生物學(xué)核心素養(yǎng)模型構(gòu)建的國際經(jīng)驗與啟示

鄭晨清 陳秉初

（浙江師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 浙江金華 321004）

目前很多國家都啟動了以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為指向，研制學(xué)科核心素養(yǎng)模型，明確課程標準，深化學(xué)習(xí)測評的研究。 其中學(xué)科核心素養(yǎng)模型作為學(xué)科課程實施與評價的靈魂，是連接學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)與課程標準的樞紐，有著極其重要的地位［1］。 我國新一輪課程改革指出應(yīng)將教育目標具體落實為學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，明確學(xué)科核心素養(yǎng)的核心地位，凸顯學(xué)科育人價值。生物學(xué)作為高中教育階段的核心課程，在課程改革過程中面臨著“如何明確新的課程標準，如何落實學(xué)科核心素養(yǎng)，如何進行學(xué)業(yè)測評”等實際難題。 學(xué)科核心素養(yǎng)模型作為一種能夠系統(tǒng)地描述在解決特定領(lǐng)域問題時所需素養(yǎng)的理論框架，代表著人們對該學(xué)科教育價值本質(zhì)的認識與表達，也是學(xué)科教育或課程標準的內(nèi)在邏輯［1，4］。因而有助于更好地認識和解決上述難題，十分重要。本文通過介紹與分析別國的相關(guān)經(jīng)驗，以期為我國生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建提供借鑒與啟示。

1 生物學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其模型構(gòu)建的意義

1.1 生物學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵 學(xué)科核心素養(yǎng)是連接教育目的和教育實踐的橋梁，是具有學(xué)科特質(zhì)、解決實際問題的關(guān)鍵能力和必備品格［2］。 我國于2017年頒布了新的普通高中生物學(xué)課程標準，明確了生物學(xué)核心素養(yǎng)由科學(xué)思維、科學(xué)探究、生命觀念、社會責(zé)任4 個要素構(gòu)成［3］。 其具體內(nèi)涵如下：

1）科學(xué)思維?？茖W(xué)思維主要指綜合分析、抽象概括、批評與反思性思維、構(gòu)建模型、推理論證等思維方式和方法。對于注重邏輯性、科學(xué)性的生物學(xué)而言，科學(xué)思維是其重要的思維方法。

2）科學(xué)探究。科學(xué)探究在生物學(xué)中指觀察、提出問題、設(shè)計并實施方案、獲取數(shù)據(jù)并分析、交流與討論等一整套能力體系，這些對于生物學(xué)等實驗科學(xué)來說是不可或缺的。

3）生命觀念。 生命觀念指在生物學(xué)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)中，不斷對基礎(chǔ)知識和學(xué)習(xí)過程進行反思和總結(jié)，進而轉(zhuǎn)化為對生物學(xué)的概括性認識和總體看法。 具體表現(xiàn)為能夠應(yīng)用學(xué)科知識，發(fā)展學(xué)科思想，培養(yǎng)處理各種問題的主觀意識或思維習(xí)慣。

4）社會責(zé)任。 社會責(zé)任要求學(xué)生關(guān)心與生物學(xué)相關(guān)的社會熱點問題，借助所學(xué)知識參與社會事務(wù)，做出理性解釋和判斷，并嘗試探索、解決生產(chǎn)生活中相關(guān)學(xué)科問題。

1.2 生物學(xué)核心素養(yǎng)模型構(gòu)建的意義 作為生物學(xué)課程實施與評價的依據(jù)，生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建有著重要意義，主要體現(xiàn)在以下3 個方面。

1）明確生物學(xué)課程標準，推進其落實。生物學(xué)課程標準是落實生物學(xué)教育目標的重要依據(jù)，它體現(xiàn)了生物學(xué)的學(xué)科本質(zhì)及獨有的育人價值。 學(xué)科核心素養(yǎng)模型代表了人們對學(xué)科教育價值本質(zhì)的認識與表達，并以學(xué)習(xí)領(lǐng)域或內(nèi)容、學(xué)習(xí)機會或標準、 表現(xiàn)標準或水平等要素呈現(xiàn)學(xué)科課程標準［1］，所以生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建有助于生物學(xué)課程標準的明確與落實。

