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发展学科核心素养——为何及如何建立生命观念

[日期:2017-11-26] 来源:生物学教学 2017年第10期  作者:谭永平 [字体: ]

    摘要  理解生命的本质是中学生物学课程的基本教育价值。对生命本质的把握,需要以建立相关概念网络为基础,生命观念则是构建生命本质概念网络的线索。本文在梳理生命观念的内涵与要点的基础上,提出引领学生建立生命观念的教学实施途径。

    关键词  生命观念 生命的本质 学科核心素养

    发展学生的核心素养,是高中阶段教育最根本的任务。中学生物学课程作为国家课程,应该在高中学生的核心素养发展中有自己独特的价值和地位。对于中学生物课程来说,引导学生认识生命世界、理解生命的本质是其他课程无法替代的教育价值。

1 引领学生理解生命的本质是生物学课程的基本教育价值

    生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门学科。显而易见,“生命”是生物学研究的对象,生物学研究的主要任务就是揭示生命的奥秘。“生命”是生物学课程的逻辑起点,认识生命世界也是生物学课程的核心目标。从当前世界主要国家中学生物学和大学普通生物学教材所包含的内容去分析,可知其中知识的核心指向是认识生命世界。认识生命世界无法离开对生命本质的把握。因此,理解生命的本质是中学生物学课程的基本教育价值之一。

    生命的本质是什么呢?一般都是从描述生命的特征这个方面去展开解释。例如,生物教材中一般都是将生物描述为:需要营养、能进行呼吸、能排出身体内产生的废物、能对外界刺激作出反应、能生长和繁殖等。生物学哲学研究则给出了更全面的阐述:生命具有整体性,能进行新陈代谢,具有内稳态,有活跃的信息传递,能适度调节与控制等特征,同时还具有生长与繁殖、进化潜力、必死性等潜在特征。有生物学哲学家将生命概括为:“具有不断自我更新能力的、主要由核酸和蛋白质组成的多分子系统,它具有自我调节、自我复制和对内、外环境选择性反应的属性”。

    深入理解生命的本质,需要回答好3大基本问题:生命“是什么”“怎么样”和“为什么”。对这3大问题的回答,需要一系列相关生物学概念来做支撑。

    在目前国内外的中学生物学课程内容中,是覆盖了回答这3大问题的生物学概念的。那么记住了概念就理解生命的本质了吗?不一定。在现实中,记住了许多生物学事实和概念,但却只见树木不见森林,割裂、机械地照搬生物学概念,出现令人啼笑皆非的情况屡见不鲜。理解了生命的本质,能将有关概念融会贯通,能够在学习、工作、生活中,运用相关认识去分析和解决问题,并能以此为基础,进一步提升对自然界的理解,提升对生物学的理解,提升对科学的理解。

2 建立生命观念,是深刻理解生命的本质的途径

    深入理解生命本质的问题,需要将具体的概念整合为网络,总结提炼生命观念。建立生命观念,一方面是概念整合提升的结果,另一方面又是进一步整合概念的线索。

    2.1 观念与生命观念  什么是观念呢?一般认为,“观念”(idea)与“概念”(concept)虽然都表示意识的形式,但在使用上又有所不同,概念界定在将事物一般的、共同的特征抽出来加以概括的思维形式;观念可以表示概念,也可以泛泛而论地表示意见、思想、观点、看法等复杂的意思。国际上关于idea的理解接近“大概念”。在课程层面所说的观念,其意思则更接近思想、观点。学科核心观念,是体现学科本质特性和教育价值的最关键的学科概念、原理、思想和态度。

    生命观念是在理解概念的基础上进一步抽象而成,它比一般的概念更为宏大、上位,更接近于以往所说的生物学思想。笔者尝试将生命观念简而言之为:是以回答生命是什么、怎么样、为什么等问题建立的系统化的概念为基础,抽象出来的关于生命本质的观点、思想。它是能够统领组成生命的物质,生物的结构与功能,生物的遗传、变异与进化,生物与生物、生物与环境之间的关系等问题的一系列思想、观点。对于高中学生来说,生命观念是学完生物学课程多年之后,具体概念早已忘记却仍然留在脑子里的东西。

    2.2 生命观念的内涵  高中生物学课程究竟应该让学生形成哪些生命观念?国内目前没有特别系统、全面的阐述。笔者认为,生命观念主要包括三大观念群:系统观、进化观、生态观。每个观念群包括若干具体的生命观念。

    系统观是理解生命本质的基础,是从回答生命是什么、生命怎么运转等问题,从生命系统的组成、结构与功能抽象出来的思想和观念。它从生物多样性、复杂性中寻找一致性——生命系统,从系统的视角阐述目前我们所看到的生命的本质属性。系统观包括以下生命观念:结构与功能、物质与能量、稳态与变化、信息与调控、生殖与发育。它包括两方面的含义:生命是系统,更是“活”的系统。

    进化观则是从历史的维度去进一步理解生命所建立起来的思想与观念,它来自回答生命从哪里来、到哪里去、它为什么是这样等等问题。所有的生命现象,其最终的原因其实都要到进化中去寻找。因此,进化观是最具有生物学属性的观念群。进化观又包括以下具体的观念:遗传与变异、进化与适应、统一性与多样性。

