知識視角下的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及其生成

周憶堂 陳曉芳

當(dāng)前，隨著中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的學(xué)科推進，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)也成為熱點議題。探討學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的落地，有必要厘清知識和素養(yǎng)的內(nèi)在關(guān)系。從“知識本位”到“素養(yǎng)本位”的轉(zhuǎn)變，絕不是非此即彼的鐘擺式改革，知識和素養(yǎng)并非二元對立。離開生物學(xué)科知識，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)無異于空中樓閣。如何辨證、科學(xué)看待生物學(xué)知識？生物學(xué)科知識和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之間有哪些邏輯關(guān)系？外在的生物學(xué)知識如何轉(zhuǎn)化成學(xué)生內(nèi)在的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)？潘洪建教授提出的“知識三維度”理論對于思考這些問題具有積極意義，下面擬采用該理論，對知識視角下的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)及其生成加以探討。

1知識三維度理論的基本意蘊

知識具有三重意蘊：知識內(nèi)容、知識形式與知識旨趣。知識內(nèi)容是知識構(gòu)成實質(zhì)性部分，包括知識的對象與問題、科學(xué)概念與原理、學(xué)科性質(zhì)與特點。知識形式是獲得知識內(nèi)容的方法、思想與思維，包括知識的思維方式、檢驗方式與表達(dá)方式。知識旨趣是創(chuàng)生知識內(nèi)容過程中蘊含的人文情懷和科學(xué)精神，知識產(chǎn)生的目標(biāo)追求與價值取向，以及知識學(xué)習(xí)的興趣與情感。知識的三個維度互為支撐、彼此促進。知識內(nèi)容是基礎(chǔ)，是課程教學(xué)的核心目標(biāo)，不存在沒有知識的教學(xué)和學(xué)習(xí)活動;知識形式維度的理解有助于知識內(nèi)容的把握，促進知識內(nèi)容的學(xué)習(xí);而知識旨趣融于知識內(nèi)容和知識形式，掌握知識旨趣有助于強化學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)求知熱情，有效促進知識內(nèi)容和知識形式的生成，提升學(xué)習(xí)效果。

2知識視角下的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

三維知識視角下的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)基于這樣一個基本事實，即生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)必須著眼于生物學(xué)知識。那么，生物學(xué)科知識的三個維度是如何反映學(xué)生內(nèi)在的生物學(xué)科素養(yǎng)？它們之間具有哪些內(nèi)在的關(guān)聯(lián)？課堂知識教學(xué)如何發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)？

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物課程知識學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生知識、能力、情感態(tài)度和價值觀的綜合體現(xiàn)，包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。

生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。顯然，生命觀念不等同于知識內(nèi)容，它更為上位，但其形成又離不開知識內(nèi)容。生命觀念是對生物學(xué)概念、規(guī)律等知識內(nèi)容的抽象與概括、提煉與升華。對高中學(xué)生來說，要形成基本的生命觀念，需要以細(xì)胞、新陳代謝、穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)、遺傳與變異、進化等概念為基礎(chǔ)?？茖W(xué)思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力?？茖W(xué)探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施及對結(jié)果的交流和討論的能力。科學(xué)思維和科學(xué)探究中涉及的態(tài)度、習(xí)慣、能力以及思維方法的培養(yǎng)，離不開生物學(xué)知識形式的學(xué)習(xí)，生物學(xué)知識形式的學(xué)習(xí)是轉(zhuǎn)識為知、化知為能的基本途徑。掌握生物學(xué)科知識探索的過程及其思維方式、檢驗方式與表達(dá)方式，有助于發(fā)展學(xué)生的思維品質(zhì)、提升學(xué)生解決問題的能力。社會責(zé)任是指基于生物學(xué)的認(rèn)識，參與個人和社會事務(wù)的討論，做出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力。這里涉及到的態(tài)度和價值觀，與生物學(xué)知識旨趣遙相呼應(yīng)。知識旨趣是創(chuàng)生知識內(nèi)容過程中蘊含的人文情懷和科學(xué)精神，知識產(chǎn)生的目標(biāo)追求與價值取向，以及知識學(xué)習(xí)的興趣與情感。人文情懷的社會指向就是指胸懷天下，以天下為己任，自然有責(zé)任擔(dān)當(dāng);有了科學(xué)精神，自然有了實事求是的態(tài)度和開拓進取的活力。