2）明確學(xué)業(yè)質(zhì)量標準，促進學(xué)業(yè)測評發(fā)展。 楊向東指出學(xué)業(yè)質(zhì)量標準要突出學(xué)科核心素養(yǎng)模型的核心地位，應(yīng)按照“教育總體目標—素養(yǎng)模型—學(xué)業(yè)質(zhì)量標準”的思路進行研制［4］。 可見，核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建在明確學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的過程中處于核心地位。 此外，基于學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)業(yè)測評應(yīng)明確核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及其表現(xiàn)水平、 學(xué)科的認知結(jié)構(gòu)，這與核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建目標相符合。 因此構(gòu)建生物學(xué)核心素養(yǎng)模型有助于科學(xué)地設(shè)置檢驗學(xué)生核心素養(yǎng)水平的測驗內(nèi)容,促進學(xué)業(yè)測評的發(fā)展。

3）助推一線教師對生物學(xué)核心素養(yǎng)的理解，將核心素養(yǎng)落實到教學(xué)實處。 當(dāng)下我國生物學(xué)教育目標旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，凸顯生物學(xué)育人價值。 但目前很多一線教師在落實這個目標時可能存在以下困難：第1，無法明確把握核心素養(yǎng)中各要素的具體內(nèi)涵，例如忽視了生命觀念的本質(zhì)是以生物學(xué)概念為基礎(chǔ)，解釋并探究生命活動的品格與能力，而簡單地將其等同于生物學(xué)的基本知識與概念；第2，在理清核心素養(yǎng)各要素間關(guān)系上存在困難，缺乏核心素養(yǎng)的整體性培養(yǎng)能力，例如無法認識到科學(xué)思維與科學(xué)探究兩者之間的相互依存關(guān)系。 核心素養(yǎng)模型包含了各要素之間的界定及各要素之間相關(guān)關(guān)系明確［5］，從而有助于一線教師對生物學(xué)核心素養(yǎng)的準確理解，做到在實際教學(xué)中真正的落實。

2 國際學(xué)科核心素養(yǎng)模型的結(jié)構(gòu)特征

在以“學(xué)科核心素養(yǎng)”為導(dǎo)向的課程改革過程中，核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建起著十分重要的作用。德國、 美國等國家在其國家課程標準及相關(guān)測評中對學(xué)科素養(yǎng)模型的研究已有了初步成果。 本文選取了其中幾個具有代表性的模型進行分析，為我國生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的構(gòu)建提供借鑒。

2.1 德國理科素養(yǎng)模型 德國國家課程標準（2005）將物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)分解為4 個不同的領(lǐng)域：學(xué)科知識、認識論和方法論、科學(xué)交流、 判斷，并在此基礎(chǔ)上建立了學(xué)科素養(yǎng)模型，旨在明確教育方向及目標。 以物理學(xué)素養(yǎng)模型為例（圖1）［5］，該模型由基本概念（basic concepts）、素養(yǎng)領(lǐng)域（area of competence）、素養(yǎng)水平（level）3個維度構(gòu)成。

圖1 德國物理學(xué)素養(yǎng)模型

其中，“基本概念”包括系統(tǒng)、物質(zhì)、相互作用、能量4 個方面，旨在為學(xué)生構(gòu)建一個連貫的知識框架，并且呈現(xiàn)不同領(lǐng)域不同科學(xué)現(xiàn)象之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系；“素養(yǎng)領(lǐng)域”中4 個方面的學(xué)科素養(yǎng)是國家期望每位學(xué)生在完成物理學(xué)教育時所應(yīng)掌握的基本內(nèi)容和最低要求；“素養(yǎng)水平”維度體現(xiàn)的則是物理學(xué)科的3 種認知要求，目的在于描述學(xué)生在基本概念及素養(yǎng)領(lǐng)域等方面應(yīng)當(dāng)達到的認知程度。

2.2 澳大利亞科學(xué)素養(yǎng)模型 2005年，澳大利亞在整合物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)3 門學(xué)科基礎(chǔ)上提出了科學(xué)素養(yǎng)模型［6］（圖2）。 該模型也由3 個維度構(gòu)成，具體包含：復(fù)雜度（complexity）、學(xué)科素養(yǎng)（subject competence）、實踐素養(yǎng)（competence of acting），但在具體表述上不同于德國的理科素養(yǎng)模型。 其中“復(fù)雜度”體現(xiàn)了澳大利亞科學(xué)課程的3種認知要求，旨在描述學(xué)生在科學(xué)課程中達到的認知程度；“學(xué)科素養(yǎng)”則包含了科學(xué)課程的4 大學(xué)科主題，涵蓋了主要的學(xué)科內(nèi)容，為學(xué)生提供了科學(xué)課程學(xué)習(xí)的主要線索，目的在于幫助學(xué)生把握學(xué)科核心概念，形成核心知識體系；“實踐素養(yǎng)”包含觀察與習(xí)得、探究與操作、評價與應(yīng)用3個方面，明確了科學(xué)課程要求學(xué)生所應(yīng)習(xí)得的學(xué)科關(guān)鍵能力。