    生态观是从空间的维度去进一步理解生命,它通过拷问生命在哪里,生物与生物、生物与环境有什么关系,从而综合、整体地理解个体与群体、局部与整体、生物与环境之间的复杂联系,由此建立起一系列思想、观念。生态观包括以下具体的观念:群体与共存、生物与环境。

    本文尝试对这些生命观念的内容要点做简要概述(表1)。

 

    三大观念群之间实际上并不是完全孤立的,而是融合为不可分割的整体(图1)。例如,系统观所包含的结构与功能、物质与能量、稳态与变化、信息与调控、生殖与发育等观念,是建立生态观、进化观的基础;其中有些观念还与进化观、生态观深度融合。例如,物质与能量观是理解生态系统如何运转的基础,结构与功能观也与理解生物适应环境密切关联;生殖与发育和进化观中的遗传变异有非常多的交集。生态观里的群体与共存、生物与环境,又是解释适应的基础。再如,进化观中的统一性和多样性,揭示生命世界复杂的多样性外表之下令人赞叹的统一性,而生命存在统一性是系统观解释生命的基础,也是探讨生命的本质这一话题的前提。

3 引领学生建立生命观念的教学实施途径

    教学中,如何让学生通过学习生物学概念建立生命观念?有许多学者提出:发展学生核心素养需要依赖于一定的情境创设。笔者非常认同这一观点。不过,根据观察可知,当前的实际是:无论是教材还是教学,并不缺少情境创设,只是缺乏合适的情境;同时,还存在即便有合适的情境,最终也未能落实生命观念。因此,在强调情境的基础上,还需要强调用好情境等素材。基于情境创设引导学生建立生命观念,一方面需要教师对生命观念有系统的把握和认识,有意识地建立统领概念为观念的线索;另一方面,在具体的教学中,又需要以具体的事实、概念的学习作为观念建立的途径。

3.1 梳理生命观念对应的概念和事实的锚定点  从前文讨论可知,观念是抽象的,甚至是虚空的,如果不能找到相应生命观念在生物学概念中的锚定点,则会在实践中无从下手。因此,首先需要梳理生命观念的锚定点,梳理出每个观念群所包含的生命观念对应的概念和关键事实。表2以进化观为例,列举了生命观念所对应的概念和事实的关系。

 

3.2关注从事实到概念,更需要以建立生命观念为目标追求  教学过程中,基于事实、现象建构概念,在我们的教学中已经广为接受。需要在这一基础上继续提升的是,在建立概念的同时,将生命观念的领悟渗透其中,并适时地予以外显和总结。例如,关于群落的结构,给学生提供多种多样的群落结构特征的资料,通过分析群落内物种的多样性、丰富性,建立群落是多样的这一认识;在此基础上,通过分析多样的群落共同的结构,建立群落的概念。更进一步,以此为素材,分析群落内部典型的植物、动物的形态、结构、分布以及物种之间的相互关系,由此领悟群落结构、群落类型的适应意义,追溯群落结构、适应性的原因,从千姿百态的物种、复杂的相互关系、精巧的适应意义、漫长的进化历程,折射出“生态的舞台,进化的表演”,建立起结构与功能观、群体与共存观、选择与适应观。只有将建立生命观念作为教学的目标,才能在事实提供、概念建构的基础上,走得更远,才能通过群落的结构的知识,使学生对生命本质的领悟更深刻。

3.3关键在于概念的整合和观念的融合  建立生命观念的教学,最忌讳的是孤立地记忆事实和机械地把握概念。关注建立生命观念的课堂,一定是注意概念整合、观念交融的课堂。一是因为生命观念的形成,依赖于从众多概念之间找关联,做提炼。例如,多样性与统一性的观念,在处理多样性的教学时,一定要清楚多样性背后的统一性,因为理解生命的统一性之后,将会更加赞叹生命的奥妙与美丽。二是因为几乎每一个生命观念,又都与其他观念相关联。例如,遗传与变异揭示生命传递过程中的遗传、变异现象与本质,这一观念是选择与适应观念建立的基础。选择与适应是解释适应性源于自然选择。同时,又因为多样性的本质是适应的多样性,因此这一观念可以解释多样性的来源。

    在具体知识内容的教学时究竟该如何做?这个问题非常有挑战性,需要不断探索。以下案例为此提供了可资借鉴的经验。

    案例:北京市育英学校侯峰老师在进行“生态系统中的能量流动”的教学时,从动植物同化、异化时能量的变化切入,再从部分与整体的关系进行分析:从个体层次能量的来源去向,归纳上升到种群的能量来源去向,由此进一步联系到食物链、食物网上的能量流动,再上升到群落内部的能量流动;并且,阐述了能量流动与个体的生长发育、种群的数量变化、群落演替的关系。同时,利用一些生产生活的实例,分析能量流动与种群、群落的变化之间的关系。例如,用养羊时粉碎草料、饲料糖化、建现代化保温羊圈等措施,将饲养措施与能量的利用和散失进行了关联。又如,用人类活动对群落的干扰,实际上是干扰了能量流动的效率和方向,从而将能量流动与群落演替结合起来。教学过程中,教师还结合建构和运用模型,将知识的学习与科学方法的运用结合起来。这样,就将对能量这一概念的理解与维持系统有序的结构、实现系统的功能有机结合,将生态系统中能量流动的学习,与细胞、个体的能量需要结合起来,又实现了和物质与能量、结构与功能、群体与共存等生命观念的关联。

 

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