基于上述分析，將生物學(xué)核心素養(yǎng)分為生命觀念、科學(xué)思維與科學(xué)探究、社會責(zé)任三個層面，分別反映著生物學(xué)知識內(nèi)容、形式和旨趣三個維度。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與生物學(xué)知識之間存在一定對應(yīng)關(guān)系（圖1）。

3知識視角下生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的生成策略

3.1聚焦核心概念，形成合理的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)

從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展邏輯來看，對生命本質(zhì)的認(rèn)識，遵循的順序是：生物學(xué)事實_生物學(xué)概念_生命的基本認(rèn)識一生命觀念。概念是在具體生物學(xué)事實基礎(chǔ)上歸納、概括、抽象而成。生命觀念又是概念整合提升的結(jié)果，同時也是進一步整合概念的線索。概念的學(xué)習(xí)與整合又依賴思維的在場。由此可見，概念的習(xí)得，對學(xué)生生命觀念的建立、學(xué)科思維的發(fā)展是多么重要。

在生物學(xué)課程中，核心概念包括了對原理、理論等的理解和解釋，是生物學(xué)科知識的主干。三維知識教學(xué)首先要關(guān)注學(xué)科核心概念的教學(xué)，教師需要關(guān)注概念的形成過程，引導(dǎo)學(xué)生對具體生物學(xué)事實進行歸納與分析、抽象與概括，自主構(gòu)建相應(yīng)的生物學(xué)概念，將生命觀念的領(lǐng)悟滲透其中。如“細(xì)胞核——遺傳的控制中心”這一概念可以通過實證和邏輯的方式達(dá)成，教師首先引導(dǎo)學(xué)生對教材提供的生物事實資料進行分析，歸納出細(xì)胞核的功能，然后從細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)入手，對細(xì)胞核的功能進行邏輯論證，滲透結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點。同時，教師要關(guān)注核心概念間的聯(lián)系，只有概念間建立內(nèi)在的聯(lián)系，核心概念才能被賦予意義、被真正理解，并抽象形成生命觀念。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》以邏輯線索對“遺傳和進化”模塊進行知識體系的構(gòu)建，以“遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)”和“遺傳學(xué)的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)”為邏輯起點，來闡明基因的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律的內(nèi)在必然性;再根據(jù)遺傳的基本規(guī)律進行推理，便可“舉例說出變異的類型”及“闡明不同類型變異的機理及意義”;最后，從遺傳學(xué)出發(fā)，討論進化問題。如果學(xué)生學(xué)習(xí)過程中只停留在概念本身，不能將知識體系化，那必然導(dǎo)致“只見樹木，不見森林”，思維得不到發(fā)展，觀念難以形成。

3.2關(guān)注知識的形成過程，發(fā)展科學(xué)思維

單方面重視知識內(nèi)容的教學(xué)，僅僅追求知識內(nèi)容的接受和進行過度的技能訓(xùn)練，而忽視知識內(nèi)容背后的學(xué)科思維方式的學(xué)習(xí)。這樣的知識學(xué)習(xí)是殘缺的，不利于全面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。在教學(xué)中，教師不能僅僅停留在特定的生物學(xué)概念、規(guī)律、理論的本身，更應(yīng)該去追問這些概念、規(guī)律、理論形成的過程及其運用的方法和思維，去追問其蘊含的人文情懷和科學(xué)精神。