圖2 澳大利亞科學(xué)素養(yǎng)模型

比較上述2 個素養(yǎng)模型發(fā)現(xiàn)，兩者具有以下幾個相似之處：1）2 個模型中提出的素養(yǎng)水平和復(fù)雜度實質(zhì)上都在描述學(xué)習(xí)過程中學(xué)生所要達到的認知程度，體現(xiàn)了學(xué)科的認知要求；2）2 個模型中提出的基本概念和學(xué)科素養(yǎng)雖在具體描述上有所不同，但都涵蓋了主要學(xué)科主題，旨在幫助學(xué)生構(gòu)建核心知識框架；3）2 個模型中提出的素養(yǎng)領(lǐng)域和實踐素養(yǎng)本質(zhì)上都體現(xiàn)了學(xué)科的關(guān)鍵能力與必備品格，規(guī)定了學(xué)生應(yīng)當(dāng)習(xí)得的學(xué)科素養(yǎng)。因而兩者所包含的3 個維度實際上可轉(zhuǎn)化為學(xué)科主題、認知要求及學(xué)科素養(yǎng)3 個方面。

此外，2 個模型中各維度的構(gòu)成要素之間具有相互促進作用，并呈現(xiàn)前后遞進的關(guān)系。以德國素養(yǎng)模型中的素養(yǎng)領(lǐng)域維度為例，形成學(xué)科認識論和方法論需要以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，反過來認識論和方法論又能促進學(xué)生對于學(xué)科知識的掌握。2個模型均能系統(tǒng)地呈現(xiàn)在解決特定問題時涉及到的學(xué)科主題、應(yīng)達到的認知要求、所需要的學(xué)科素養(yǎng)。 將模型中3 個維度中所達到的相應(yīng)要素連接在一起可形成3 維矩陣結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可清晰地呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)某一學(xué)科主題時學(xué)生應(yīng)具備的素養(yǎng)能力和應(yīng)達到的認知要求，也能為教師明確相應(yīng)的教學(xué)目標和教學(xué)方向提供幫助，對于學(xué)科測評及相關(guān)試題的編制具有指導(dǎo)意義。例如，以分子與細胞作為學(xué)科主題，并依次列出細胞的分子組成、結(jié)構(gòu)、代謝、生命進程4 個子主題構(gòu)成主題序列，以生命觀念這一核心素養(yǎng)作為學(xué)科素養(yǎng)，根據(jù)新課標將其4 個素養(yǎng)水平組成學(xué)科素養(yǎng)水平序列，以理解、應(yīng)用、分析、評價構(gòu)成認知要求序列，從而形成測評矩陣，用以測量學(xué)習(xí)某一學(xué)科主題時學(xué)生應(yīng)具備的素養(yǎng)能力和應(yīng)達到的認知要求（如圖3所示）。

圖3 生物核心素養(yǎng)測評矩陣結(jié)構(gòu)

2.3 美國新版K-12 科學(xué)教育框架 美國國家研究理事會于2011年研制發(fā)布了美國新版K-12科學(xué)教育框架，該框架由科學(xué)和工程的實踐、跨學(xué)科概念、學(xué)科核心概念3 個維度構(gòu)成，明確了學(xué)生在高中畢業(yè)時應(yīng)具備的科學(xué)能力、 科學(xué)觀念及科學(xué)知識，為美國新科學(xué)教育的課程標準制定與落實提供了指南，可以認為是學(xué)科核心素養(yǎng)模型的另一種表現(xiàn)形式，如表1 所示［7］。

