观点;“动物细胞工程”一节的习题中探讨了与大熊猫保护、北方白犀牛繁育有关的问题,这都涉及人与自然、人与社会协调发展的生态观的运用;“重组DNA技术的基本工具”一节旁栏中提出“推测限制酶存在于原核生物中的主要作用”的问题,可以从进化与适应的角度来分析。 2 促进思维的多元发展 科学、技术与工程涉及3种不同的社会实践活动,与此相对应的科学思维、技术思维与工程思维是3种不同类型的思维方式[2]。虽然生物学学科核心素养只包括了科学思维,但是通过本模块的学习发展学生的技术思维和工程思维,对于他们基于科学原理认识和探讨生物技术并将其应用于造福人类的工程实践具有重要意义。本册教材综合渗透了科学思维、技术思维与工程思维的培养。 2.1  科学思维 对学生而言,加强科学思维的训练有3个基本点:(1)培养学生批判质疑的精神和态度;(2)培养学生的证据意识、获取证据的能力、评价证据的能力;(3)培养学生逻辑思维的严谨性、全面性、深刻性和流畅性[3]。教材通过“思维训练”“辩论会”栏目、节后习题等涵盖了以上3个方面的科学思维训练。教材中一共安排了两个“思维训练”:“评估论点的可信程度”意在引导学生运用所学的知识,结合获得的证据去批判质疑“吃水果’酵素'可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点,训练学生的批判性思维;“评估获取证据的难度”通过让学生评估证明转基因食品安全或不安全哪个获取所需证据的难度大,提高学生的评估论断能力,并启发他们理性地参与转基因技术及相关问题的讨论。“辩论会”同样也是引导学生基于证据理性参与转基因食品是否安全的讨论。教材特意指出了辩论时的注意事项,从而让学生明白,辩论时既要学会获取和运用证据,又要懂得甄别证据,并要进行合客观、合逻辑的推理判断。 2.2  技术思维 技术思维是人类在技术研发、创新、应用等过程中进行的一系列思维活动。技术思维的过程是:需求分析→技术反思→技术原理→技术建构→技术系统[2]。教材对一些技术的介绍就体现了这一思维路径。例如,“基因工程”(重组DNA技术)一章先提出了培育抗虫棉的需求;然后指出用转基因技术可以培育抗虫棉,这一技术是在DNA分子水平上进行设计和施工;接着介绍了构成技术的若干要素,如限制酶、连接酶、载体等;再进一步讲解了利用这些要素来建构基因工程的基本操作流程。技术往往具有一定的标准和规范,因此,技术思维具有严谨性。教材中让学生进行微生物纯培养、分离与计数以及植物组织培养的实验,有的强调了技术涉及的安全准则,有的提示学生要进行规范的无菌操作、设置对照组、做好标记等,这些都有助于训练学生的规则意识,培养思维的严谨性。除了通过学习新技术来感悟技术思维外,更重要的还是要让学生学会应用技术思维来解决实际生活中的问题。教材“动物细胞工程”和“胚胎工程”两节的习题中让学生选择使野驴“复生”的可行方案、思考运用现代生物技术人工繁育北方白犀牛等就反映了这一理念。 2.3   工程思维 工程思维是指人类在工程实践过程中所进行的思维活动。它是一种以系统分析和比较权衡为核心的筹划性思维[4]。教材在正文中有渗透工程思维的内容,在栏目中提出了一些启发工程思维的问题,在习题中也考虑了训练学生的工程思维。以“发酵工程及其应用”一节为例。正文部分介绍发酵工程的基本环节时,指出现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的多种参数进行监测和控制,并能进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态,这体现了工程实施环节对工程项目的稳定性、可控制性等方面进行的考虑。紧接其后的“思考•讨论——发酵工程基本环节分析”栏目提出的问题能启发学生的工程思维,让他们认识到工程实施的每一个环节都有严格的工艺要求;在工程实施过程中,必须从稳定性、可控制性、对生态环境友好等方面不断地进行调整和完善,以实现工程的可持续发展。培养学生的工程思维还包括让他们针对某一工程问题进行简单的风险评估、综合决策等。本节最后让学生评估生产燃料乙醇增加粮食短缺的风险,提出规避风险措施的习题就可以训练学生评估风险的能力。 3 注重在实践中发展科学探究的能力 自上一轮课程改革以来,发展学生的科学探究能力一直是生物学课程的核心任务之一。新教材继承了原教材中的很多探究性实验,并对原来的探究、实验、模型建构等栏目进行了整合,统一名称为“探究•实践”,即“探究•实践”栏目涵盖验证性实验、探究活动等多种实践活动。 本册教材中一共有6个“探究•实践”。“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”活动采用了“探究式”的叙述方式,引导学生从提出问题、设计实验、实施方案、分析与评价结果等逐步进行探究,提升科学探究能力。为了鼓励学生亲自动手参与,教材提高了探究实践的可行性。例如,提供了选择培养基的配方和若干资料给学生设计实验以启示,设有操作提示帮助学生规范操作、有序开展探究等。“传统发酵食品的制作”和“菊花的组织培养”是两个具有工程实践性质的活动,活动的结果都是获得“产品”。