生物學核心素養(yǎng)視域下生命觀念的教學

王立剛

摘要 以重要概念為主題的單元式教學設計策略，以期為生物學核心素養(yǎng)視域下的生命觀念教學提供實施路徑。

關鍵詞 生命觀念 系統(tǒng)式思維 單元教學設計

中圖分類號G633.91

文獻標志碼B

生物學學科核心素養(yǎng)的四個要素——生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，是教師開展課堂教學的總目標。生命觀念是對生命現(xiàn)象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是認識、理解生命本質的意識、觀念和思想方法。因此，生命觀念的建立既是評價學生生物學核心素養(yǎng)水平的首要依據(jù)，也是教師進行教學的第一靶向。下面將著重從生命觀念的結構及其建立過程進行探討，以期實現(xiàn)高中生物學課程在學生核心素養(yǎng)發(fā)展中獨特的教育價值。

1 通過系統(tǒng)式思維范式，提煉生命觀念

1.1 基于系統(tǒng)論認識生命本質，建構生命觀念的內容體系

奧地利生物學家貝塔朗菲早在19世紀60年代就提出必須把有機體當做一個整體化系統(tǒng)來研究，也就是說系統(tǒng)是生命的存在形式。從內部看，生命系統(tǒng)內各要素的秩序形成其結構，生命系統(tǒng)內各要素有序的運動形成其功能;從外部看，生命系統(tǒng)與其所處的環(huán)境通過物質、能量和信息交流相互作用。生命觀念就是對生命系統(tǒng)的存在、發(fā)展、變化以及各組分相互作用規(guī)律和本質的高度概括和抽象。因此，完全可以在系統(tǒng)論的指導下，通過系統(tǒng)式的思維建構生命觀念的內容體系。

①生命系統(tǒng)的穩(wěn)定存在觀：穩(wěn)定存在觀是理解生命本質屬性的基礎，它回答了生命是什么、在哪里等問題。辯證唯物主義系統(tǒng)觀認為自然界是以系統(tǒng)形式存在的有機整體，并且自然界是物質的，對于生命系統(tǒng)來說，生命同樣是物質的，組成生物體的各種分子以特有的方式聚集產(chǎn)生了生命現(xiàn)象，生命系統(tǒng)的多樣性和復雜性統(tǒng)一于生命的物質性。因此，從微觀層面上來說，生物界組構層次是物質結構層次的一個特定片段，生命系統(tǒng)具備物質的廣延性和客觀實在性;從宏觀層面上來說，生物界是以形態(tài)、結構多樣的生物類群和千姿百態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)的形式存在的，生命無法孤立存在，生物的生存依賴于環(huán)境，不同物種之間存在著復雜的關系，生物之間以及生物與環(huán)境之間通過相互作用形成相互聯(lián)結的網(wǎng)絡。

②生命系統(tǒng)的運行有序觀：系統(tǒng)論認為系統(tǒng)的諸要素通過特定的組合方式和耦合關系逐漸走向有序的自組織狀態(tài)，生命系統(tǒng)是一個典型的結構復雜且運行高度和諧、有序的系統(tǒng)。這種有序性一方面表現(xiàn)在空間上各個層次具有相對明確和穩(wěn)定的順序排列、立體分布和結合模式。例如，人體數(shù)萬種不同的蛋白質各自具有特定的三維結構，而這種特定的結構是按照一級、二級、三級甚至四級結構的順序形成的。另一方面，在時間上生命系統(tǒng)的生理和生化過程以及生物學行為表現(xiàn)出自動節(jié)律性和周期性。例如，細胞水平上的時間結構是細胞的生長、分裂、分化、衰老和凋亡。從混沌無序變?yōu)楦叨扔行?，生命系統(tǒng)時空結構的穩(wěn)態(tài)運行依賴于結構、功能、能量和信息的相互影響與共同作用。

③生命系統(tǒng)的發(fā)展自適應觀：系統(tǒng)論認為任何一個系統(tǒng)都有其產(chǎn)生、發(fā)展、消滅或轉化過程，生命從無到有，漸進演化出各種組織、架構和程序，呈現(xiàn)出遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性?；谙到y(tǒng)科學的觀點，當代科學家提出自復制、進化和自適應是生命的三個主要特征。自復制是生命系統(tǒng)發(fā)展的基礎，進化是生命系統(tǒng)發(fā)展的過程，自適應是生命系統(tǒng)發(fā)展的結果。進化與遺傳變異和環(huán)境變化密不可分，生物所產(chǎn)生的可遺傳的變異，能否在繁衍過程中保存下來，取決于該變異對環(huán)境的適合度;生物又不是單純的適應環(huán)境，它們所產(chǎn)生的變異，可能會影響環(huán)境的變化，導致生物與環(huán)境的共同進化，這就是遺傳變異與環(huán)境變化在進化過程中的對立統(tǒng)一。自適應的本質就是不同層次生命系統(tǒng)各組分間相互作用、系統(tǒng)與環(huán)境相互作用，最終求得平衡。

生命觀念由生命系統(tǒng)穩(wěn)定存在觀、運行有序觀和發(fā)展自適應觀三個觀念群組成，每個觀念群又包含若干“綜合性”與“總體性”程度低一些的“觀念”，而每個“觀念”又包含不同方面的內容，這些內容是由具體的生物學事實或概念抽象而來，可以稱之為“子觀念”。按照觀念群一觀念一子觀念的層級順序就可以建立綱目式生命觀念結構體系（表1）。

