嘗試優(yōu)化高中神經(jīng)生物學相關課程結構

張智順（上海市上海中學 上海 200231）

1 嘗試優(yōu)化課程結構的理論依據(jù)

教育部頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱課程標準），標志著我國高中生物學教學進入一個躍升的發(fā)展階段。課程標準立足發(fā)展高中生的生物學核心素養(yǎng)，其中包括了生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。為了減輕學生的課業(yè)負擔，提高學生的學習效率，使學生獲得持久的學習效果，課程標準提出了適合高中生特點的學習任務和要求，使教學內容和要求與學生的認知能力相吻合。課程標準要求學生主動參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習得生物學知識，養(yǎng)成科學思維的習慣，形成積極的科學態(tài)度，發(fā)展終身學習及創(chuàng)新實踐能力。

課程標準依據(jù)核心素養(yǎng)的要素，設計了新的高中生物學課程的框架內容，具有良好的基礎性與選擇性。課程標準強調了“凸顯重要概念”的原則，強調了課程內容需要“少而精”，以此要求在實際的教育教學過程中選擇“有價值”的學習內容。自課程標準頒布以來，上海市上海中學生物學教研組的全體教師積極探討交流，學習課程標準的指導思想和基本原則。教研組全體教師討論后認為：新的課程標準已經(jīng)頒布，即使本地區(qū)新的教材尚未啟用，教研組仍應本著“先行先試”“實踐出真知”的原則，嘗試調整目前的課程結構，嘗試探索新標準下的課程框架與課堂教學模式。

課程標準將高中生物學課程分為必修、選擇性必修和選修3 個部分。必修部分包含了“分子與細胞”“遺傳與進化”2 個模塊。選擇性必修包含“穩(wěn)態(tài)與調節(jié)”“生物與環(huán)境”“生物技術與工程”3個模塊。選修部分則涉及“現(xiàn)實生活應用”“職業(yè)規(guī)劃前瞻”“學業(yè)發(fā)展基礎”3 個基本方向。其中，在選修2 課程的設計中，以幫助學生進一步發(fā)展生物學核心素養(yǎng)為目的，提出了包括細胞與分子生物學、生物信息學與人類基因組、神經(jīng)系統(tǒng)與疾病、植物組織培養(yǎng)、干細胞與應用、生態(tài)安全、校園動、植物分類等課程。學校可根據(jù)自身的實際情況，例如師資力量、教學資源、地域特點等，開設相關的選修課程。

2 神經(jīng)生物學相關課程結構的優(yōu)化設計

2.1 設計理念 上海市上海中學創(chuàng)始于1865年的龍門書院，150 多年來，學校始終秉承“儲人才，備國家之用”的辦學宗旨。作為國家教育體制改革項目“探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”的試點學校，學校積極推進各學科的課程改革，并嘗試打破學科邊界開發(fā)校內的STEAM 課程體系。教研組在學習了新課程標準中對于高中生物學選修課程的建議后，積極展開梳理工作。作為現(xiàn)代最重要的前沿學科之一，生命科學立足于探索實踐，鼓勵在實踐的過程中積極創(chuàng)新。教研組認為，結合校內的創(chuàng)新實驗室，以實驗課程作為依托，可以嘗試探索新的生物學課程結構，幫助學生通過彼此關聯(lián)的必修課、選擇性必修課和選修課，完成對于某一個“大概念”的深入理解。

2.2 課程結構設計 教研組首先嘗試以“神經(jīng)生物學”作為學科切入點，以核心概念“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”“生命個體的結構與功能相適應，各結構協(xié)調統(tǒng)一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節(jié)機制保持穩(wěn)態(tài)”等作為目標，嘗試重構神經(jīng)生物學相關的課程結構體系，以期學生在完成次級概念的學習后，通過個人的實踐探究活動，進一步發(fā)展學業(yè)、開拓視野，獲得持久的學習成果。具體課程結構優(yōu)化設計如表1所示。

表1 課程結構優(yōu)化設計表

3 課程結構優(yōu)化設計意圖

3.1 必修課 課程標準指出生物學課程的設計需要滿足學生多元需求，突出課程基礎性和選擇性。必修課程是現(xiàn)代生物學的核心內容，是后續(xù)學習發(fā)展所必需的基礎。教研組討論認為：神經(jīng)系統(tǒng)的基本單位是神經(jīng)元，因此，對于神經(jīng)元細胞的介紹應做到“少而精”，要讓學生了解神經(jīng)元也是人體眾多組織細胞中的一員，神經(jīng)元與其他人體細胞有著相似的基本結構，同時神經(jīng)元也有其特殊的形態(tài)，此形態(tài)結構與其功能是統(tǒng)一的。

