圍繞核心概念開展中學(xué)生物教育

付雷

摘要：面對信息時代的壓力，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并進(jìn)而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，無論是課程標(biāo)準(zhǔn)的制定、教材的編寫、教師的教學(xué)活動和考試評價，都應(yīng)該圍繞核心概念展開。

關(guān)鍵詞：核心概念生物學(xué)概念生物教育

中圖分類號：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

2011版的義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布了。新版的課程標(biāo)準(zhǔn)凸顯生物學(xué)核心概念的教學(xué)，這是非常值得中學(xué)生物教師關(guān)注的。

1、需要核心概念的原因

1.1面對信息時代的現(xiàn)實(shí)壓力

毫無疑問，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入到一個知識大爆炸的信息社會，知識的更新速度讓我們猝不及防，而獲取知識的途徑也變得更為多樣。在這種背景下，中學(xué)生物教育就不能再沿用傳統(tǒng)的知識傳授型教學(xué)模式了。

“授之以魚，不如授之以漁?！痹谛畔r代，教育更重要的是教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，特別是培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、選擇信息、評價信息的能力。如果把科學(xué)概念比作一把大傘，那么核心概念正是傘的骨干部分，學(xué)生一旦掌握了核心概念，就可以比較容易拓展到次級概念和一般概念。

1.2提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)有意義的學(xué)習(xí)

在當(dāng)前的學(xué)校教育中，學(xué)生對科學(xué)學(xué)科的態(tài)度并沒有想象中那么好，考試使得學(xué)生覺得科學(xué)理論與公式面目可憎。而現(xiàn)行的教育體制，特別是在選拔性考試的壓力下，生物學(xué)教學(xué)沒有受到足夠的重視，也沒有得到絕大部分學(xué)生的關(guān)注。學(xué)生要么覺得生物不重要，要么覺得學(xué)習(xí)生物就是死記硬背一些事實(shí)和理論，沒有什么興趣可言。

而在課堂之上，教師仍然傾向于教給學(xué)生生物學(xué)事實(shí)、原理，這樣就使學(xué)生沒有時間將知識組織化、系統(tǒng)化，很容易遺忘，也就無法進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在的教學(xué)提倡科學(xué)探究，而科學(xué)探究對于過程參與的重視，勢必會削弱對于大量事實(shí)和原理的學(xué)習(xí)，知識傳授型的教學(xué)就會使科學(xué)探究的可操作性受到挑戰(zhàn)。對于大部分學(xué)生而言，大量的事實(shí)和原理的講授會讓他們覺得概念是很抽象的，而抽象的原因很大程度是由于這些事實(shí)和原理脫離了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候，不能將新概念與舊經(jīng)驗(yàn)建立直接的聯(lián)系?？茖W(xué)探究式的學(xué)習(xí)旨在解決這一問題，勢必需要選擇有限的大概念來組織探究活動。

1.3為了學(xué)生的終身發(fā)展，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)

課程標(biāo)準(zhǔn)定位于面向全體學(xué)生，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。有一點(diǎn)是很明確的，不可能所有的學(xué)生以后都從事與生物學(xué)有關(guān)的行業(yè)，既然如此，中學(xué)生物學(xué)就不是只為培養(yǎng)生物學(xué)家而開設(shè)的。那么，生物學(xué)的教學(xué)就不應(yīng)以提供大量的生物學(xué)事實(shí)或者理論作為目標(biāo)。如果提供的是一些核心概念，則可以幫助學(xué)生理解他們在學(xué)校里、將來離開學(xué)校以后的與生物學(xué)有關(guān)的事件和現(xiàn)象，并能夠幫助學(xué)生在相關(guān)的事件中作出有依據(jù)的科學(xué)決策。

毫無疑問，學(xué)生在生活中會遇到很多與生物學(xué)有關(guān)的問題，如食品安全、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療保健等。面對這些問題，具備良好的生物科學(xué)素養(yǎng)，可能會幫助他們做出科學(xué)判斷，采取科學(xué)有效的應(yīng)對措施，而不是手足無措，或者隨波逐流。

2、核心概念的界定

核心概念，也可以叫做大概念，是指位于學(xué)科中心地位的基本知識、原理，應(yīng)該是該學(xué)科的主干。

赫德認(rèn)為，核心概念應(yīng)該具有以下標(biāo)準(zhǔn)：展現(xiàn)了當(dāng)代科學(xué)的主要觀點(diǎn)和思維結(jié)構(gòu)；能夠組織和解釋大量的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)；包含了大量的邏輯內(nèi)容，有足夠的空間用于解釋、概括、推論等；在教學(xué)中可以用上各類情境下的例子，并可用于日常生活中常見的情況和環(huán)境；可以提供許多機(jī)會，用以發(fā)展與本學(xué)科特色相關(guān)的認(rèn)知技能和邏輯思維過程；可以用于組建更高階的概念，而且可望與其他學(xué)科的概念結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系；表達(dá)了科學(xué)在人類智力成果中所占有的地位。