1.2 基于觀念的思想性，發(fā)揮生命觀念的教育價值

對于科學家而言，生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經(jīng)過實證后的想法或觀點;從課程教育層面來說，生命觀念是生物學規(guī)律、原理和方法的集中，是科學本質觀在自然界中的具體體現(xiàn)，生命觀念在生物學教育方面具有無法替代的價值。

生物學知識往往給人以孤立和零散的印象，而生物學教育的目標并不是要呈現(xiàn)給學生一堆由事實和理論堆砌的知識，生命觀念的重要價值就在于能夠作為“橋梁”關聯(lián)若干概念形成具有特定邏輯結構的概念網(wǎng)絡。對學生來說，這樣的網(wǎng)絡更具意義和解釋力。例如，可以以“物質和能量代謝”作為“核心”，以“結構和功能觀、物質和能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀”等作為“暗線”，將“光合作用、呼吸作用與物質循環(huán)和能量流動”等概念聯(lián)系在一起，建構起一個關于“物質和能量”的認知體系（圖1）。

生命觀念的另一個重要作用就在于它能夠作為探究生物學問題、理解生物學現(xiàn)象的思維工具。例如，教師可以在“結構與功能相適應”的觀點指導下，解釋神經(jīng)系統(tǒng)結構特征形成的原因，是理解生命獨特性和復雜性的一個很好的范例（圖2）。

2 采用單元式教學設計，發(fā)展生命觀念

單元式教學設計是一種介于課程與課時之間的中觀層面的教學設計。單元教學設計統(tǒng)籌考慮學科知識的內在邏輯性和關聯(lián)性，注重教學組織的整體化和系統(tǒng)化，突出學習過程的連貫性和進階性，避免教師陷入“一葉障目不見泰山”的傳統(tǒng)課時教學設計誤區(qū)，培養(yǎng)學生從更全局、更宏觀、更整體的角度把握知識的核心要素，建立知識體系，回歸科學本質，建立生命觀念。

2.1 圍繞重要概念建構教學單元

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》在內容要求上采用了大概念一重要概念一次位概念的命題式和層級式陳述方式。次位概念是基于若干生物學事實形成的較為具體的概念，若干次位概念支撐的基礎上形成較為上位的重要概念，在重要概念的基礎上形成大概念。生物學大概念是生物學知識的精髓，凸顯大概念的優(yōu)先性和主體性，實現(xiàn)教學內容的精益求精，有助于學生實現(xiàn)對大概念的深度理解，為建構子觀念、凝練生命觀念奠定堅實的基礎（圖3）。

通過分析課程標準的內容要求和不同層級概念之間的關系，不難發(fā)現(xiàn)，重要概念的建立是實現(xiàn)大概念建立的核心環(huán)節(jié)，重要概念統(tǒng)領下的內容具有內在的邏輯聯(lián)系，其具體內容的教學（課時教學）構成了一個有機的、系統(tǒng)的教學過程，因此，完全可以以重要概念為主題建構教學單元。

2.2 立足“情境一問題一探究一應用”主線設計教學單元

生物學概念的教學是有章可循的，朱正威先生認為科學概念的形成需要以生物學事實作為支撐，關鍵環(huán)節(jié)是善于幫助學生分析、綜合、抽象與概括，最后還要關注概念的正確表述，另外，科學概念的掌握應體現(xiàn)在運用中?；诖擞^點，教師可以“隋境一問題一探究一應用”為主線設計單元教學，實現(xiàn)學生對概念的深度理解和拓展應用，在此基礎上內化概念為生命觀念。

真實的生物學情境指向生物學概念的來源，通過呈現(xiàn)蘊含生物學原理或規(guī)律的典型的事實或現(xiàn)象，既使生物學教學變得鮮活靈動，又引發(fā)了學生頭腦中“前概念”與此情景的思維沖突。隨后，教師基于情景提出一系列具有連貫性和進階性的聚焦次位概念的問題序列。再根據(jù)問題開展以學生親身參與和獲得直接反饋為本質特征的科學探究。需要強調的是，科學探究活動的類型是豐富多樣的，根據(jù)問題情境和教學實際可以選擇實驗、資料搜集、分析和社會調查等多種形式的科學探究活動。最后，學生運用習得的概念解決現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的生物學問題或錯綜復雜的社會性科學議題，不僅強化了概念在頭腦中保留和應用的時間，而且也培育了社會責任。下面以重要概念“植物生命活動受到多種因素的調節(jié)，其中最重要的是植物激素的調節(jié)”的教學為例，介紹這一主線在繪就教學藍圖上的應用（表2）。

3 反思與展望

以生命觀念為宗旨的生物學教與學更加注重反應科學本質的教學策略和以探究性學習為代表的主動學習方式。經(jīng)過一系列的主動學習活動后，學生能夠深入并且持續(xù)保持對學科大概念的理解，從而自發(fā)建立一套更加具有解釋力的生命觀念體系。對于教師來說，讓生命觀念“落地生根”，道阻且長，行則將至。教師既需要密切關注國際科學教育的研究成果，又需要探索基于本土的適切性強的教學方式;既需要研讀課程標準做好教學的項層規(guī)劃，又需要加強單元和課時教學設計;既需要注重科學素養(yǎng)的達成，又不能忽視優(yōu)秀文化和主流價值觀的傳承。