例如，孟德爾的遺傳實驗不僅為遺傳學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，更重要的是為現(xiàn)代遺傳學(xué)提供了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炈悸泛涂茖W(xué)的實驗方法，凝聚了豐富的邏輯思維，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的絕好的精彩案例。然而，由于長期應(yīng)試教育模式的影響，教師對于孟德爾實驗的教學(xué)，往往只注重于知識的傳授，很少從科學(xué)觀、方法論及科學(xué)精神等多方面的挖掘。這導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)停留在對雜交實驗的簡單了解和對遺傳規(guī)律單純的記憶層面上，而沒有領(lǐng)悟?qū)嶒炛猩羁烫N含的邏輯思維和科學(xué)精神。孟德爾時代的生物學(xué)界普遍存在一種融合遺傳的觀念，可是孟德爾并沒有盲從，而是從批判性思維的視角出發(fā)，結(jié)合自己的實驗結(jié)果，大膽質(zhì)疑，提出顆粒遺傳觀點。從研究方法的角度來看，當(dāng)時的生物學(xué)家大都習(xí)慣于培根的歸納法，即在多次觀察的基礎(chǔ)上歸納出遺傳規(guī)律。而孟德爾獨辟蹊徑，首先根據(jù)科學(xué)實驗的結(jié)果，經(jīng)過分析，提出假說，然后通過實驗加以證實，即自然科學(xué)研究中的常用研究方法——假說演繹。該過程中的假說，也并非胡猜亂想，其中必然蘊含了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评?，有學(xué)者認(rèn)為，孟德爾很可能通過與原子學(xué)說的類比，提出遺傳因子假說。在假說的驗證階段，孟德爾又經(jīng)過嚴(yán)密的演繹推理，根據(jù)成功的測交實驗結(jié)果證實了假說的正確性。除此之外，孟德爾還創(chuàng)立符號體系，用模型來表征概念和推理的過程。從以上分析可以看出，教學(xué)過程中復(fù)演遺傳規(guī)律的形成過程，有利于學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維，使學(xué)生學(xué)會運用歸納與概括、演繹和推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。

3.3開展學(xué)科實踐活動，感受知識的價值

學(xué)科實踐是學(xué)科知識轉(zhuǎn)為學(xué)科核心素養(yǎng)的中介和橋梁。“解題”是最常規(guī)的學(xué)科實踐活動，它能加深對學(xué)科知識的理解，并轉(zhuǎn)化為技能技巧。教師不能因為強調(diào)素養(yǎng)本位，而因噎廢食，走向“題海戰(zhàn)術(shù)”的另一個極端，忽視知識學(xué)習(xí)中的及時評價與反饋。當(dāng)然，“解題”中的問題應(yīng)該指向?qū)W生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，是貼近學(xué)生實際問題，基于真實情景的問題。日常教學(xué)中的“解題”更多的是知識的簡單運用，具有較多的模仿性、機械性，要讓學(xué)生更深層次地理解知識內(nèi)容、經(jīng)歷知識形式及感受知識旨趣，開展以探究為特點的學(xué)科實踐活動是有必要的。針對社會或生活中的實際問題，從生物學(xué)科視角出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生運用生物學(xué)概念、原理、方法，通過探索性實驗，經(jīng)歷觀察、分析、提出假說、驗證假說、與他人合作和交流的整個探究實驗過程，在該過程中獲得知識智慧，領(lǐng)悟思維方式，感受知識價值，全面提升學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，某教師在開展“復(fù)習(xí)：種群的特征及數(shù)量變化——以足球場車前草種群為例”時，創(chuàng)設(shè)情境：利用學(xué)生熟悉的學(xué)校足球場、車前草、升旗儀式等情境吸引學(xué)生，動手實驗，帶領(lǐng)學(xué)生對操場上的車前草密度進行調(diào)查，讓學(xué)生親身體驗實驗過程;分析數(shù)據(jù)，讓學(xué)生學(xué)會挖掘處理數(shù)據(jù)，提出問題;思維碰撞：針對數(shù)據(jù)中體現(xiàn)的問題展開討論并做出科學(xué)解釋。整堂課以學(xué)科實踐活動為載體，促使學(xué)生把所學(xué)的知識應(yīng)用于實際生活中問題的解決上，體會“種群數(shù)量變化”這一“書本知識”在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，感受知識的價值，全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。