韋鈺等人認(rèn)為，大概念應(yīng)該具有的標(biāo)準(zhǔn)是：能夠用于解釋眾多的物體、事件和現(xiàn)象，而它們是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)和畢業(yè)以后的生活中會遇到的；提供一個基礎(chǔ)以幫助理解遇到的問題并作出決策，而這些決策將會關(guān)系到學(xué)生自己和他人的健康與幸福，以及環(huán)境和資源的使用；當(dāng)人們提出有關(guān)自身和自然環(huán)境的問題時，他們?yōu)槟軌蚧卮鸹蚰軌驅(qū)で蟮酱鸢付械接淇旌蜐M意；具有文化上的意義，例如對人類自身有關(guān)的觀點(diǎn)——反映科學(xué)史上的成就，來自研究自然的靈感和人類活動對環(huán)境的影響。

美國國家科學(xué)院研究理事會最新頒布的《K－12科學(xué)教育框架》其副標(biāo)題即是“實(shí)踐、交叉概念和核心概念”，這也是基于科學(xué)教育讓學(xué)生為今后的發(fā)展而學(xué)習(xí)的理念。在選擇核心概念的時候，主要考慮以下原則：具有跨學(xué)科的重要性，或者一個學(xué)科中的關(guān)鍵性的統(tǒng)領(lǐng)作用的原理；能夠?yàn)槔斫饣蛱骄扛鼜?fù)雜的概念和問題的解決提供關(guān)鍵性的工具；與學(xué)生的興趣和生活體驗(yàn)有關(guān)，或者與社會或個人對科技知識的關(guān)注有關(guān)；在深度和復(fù)雜性上，能夠隨著年級的進(jìn)展而教學(xué)和學(xué)習(xí)，即對于年輕的學(xué)生來說，概念是可用的、同時又足夠?qū)挿旱侥苓M(jìn)行持續(xù)的探究?！禟－12科學(xué)教育框架》認(rèn)為，圍繞核心概念開展教學(xué)活動，教師和學(xué)生就有足夠的時間進(jìn)行科學(xué)探究，并能夠加強(qiáng)對于核心概念的理解。

綜上所述，筆者認(rèn)為核心概念有以下基本特征：

(1)交叉性：具有跨學(xué)科的重要性，可以作為不同學(xué)科之間的聯(lián)系概念，同時，能夠在非常大的范圍內(nèi)解釋非常寬泛的問題。

(2)統(tǒng)領(lǐng)性：對學(xué)科發(fā)展起統(tǒng)領(lǐng)作用，可以展開為一系列次級概念和小概念，這種展開不只是包括現(xiàn)有的若干概念、原理和技能，還包括將來可能發(fā)展出的新的概念、原理和技能。

(3)基礎(chǔ)性：對于學(xué)生現(xiàn)在和將來的生活和學(xué)習(xí)具有重要的基礎(chǔ)性作用，不但與學(xué)生現(xiàn)有的生活經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，更重要的是作為其今后參與社會生活、作出科學(xué)決策的根本出發(fā)點(diǎn)。

3、生物學(xué)中的核心概念

3.1我國生物課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心概念

我國高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高中生物課程的基本理念之一是提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。因?yàn)樯锟茖W(xué)素養(yǎng)是指公民參加社會生活、經(jīng)濟(jì)活動、生產(chǎn)實(shí)踐和個人決策所需的生物科學(xué)知識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀，它反映了一個人對生物科學(xué)領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平，以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)的能力。而且，課程標(biāo)準(zhǔn)注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或作出相關(guān)的個人決策；同時注意幫助學(xué)生了解相關(guān)的職業(yè)和學(xué)習(xí)方向，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)和步入社會做準(zhǔn)備。在內(nèi)容設(shè)計(jì)上，課程標(biāo)準(zhǔn)將高中生物課程分為必修和選修2個部分，并認(rèn)為必修模塊是生物科學(xué)的核心內(nèi)容，對于提高全體高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)具有不可或缺的作用。必修的三個模塊是“分子與細(xì)胞”、“遺傳與進(jìn)化”、“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”，每個模塊下面又有若干主題。