表1 美國新版K-12 科學(xué)教育框架

該框架中，“科學(xué)和工程的實踐”指出了學(xué)生在K-12 階段應(yīng)掌握的8 項科學(xué)能力，各科學(xué)能力在認知程度上體現(xiàn)了再現(xiàn)、 聯(lián)結(jié)和應(yīng)用3 個層次要求。 例如，提出問題（科學(xué)）與創(chuàng)立解釋（科學(xué)）需要學(xué)生做到明確問題對應(yīng)的科學(xué)知識，并將科學(xué)知識與問題本質(zhì)相聯(lián)系，從而對問題做出科學(xué)的解釋，體現(xiàn)了再現(xiàn)、聯(lián)結(jié)2 個認知要求。 “跨學(xué)科概念”確立了科學(xué)教育中貫穿于各科學(xué)領(lǐng)域的基本原理、概念與過程，有助于學(xué)生形成系統(tǒng)的科學(xué)觀念。 以上2 個維度實質(zhì)上包含了學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程時所應(yīng)具備的關(guān)鍵能力和必備品格，屬于科學(xué)課程的學(xué)科素養(yǎng)。 “學(xué)科核心概念”則包含了科學(xué)課程的四大學(xué)科主題，即物質(zhì)科學(xué)，生命科學(xué)，地球與空間科學(xué)，工程、技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用，涵蓋了科學(xué)課程的核心知識。

因此，該科學(xué)教育框架的3 個維度體現(xiàn)了學(xué)科素養(yǎng)、認知要求、學(xué)科主題3 個方面，與德國物理學(xué)素養(yǎng)模型、 澳大利亞科學(xué)素養(yǎng)模型的架構(gòu)基本相同。此外，該框架指出科學(xué)教育中每門學(xué)科的教學(xué)都要以學(xué)科核心概念為學(xué)習(xí)主線，整合跨學(xué)科概念和實踐，實現(xiàn)科學(xué)與工程的實踐、跨領(lǐng)域概念和學(xué)科核心概念的三維整合［7］。 這表明每個學(xué)科主題的教學(xué)都應(yīng)綜合考慮相應(yīng)的學(xué)科素養(yǎng)和認知要求，與德國、澳大利亞提出的學(xué)科素養(yǎng)模型觀點是相同的。 但是，該框架與德國、澳大利亞的素養(yǎng)模型之間也存在2 個明顯的差異：第1，此框架中沒有明確將認知要求單獨作為1 個維度，而是將其包含在學(xué)科素養(yǎng)之中。 第2，該框架從科學(xué)和工程的實踐與跨學(xué)科概念2 個維度分別體現(xiàn)了科學(xué)課程要求學(xué)生習(xí)得的關(guān)鍵能力與科學(xué)觀念，細化了學(xué)科素養(yǎng)。

2.4 PISA 科學(xué)測評框架 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的評價背景，國際上典型的學(xué)科測評框架（如PISA）開始從學(xué)科主題、學(xué)科素養(yǎng)、認知要求、任務(wù)情景等各方面入手［1］，重點檢測學(xué)生對于學(xué)科核心素養(yǎng)的掌握情況，以及在實際情境中解決問題的能力。 這對學(xué)科核心素養(yǎng)模型的認識與構(gòu)建具有重要的借鑒作用。

PISA的科學(xué)測評框架（如圖4）［8］由知識（knowledge）、素養(yǎng)（competencies）、背景（context）3 個方面構(gòu)成。

圖4 PISA 科學(xué)測評框架

其中“知識”包含了科學(xué)基本概念、科學(xué)探究、科學(xué)解釋，即科學(xué)學(xué)科主題；“素養(yǎng)”則包含識別科學(xué)問題、 科學(xué)地解釋現(xiàn)象、 使用科學(xué)證據(jù)3 個方面，體現(xiàn)了再現(xiàn)、聯(lián)結(jié)、應(yīng)用3 種認知要求；“背景”表明要將科學(xué)能力與知識運用到真實場景中，體現(xiàn)了問題情境設(shè)置在學(xué)科測評過程中的重要性。因此，該框架實際上包含了學(xué)科主題、學(xué)科素養(yǎng)、認知要求、問題情境4 個維度。根據(jù)這4 個維度能檢測出學(xué)生在科學(xué)領(lǐng)域中解決特定問題時所應(yīng)具備的素養(yǎng)類型、認知要求、學(xué)科主題，與學(xué)科核心素養(yǎng)模型的作用是一致的。所以，在構(gòu)建學(xué)科核心素養(yǎng)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)深入學(xué)科學(xué)業(yè)質(zhì)量標準及測評的研究，從而有助于落實基于學(xué)科核心素養(yǎng)的學(xué)業(yè)質(zhì)量測評。

