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围绕核心概念开展中学生物教育

[日期:2012-08-18] 来源:中学生物学 2012年6期  作者:付雷 [字体: ]
  摘要:面对信息时代的压力,为了提高学生的学习兴趣,并进而提高学生的生物科学素养,无论是课程标准的制定、教材的编写、教师的教学活动和考试评价,都应该围绕核心概念展开。
  关键词:核心概念 生物学概念 生物教育
  中图分类号:G633.91 文献标识码:B
  2011版的义务教育生物学课程标准已经颁布了。新版的课程标准凸显生物学核心概念的教学,这是非常值得中学生物教师关注的。
  1、需要核心概念的原因
  1.1 面对信息时代的现实压力
  毫无疑问,现在已经进入到一个知识大爆炸的信息社会,知识的更新速度让我们猝不及防,而获取知识的途径也变得更为多样。在这种背景下,中学生物教育就不能再沿用传统的知识传授型教学模式了。
  “授之以鱼,不如授之以渔。”在信息时代,教育更重要的是教给学生学习的方法,特别是培养学生获取信息、选择信息、评价信息的能力。如果把科学概念比作一把大伞,那么核心概念正是伞的骨干部分,学生一旦掌握了核心概念,就可以比较容易拓展到次级概念和一般概念。
  1.2 提高学生的学习兴趣,促进有意义的学习
  在当前的学校教育中,学生对科学学科的态度并没有想象中那么好,考试使得学生觉得科学理论与公式面目可憎。而现行的教育体制,特别是在选拔性考试的压力下,生物学教学没有受到足够的重视,也没有得到绝大部分学生的关注。学生要么觉得生物不重要,要么觉得学习生物就是死记硬背一些事实和理论,没有什么兴趣可言。
  而在课堂之上,教师仍然倾向于教给学生生物学事实、原理,这样就使学生没有时间将知识组织化、系统化,很容易遗忘,也就无法进行有意义的学习。现在的教学提倡科学探究,而科学探究对于过程参与的重视,势必会削弱对于大量事实和原理的学习,知识传授型的教学就会使科学探究的可操作性受到挑战。对于大部分学生而言,大量的事实和原理的讲授会让他们觉得概念是很抽象的,而抽象的原因很大程度是由于这些事实和原理脱离了学生的经验,学生在学习的时候,不能将新概念与旧经验建立直接的联系。科学探究式的学习旨在解决这一问题,势必需要选择有限的大概念来组织探究活动。
  1.3 为了学生的终身发展,提高学生的生物科学素养
  课程标准定位于面向全体学生,提高学生的生物科学素养。有一点是很明确的,不可能所有的学生以后都从事与生物学有关的行业,既然如此,中学生物学就不是只为培养生物学家而开设的。那么,生物学的教学就不应以提供大量的生物学事实或者理论作为目标。如果提供的是一些核心概念,则可以帮助学生理解他们在学校里、将来离开学校以后的与生物学有关的事件和现象,并能够帮助学生在相关的事件中作出有依据的科学决策。
  毫无疑问,学生在生活中会遇到很多与生物学有关的问题,如食品安全、环境保护、医疗保健等。面对这些问题,具备良好的生物科学素养,可能会帮助他们做出科学判断,采取科学有效的应对措施,而不是手足无措,或者随波逐流。
  2、核心概念的界定
  核心概念,也可以叫做大概念,是指位于学科中心地位的基本知识、原理,应该是该学科的主干。
  赫德认为,核心概念应该具有以下标准:展现了当代科学的主要观点和思维结构;能够组织和解释大量的现象和数据;包含了大量的逻辑内容,有足够的空间用于解释、概括、推论等;在教学中可以用上各类情境下的例子,并可用于日常生活中常见的情况和环境;可以提供许多机会,用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程;可以用于组建更高阶的概念,而且可望与其他学科的概念结构建立联系;表达了科学在人类智力成果中所占有的地位。
  韦钰等人认为,大概念应该具有的标准是:能够用于解释众多的物体、事件和现象,而它们是学生在学校学习和毕业以后的生活中会遇到的;提供一个基础以帮助理解遇到的问题并作出决策,而这些决策将会关系到学生自己和他人的健康与幸福,以及环境和资源的使用;当人们提出有关自身和自然环境的问题时,他们为能够回答或能够寻求到答案而感到愉快和满意;具有文化上的意义,例如对人类自身有关的观点——反映科学史上的成就,来自研究自然的灵感和人类活动对环境的影响。
  美国国家科学院研究理事会最新颁布的《K-12科学教育框架》其副标题即是“实践、交叉概念和核心概念”,这也是基于科学教育让学生为今后的发展而学习的理念。在选择核心概念的时候,主要考虑以下原则:具有跨学科的重要性,或者一个学科中的关键性的统领作用的原理;能够为理解或探究更复杂的概念和问题的解决提供关键性的工具;与学生的兴趣和生活体验有关,或者与社会或个人对科技知识的关注有关;在深度和复杂性上,能够随着年级的进展而教学和学习,即对于年轻的学生来说,概念是可用的、同时又足够宽泛到能进行持续的探究。《K-12科学教育框架》认为,围绕核心概念开展教学活动,教师和学生就有足够的时间进行科学探究,并能够加强对于核心概念的理解。