，

我國初中生物課程標(biāo)準(zhǔn)同樣定位于提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)上包括“科學(xué)探究”、“生物體的結(jié)構(gòu)層次”、“生物與環(huán)境”、“生物圈中的綠色植物”、“生物圈中的人”、“動物的運(yùn)動和行為”、“生物的生殖發(fā)育與遺傳”、“生物的多樣性”、“生物技術(shù)”、“健康地生活”等10個一級主題，每個一級主題下面又有若干二級主題。新版的初中生物課程標(biāo)準(zhǔn)，在每一個主題下面都增加了相應(yīng)的重要概念，總共50個生物學(xué)重要概念。這些概念的呈現(xiàn)方式不是一個個的名詞，而是以命題的形式呈現(xiàn)的，這體現(xiàn)出了對于不同年齡段學(xué)生在概念學(xué)習(xí)上的不同要求。

3.2美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中的核心概念

美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分為：“統(tǒng)一的概念和過程”、“作為探究過程的科學(xué)”、“物質(zhì)科學(xué)”、“生命科學(xué)及地球與空間科學(xué)”、“科學(xué)與技術(shù)”等幾個方面，并對不同年級的學(xué)生應(yīng)該理解的基本概念和基本原理做了規(guī)定。以5～8年級生命科學(xué)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為例，包括“生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”、“繁殖和遺傳”、“種群與生態(tài)系統(tǒng)”、“生命體的多樣性和適應(yīng)性變化”四個部分，每個部分以陳述句的形式將生物學(xué)概念和原理做了說明。

為了應(yīng)對科學(xué)教育的發(fā)展，美國準(zhǔn)備在2012年推出新版的國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，為此，2011年出版了《K－12科學(xué)教育框架》，其中在生命科學(xué)部分給出了四個核心概念：

(1)核心概念1：從細(xì)胞到生物體：結(jié)構(gòu)與過程(結(jié)構(gòu)與功能，生物的生長和發(fā)育，生物體內(nèi)的物質(zhì)和能量流動，信息傳遞)。

(2)核心概念2：生態(tài)系統(tǒng)：相互作用、能量和動力(生態(tài)系統(tǒng)中的相互依賴關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)、功能、恢復(fù)力，群體行為的社會化相互作用)。

(3)核心概念3：遺傳：性狀的遺傳和變異(性狀的遺傳，性狀的變異)。

(4)核心概念4：生物進(jìn)化：統(tǒng)一性與多樣性(共同祖先的證據(jù)與多樣性，自然選擇，適應(yīng)，生物多樣性與人類)。

《K－12科學(xué)教育框架》的一個重要理念是，學(xué)生。的學(xué)習(xí)是一個持續(xù)發(fā)展的過程。因此，該框架對于概念的呈現(xiàn)采用了學(xué)習(xí)進(jìn)程的形式，即給出了核心概念的說明之后，規(guī)定了學(xué)生在2、5、8、12年級結(jié)束時，對于每個概念的掌握應(yīng)達(dá)到的水平。

3.3科學(xué)教育的原則和大概念

2009年10月，一些科學(xué)教育專家和科技專家在蘇格蘭組織了一個關(guān)于科學(xué)教育的研討會，并將研討會的成果凝結(jié)為《科學(xué)教育的原則和大概念》一書。專家們認(rèn)為，面對科學(xué)教育的重大轉(zhuǎn)折，即科學(xué)教育將提高全體公民、特別是全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)作為首要目標(biāo)，而學(xué)?？茖W(xué)教育應(yīng)該能夠使學(xué)生接觸到發(fā)展著的寬泛的科學(xué)知識，并幫助學(xué)生了解其周圍的事物，科學(xué)教育應(yīng)該提出一些大概念?；诖?，專家們提出了科學(xué)中的14個大概念，與生物學(xué)有關(guān)的包括以下幾條：

(1)生物體是由細(xì)胞組成的；

(2)生物需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，為此它們經(jīng)常需要依賴其他生物或與其他生物競爭；

(3)生物體的遺傳信息會一代代地傳遞下去；

(4)生物的多樣性、存活和滅絕都是進(jìn)化的結(jié)果。

同時，該書還描述了如何從小概念進(jìn)展到大概念。

3.4生物學(xué)中的核心概念

從生物學(xué)的發(fā)展史可以看出，生物學(xué)家的科學(xué)研究主要是圍繞以下問題展開的：生物是怎么構(gòu)成的，其各組分之間是如何相互作用的，生物體內(nèi)發(fā)生了什么變化?生物是如何生長和發(fā)育的，生物與生物之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間到底是什么關(guān)系?生物是怎么來的，為什么會有生物多樣性，生物是如何繁衍至今的?圍繞著這些問題，科學(xué)家做出了大量成果，包括一系列的生物學(xué)知識、原理和技能，積淀了內(nèi)涵豐富的生物學(xué)。而這些問題，正是生物學(xué)的核心問題。

可以看出，生物學(xué)核心概念是生物學(xué)的主干，是對同一類生物學(xué)問題的本質(zhì)特征的概括，具有統(tǒng)領(lǐng)具體概念和事實(shí)概念的作用，對于學(xué)生今后的學(xué)習(xí)起支持作用，并具有思維訓(xùn)練價值。