在这两个活动中,教材拓宽了探究的渠道,让材料的选择具有开放性,学生可以选择不同的食材制作泡菜、果酒和果醋或接种不同的植物进行组织培养。教材还将探究的内容延伸到学生的生活中,让他们在生活中进行实践。例如,学习了制作泡菜的方法,教材提示学生可以查阅资料,体验制作不同风味的泡菜;掌握了植物组织培养的操作,教材介绍了“手指植物”,让学生在课后尝试制作。这样,学生在收集资料、设计方案获得产品的探究过程中,他们的实践能力和创新能力也都得到了培养。 4 立足技术与工程的发展培养责任担当 生物技术、工程与人们的社会生活联系紧密。本册教材在组织内容时充分体现了生物技术、工程与社会之间的互动,每节都以“从社会中来”的栏目开篇,“到社会中去”的栏目结束,并且在介绍技术和工程的应用时涵盖了大量的实例,从而引导学生关注生物技术与工程发展的成果对社会和个人生活产生的影响,思考运用它们来解决生产生活中的问题,探讨相关的社会议题等,发展学生的社会责任素养。 4.1  介绍我国生物技术与工程发展的成果,激发学生成才报国的使命感 随着我国生物技术的飞速发展,我国科学家在国际舞台上的影响力越来越大,取得了很多举世瞩目的成果。教材中就增加了不少我国生物技术与工程发展的成果。例如,“科学家访谈”采访了杨焕明院士,介绍了他的研究团队完成了中国人、大熊猫、水稻等的基因组测序和研究工作,以及自主研发生产了测序仪;介绍发酵工程的应用时,提到我国是发酵大国,生物发酵产业的产品总量位居世界第一;在“细胞工程”一章开篇的“科技探索之路”中,增加了我国科学家用诱导多能干细胞培育出小鼠、培育世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿,以及体细胞克隆猴的研究成果;对于2017年轰动世界的科研进展——体细胞克隆猴的培育,教材不仅用这一素材创设了情境来引入章节教学,还创编了习题,教材同样以我国科学家首次获得诺贝尔奖的研究成果——青蒿素的提取和应用为素材创编了习题;在“基因工程”一章的“科技探索之路”中则增加了朱作言院士团队培育世界首例转基因鱼的研究成果;在“基因工程的应用”一节介绍了我国转基因作物的种植情况等。这一项项成果无不彰显着我国科技创新的活力和实力,可以涵养学生的家国情怀,也必然会激励着他们发奋学习,增长才干,报效祖国。 4.2  让学生尝试通过生物技术和工程设计来解决生产生活中的问题,提升责任担当能力 无论是研发、改进技术,还是进行工程实践,最终目的都是帮助人类解决生产生活中的问题,造福人类。教材设计了很多具有真实问题情境的课后习题,给学生提供运用所学知识解决实际生产生活问题的机会。例如,指出青霉素发酵生产过程中遇到的两个问题,让学生提出解决问题的思路;讲述几个高中生吃完冰激凌后腹泻的经历,请学生完善检测冰激凌中大肠杆菌是否超标的实验思路;提供一些与青蒿素有关的研究资料,让学生提出提高青蒿素类药物产量的研究思路等。这些从生产生活实际出发的探讨,一方面,使学生了解了生物技术与工程在人们生产生活中的应用价值,形成造福人类的态度和价值观;另一方面,在解决问题的过程中,他们的责任担当能力也在不断提升。 4.3  引导学生关注和讨论由生物技术与工程发展引发的社会议题,树立社会参与意识 任何一项新技术的诞生总是伴随着各种各样的争论,让学生参与相关社会议题的讨论,是培养他们社会参与意识很好的切入点。教材每一章都有引导学生关注生物技术与工程引发的社会议题的内容:“发酵工程”一章有让学生评估燃料乙醇是否会增加粮食短缺风险的习题;“细胞工程”一章的正文和习题中有对干细胞安全性、动物体细胞核移植技术存在问题的分析和探讨;“基因工程”一章的习题中让学生就是否要推广“黄金大米”提出自己的看法;“生物技术的安全性与伦理问题”一章的每一节分别是对一个社会热点话题(转基因产品的安全性、生殖性克隆人、生物武器)的讨论,等等。在掌握了相应的生物学基本概念、原理、技术方法和流程,以及接受了系统的思维训练的基础上,学生应该能够理性地表明观点、参与讨论,他们也都有望成为积极普及科学知识、传播科学思想和科学方法、推广先进科学技术的行动者。 新教材对发展学科核心素养进行了全面的渗透和系统的规划,对学生学科核心素养形成与发展的影响是不言而喻的。但教材毕竟只是一个静态的文本,如何在教学层面充分发挥其在发展学科核心素养方面的育人价值,需要教师在,教学实践中进一步思考和体会。   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[M].北京:人民教育出版社,2018:27. [2]    李永胜.科学思维、技术思维与工程思维的比较研究[J].创新,2017,11(4):27-34. [3]    赵占良.对生物学学科核心素养的理解(二):科学思维及其教学[J].中学生物教学,2019(10):4-6. [4]    中华人民共和国教育部.普通高中通用技术课程标准:2017年版[M].北京:人民教育出版社,2018:4.来源:《中学生物教学》2020年第10期        
 2   0  579天前
guest
登录之后更精彩~

 

版权申明:本站为公益网站,共享交流平台。资源多来源于网络,如涉及侵权,请联系管理员删除。