  综上所述,笔者认为核心概念有以下基本特征:
  (1)交叉性:具有跨学科的重要性,可以作为不同学科之间的联系概念,同时,能够在非常大的范围内解释非常宽泛的问题。
  (2)统领性:对学科发展起统领作用,可以展开为一系列次级概念和小概念,这种展开不只是包括现有的若干概念、原理和技能,还包括将来可能发展出的新的概念、原理和技能。
  (3)基础性:对于学生现在和将来的生活和学习具有重要的基础性作用,不但与学生现有的生活经验密切相关,更重要的是作为其今后参与社会生活、作出科学决策的根本出发点。
  3、生物学中的核心概念
  3.1 我国生物课程标准中的核心概念
  我国高中生物课程标准规定高中生物课程的基本理念之一是提高学生的生物科学素养。因为生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观,它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平,以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。而且,课程标准注重使学生在现实生活的背景中学习生物学,倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念,并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策;同时注意帮助学生了解相关的职业和学习方向,为他们进一步学习和步入社会做准备。在内容设计上,课程标准将高中生物课程分为必修和选修2个部分,并认为必修模块是生物科学的核心内容,对于提高全体高中学生的生物科学素养具有不可或缺的作用。必修的三个模块是“分子与细胞”、“遗传与进化”、“稳态与环境”,每个模块下面又有若干主题。
  我国初中生物课程标准同样定位于提高学生的生物科学素养,在内容标准上包括“科学探究”、“生物体的结构层次”、“生物与环境”、“生物圈中的绿色植物”、“生物圈中的人”、“动物的运动和行为”、“生物的生殖发育与遗传”、“生物的多样性”、“生物技术”、“健康地生活”等10个一级主题,每个一级主题下面又有若干二级主题。新版的初中生物课程标准,在每一个主题下面都增加了相应的重要概念,总共50个生物学重要概念。这些概念的呈现方式不是一个个的名词,而是以命题的形式呈现的,这体现出了对于不同年龄段学生在概念学习上的不同要求。
  3.2 美国国家科学教育标准中的核心概念
  美国国家科学教育标准的内容标准分为:“统一的概念和过程”、“作为探究过程的科学”、“物质科学”、“生命科学及地球与空间科学”、“科学与技术”等几个方面,并对不同年级的学生应该理解的基本概念和基本原理做了规定。以5~8年级生命科学的内容标准为例,包括“生命系统的结构和功能”、“繁殖和遗传”、“种群与生态系统”、“生命体的多样性和适应性变化”四个部分,每个部分以陈述句的形式将生物学概念和原理做了说明。
  为了应对科学教育的发展,美国准备在2012年推出新版的国家科学教育标准,为此,2011年出版了《K-12科学教育框架》,其中在生命科学部分给出了四个核心概念:
  (1)核心概念1:从细胞到生物体:结构与过程(结构与功能,生物的生长和发育,生物体内的物质和能量流动,信息传递)。
  (2)核心概念2:生态系统:相互作用、能量和动力(生态系统中的相互依赖关系,生态系统中的物质循环和能量流动,生态系统动力学、功能、恢复力,群体行为的社会化相互作用)。
  (3)核心概念3:遗传:性状的遗传和变异(性状的遗传,性状的变异)。
  (4)核心概念4:生物进化:统一性与多样性(共同祖先的证据与多样性,自然选择,适应,生物多样性与人类)。
  《K-12科学教育框架》的一个重要理念是,学生。的学习是一个持续发展的过程。因此,该框架对于概念的呈现采用了学习进程的形式,即给出了核心概念的说明之后,规定了学生在2、5、8、12年级结束时,对于每个概念的掌握应达到的水平。
  3.3 科学教育的原则和大概念
  2009年10月,一些科学教育专家和科技专家在苏格兰组织了一个关于科学教育的研讨会,并将研讨会的成果凝结为《科学教育的原则和大概念》一书。专家们认为,面对科学教育的重大转折,即科学教育将提高全体公民、特别是全体学生的科学素养作为首要目标,而学校科学教育应该能够使学生接触到发展着的宽泛的科学知识,并帮助学生了解其周围的事物,科学教育应该提出一些大概念。基于此,专家们提出了科学中的14个大概念,与生物学有关的包括以下几条:
  (1)生物体是由细胞组成的;
  (2)生物需要能量和营养物质,为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争;
  (3)生物体的遗传信息会一代代地传递下去;
  (4)生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。
  同时,该书还描述了如何从小概念进展到大概念。
  3.4 生物学中的核心概念
  从生物学的发展史可以看出,生物学家的科学研究主要是围绕以下问题展开的:生物是怎么构成的,其各组分之间是如何相互作用的,生物体内发生了什么变化?生物是如何生长和发育的,生物与生物之间、生物与无机环境之间到底是什么关系?生物是怎么来的,为什么会有生物多样性,生物是如何繁衍至今的?围绕着这些问题,科学家做出了大量成果,包括一系列的生物学知识、原理和技能,积淀了内涵丰富的生物学。而这些问题,正是生物学的核心问题。
  可以看出,生物学核心概念是生物学的主干,是对同一类生物学问题的本质特征的概括,具有统领具体概念和事实概念的作用,对于学生今后的学习起支持作用,并具有思维训练价值。
  基于核心概念的基本特征,综合分析国内外的课程标准,笔者尝试提出以下概念作为生物学的核心概念:
  (1)细胞是生物体结构和功能的基本单位;
  (2)生物需要与外界环境相互作用,并实现物质循环和能量流动;
  (3)遗传与变异是生命延续和进化的基础。
  以上述核心概念为中心,可以将现有的生物学概念组织起来。当然,随着生物学的发展,核心概念所涉及的范围,即概念的内涵和外延都可能会发生变化,但是,以上概念可以在相当长的时期内作为生物学的核心概念。
  4、围绕核心概念开展生物教育的措施
  4.1 课程标准与教材编写的视角
  课程标准是教材编写、教师教学、考试评价和课程资源开发与利用的基本依据。在课程标准的制定过程中,应该突出核心概念的地位和作用,指导教师围绕核心概念开展教学活动。一般而言,课程标准的内容标准规定了生物课程所要达到的基本学习目标,通常以行为动词加学习内容的形式呈现。为了突出核心概念,可以将核心概念作为一级标题,在一级标题下面列出若干的二级标题,并以陈述句的形式呈现,依然沿用行为动词加学习内容的形式。核心概念在不同年级应该是相同的,只是在次级概念的宽度和深度上有差别。为此,有必要制定统一的贯通各年级的课程标准,并界定出不同学段对于核心概念及次级概念的学习要求。初中的生物课程标准已经做出了尝试,我们期待在小学科学和高中生物的课程标准修订中也能有所体现。
  教材是教师教学的重要参考资料,教材的编写应该围绕核心概念展开。传统的教材一般按照学科的主题编排,内容主要是各个主题下的基本概念、基本原理,有些教材也会提供很多的案例。然而,这种组织方式提供给学生的概念还是零散的,学生在学习的时候很难把握核心概念。围绕核心概念组织的教材,其主题不再是学科本身,而是日常生活、前沿科技等情境,如“厨房中的生物学”、“森林里的故事”、“克隆羊的前世今生”等,每一个主题可以围绕一个核心概念展开。这样的主题就提供了一个学习的情境,学生可以通过该情境理解核心概念,进而理解相关的次级概念。
  4.2教师教学的视角
  教师是教学的主要组织者,是教学活动的主导者。生物教师在教学中应该围绕核心概念组织教学活动。而且,教学活动应该注意与学生的生活相结合,与生物学的发展和前沿进展相结合,课堂教学与课外活动相结合。对于核心概念的呈现,可以结合文字、图片、实物等内容,可以引入科学史,还可以通过科学探究活动来展开。核心概念教学要求学生将已有经验与新知识、新概念建立联系,这就不可避免会遇到学生的相异概念(前概念),教师需要在教学活动中及时发现并转变学生的相异概念。
  4.3 考试评价的视角
  不管是形成性评价,还是终结性评价,如果评价的内容只是一些事实和理论,评价的形式只是一些很封闭的试题,这样很难引导学生对核心概念的学习。这样的评价导致的结果是,学生很容易在考试之后忘记大量的事实和理论,而教师却一厢情愿地以为学生已经都学会了。因此,评价的形式可以更灵活一些,除了纸笔测验,还可以有探究活动、实习作业,除了有简单封闭的试题,更应该有开放性试题;评价的内容不再是简单的机械记忆,而更多地是考查学生对概念的理解和应用,考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。
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