基于核心概念的基本特征，綜合分析國內(nèi)外的課程標(biāo)準(zhǔn)，筆者嘗試提出以下概念作為生物學(xué)的核心概念：

(1)細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位；

(2)生物需要與外界環(huán)境相互作用，并實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動；

(3)遺傳與變異是生命延續(xù)和進(jìn)化的基礎(chǔ)。

以上述核心概念為中心，可以將現(xiàn)有的生物學(xué)概念組織起來。當(dāng)然，隨著生物學(xué)的發(fā)展，核心概念所涉及的范圍，即概念的內(nèi)涵和外延都可能會發(fā)生變化，但是，以上概念可以在相當(dāng)長的時期內(nèi)作為生物學(xué)的核心概念。

4、圍繞核心概念開展生物教育的措施

4.1課程標(biāo)準(zhǔn)與教材編寫的視角

課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、教師教學(xué)、考試評價和課程資源開發(fā)與利用的基本依據(jù)。在課程標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，應(yīng)該突出核心概念的地位和作用，指導(dǎo)教師圍繞核心概念開展教學(xué)活動。一般而言，課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了生物課程所要達(dá)到的基本學(xué)習(xí)目標(biāo)，通常以行為動詞加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形式呈現(xiàn)。為了突出核心概念，可以將核心概念作為一級標(biāo)題，在一級標(biāo)題下面列出若干的二級標(biāo)題，并以陳述句的形式呈現(xiàn)，依然沿用行為動詞加學(xué)習(xí)內(nèi)容的形式。核心概念在不同年級應(yīng)該是相同的，只是在次級概念的寬度和深度上有差別。為此，有必要制定統(tǒng)一的貫通各年級的課程標(biāo)準(zhǔn)，并界定出不同學(xué)段對于核心概念及次級概念的學(xué)習(xí)要求。初中的生物課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)做出了嘗試，我們期待在小學(xué)科學(xué)和高中生物的課程標(biāo)準(zhǔn)修訂中也能有所體現(xiàn)。

教材是教師教學(xué)的重要參考資料，教材的編寫應(yīng)該圍繞核心概念展開。傳統(tǒng)的教材一般按照學(xué)科的主題編排，內(nèi)容主要是各個主題下的基本概念、基本原理，有些教材也會提供很多的案例。然而，這種組織方式提供給學(xué)生的概念還是零散的，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候很難把握核心概念。圍繞核心概念組織的教材，其主題不再是學(xué)科本身，而是日常生活、前沿科技等情境，如“廚房中的生物學(xué)”、“森林里的故事”、“克隆羊的前世今生”等，每一個主題可以圍繞一個核心概念展開。這樣的主題就提供了一個學(xué)習(xí)的情境，學(xué)生可以通過該情境理解核心概念，進(jìn)而理解相關(guān)的次級概念。

4.2教師教學(xué)的視角

教師是教學(xué)的主要組織者，是教學(xué)活動的主導(dǎo)者。生物教師在教學(xué)中應(yīng)該圍繞核心概念組織教學(xué)活動。而且，教學(xué)活動應(yīng)該注意與學(xué)生的生活相結(jié)合，與生物學(xué)的發(fā)展和前沿進(jìn)展相結(jié)合，課堂教學(xué)與課外活動相結(jié)合。對于核心概念的呈現(xiàn)，可以結(jié)合文字、圖片、實(shí)物等內(nèi)容，可以引入科學(xué)史，還可以通過科學(xué)探究活動來展開。核心概念教學(xué)要求學(xué)生將已有經(jīng)驗(yàn)與新知識、新概念建立聯(lián)系，這就不可避免會遇到學(xué)生的相異概念(前概念)，教師需要在教學(xué)活動中及時發(fā)現(xiàn)并轉(zhuǎn)變學(xué)生的相異概念。

4.3考試評價的視角

不管是形成性評價，還是終結(jié)性評價，如果評價的內(nèi)容只是一些事實(shí)和理論，評價的形式只是一些很封閉的試題，這樣很難引導(dǎo)學(xué)生對核心概念的學(xué)習(xí)。這樣的評價導(dǎo)致的結(jié)果是，學(xué)生很容易在考試之后忘記大量的事實(shí)和理論，而教師卻一廂情愿地以為學(xué)生已經(jīng)都學(xué)會了。因此，評價的形式可以更靈活一些，除了紙筆測驗(yàn)，還可以有探究活動、實(shí)習(xí)作業(yè)，除了有簡單封閉的試題，更應(yīng)該有開放性試題；評價的內(nèi)容不再是簡單的機(jī)械記憶，而更多地是考查學(xué)生對概念的理解和應(yīng)用，考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。