3 國際經(jīng)驗對我國構(gòu)建生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的啟示

目前，我國生物學(xué)課程改革正處于以學(xué)科核心素養(yǎng)為統(tǒng)領(lǐng)的新課程標準的試行階段，落實生物學(xué)核心素養(yǎng)已成為現(xiàn)階段課程與教學(xué)改革的主要研究目標與任務(wù)。 分析上述各國學(xué)科素養(yǎng)模型及其結(jié)構(gòu)特征，對我國構(gòu)建生物學(xué)核心素養(yǎng)模型具有以下幾方面的啟示：

3.1 明確生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的構(gòu)成維度及內(nèi)在結(jié)構(gòu) 構(gòu)建生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的關(guān)鍵之一在于確定模型的構(gòu)成維度，通過上文對幾個國際模型的分析發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建學(xué)科核心素養(yǎng)模型一般涉及學(xué)科素養(yǎng)、學(xué)科主題、認知要求、問題情境等幾個維度，其中學(xué)科素養(yǎng)、學(xué)科主題在各模型中明確指出，因此兩者必不可少。而認知要求的表現(xiàn)有2 種形式，一是包含于其他維度中（一般包含在學(xué)科素養(yǎng)維度），二是在模型中明確作為一個維度提出。問題情境在測評框架中被作為一個重要的維度，旨在檢測學(xué)生在實際情境中解決問題的能力。 因此，在確定我國生物學(xué)核心素養(yǎng)模型的具體維度時應(yīng)基于生物學(xué)教育的特征及課程改革現(xiàn)狀，并充分考慮以下3 個問題：第1，是否將認知要求包含于其他維度中，這要求在明確生物學(xué)核心素養(yǎng)各要素內(nèi)涵的基礎(chǔ)上分析其是否能夠體現(xiàn)出生物學(xué)的認知要求體系；第2，是否將問題情境作為模型中的一個維度，或?qū)栴}情境融于學(xué)科主題中，在問題情境下對學(xué)科主題進行描述；第3，如何明確生物學(xué)課程中每個學(xué)科主題的既定教學(xué)目標及教學(xué)方向，以期為各維度的確定提供理論基礎(chǔ)。

3.2 細化生物學(xué)核心素養(yǎng)模型各維度的具體構(gòu)成 落實生物學(xué)核心素養(yǎng)模型各維度中的具體構(gòu)成要素也是構(gòu)建模型的重要內(nèi)容?；诒狙芯浚瑧?yīng)在確定基本維度的基礎(chǔ)上進行以下幾個方面努力：第1，深入分析當(dāng)前我國生物學(xué)的教材及課程標準，系統(tǒng)歸納梳理出課程的主要知識體系，從而確定學(xué)科主題包含的具體內(nèi)容，形成學(xué)科主題序列。 第2，從明確的學(xué)科主題、學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標準入手，分析生物學(xué)認知要求體系，明確認知要求類型和程度。 第3，在落實各維度具體構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上分析要素之間的結(jié)構(gòu)與關(guān)系。

3.3 深化落實學(xué)業(yè)質(zhì)量標準與測評研究 培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)作為當(dāng)下的教育目標，對我國各學(xué)科的學(xué)業(yè)質(zhì)量標準與測評的確定與落實具有指向作用。 學(xué)業(yè)質(zhì)量標準與測評反過來又能幫助了解和明確我國學(xué)生核心素養(yǎng)的達成水平，所以對于學(xué)業(yè)質(zhì)量標準與測評的深入研究十分必要。 學(xué)科核心素養(yǎng)模型作為兩者的中間紐帶，可為相應(yīng)的研究提供理論基礎(chǔ)。因此，在素養(yǎng)模型構(gòu)建基礎(chǔ)上深化落實學(xué)業(yè)質(zhì)量標準與測評的研究可以在以下方面做出努力：第1，針對我國當(dāng)前生物學(xué)教育水平和學(xué)習(xí)質(zhì)量狀況進行基于大數(shù)據(jù)的調(diào)研分析，以充分理解和把握生物學(xué)教育與學(xué)生學(xué)業(yè)水平的實際狀況。 第2，進行學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的國際比較，分析與借鑒別國落實學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗，為我國學(xué)業(yè)質(zhì)量標準的落實提供借鑒與啟示。 第3，分析當(dāng)下生物學(xué)學(xué)業(yè)質(zhì)量測評標準，以核心素養(yǎng)評價為指導(dǎo)，進一步探討科學(xué)合理的學(xué)業(yè)測評體系與方法。