3.2 選擇性必修課 課程標準指出：選擇性必修有助于學生進一步加深對生物學大概念的理解，拓展生命科學與技術視野，提高實踐和探究能力。因此，在教授完神經(jīng)細胞的基本知識，輔助學生理解核心概念“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”后，教研組建議以神經(jīng)細胞、神經(jīng)系統(tǒng)為抓手，進一步引導學生掌握“神經(jīng)系統(tǒng)能夠及時感知機體內、外環(huán)境的變化，并作出反應調控各器官、系統(tǒng)的活動，實現(xiàn)機體穩(wěn)態(tài)”這一次級概念。鼓勵學生由次級概念中提煉出核心概念“生命個體的結構與功能相適應，各結構協(xié)調統(tǒng)一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節(jié)機制保持穩(wěn)態(tài)”。

3.3 選修課 課程標準指出，選修課程旨在滿足學生多樣化興趣和發(fā)展需要，以期為學生進一步學習和職業(yè)規(guī)劃奠定基礎。教研組結合學校教學資源，例如常規(guī)實驗室、創(chuàng)新實驗室、創(chuàng)新實驗中心，以及上海市科研院所、高校和相關企業(yè)較為集中的特點，設計了基于“學業(yè)發(fā)展基礎”的神經(jīng)生物學選修課程。

4 選修課子模塊課程設計

課程標準選修模塊“神經(jīng)系統(tǒng)與疾病”的開設建議中指出：本模塊內容側重于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和預防。在實際課程設置和教學設計中，教研組力求緊扣神經(jīng)系統(tǒng)是人體內起主導作用的系統(tǒng)，強調神經(jīng)系統(tǒng)對各器官、系統(tǒng)活動的控制與調節(jié)，同時強調神經(jīng)系統(tǒng)，對機體應對環(huán)境變化的刺激作出反應的分析綜合能力。教研組將“神經(jīng)系統(tǒng)與疾病”拆分成了3 個子模塊，分別是“分子及發(fā)育”“神經(jīng)系統(tǒng)疾病”“類腦智能”（表2）。

表2 “神經(jīng)系統(tǒng)與疾病”子模塊課程

4.1 “分子及發(fā)育”子模塊“分子及發(fā)育”子模塊注重從分子和細胞層面，讓學生深入了解神經(jīng)細胞的工作基礎、神經(jīng)干細胞的分化過程、最新的可應用于神經(jīng)細胞的分子工具等。課程框架設計中額外加入了3 次實驗課程，旨在讓學生親歷實際的科研過程，從個人經(jīng)驗中提煉概念，使學生獲得持久的學習成果。

4.2 “神經(jīng)系統(tǒng)疾病”子模塊 在“神經(jīng)系統(tǒng)疾病”子模塊中，教研組借助相關醫(yī)療科室的力量，通過“概念結合臨床”的設計思路，安排了緊密結合臨床的課程。課程標準中指出，本選修模塊應讓學生深刻體會神經(jīng)系統(tǒng)的疾病對人體的危害很大且不易治療。教研組期望本模塊課程除了達到此目的之外，還能引導學生思考“社會責任”，樹立正確世界觀、人生觀和價值觀，理性面對諸如“阿爾茲海默癥”“抑郁癥”等精神類疾病的病患。

4.3 “類腦智能”子模塊 21世紀是一個信息時代，人工智能、AI 技術等新技術、新詞匯、新概念已經(jīng)出現(xiàn)在實際生活的各個方面?！邦惸X智能”子模塊的設計目的是為了向學生展示：現(xiàn)代信息技術的發(fā)展如何與生命科學有機結合。類腦智能旨在讓機器像人類一樣思考，因此神經(jīng)細胞的功能、神經(jīng)系統(tǒng)的連接方式對計算機算法產(chǎn)生了深遠的影響。神經(jīng)生物學的突破也可以帶來計算機科學的革命。雖然“類腦智能”子模塊，并不在課程標準的學業(yè)發(fā)展基礎模塊中承擔重要的角色，但教研組認為此模塊可部分替代“職業(yè)規(guī)劃前瞻”模塊的功能，開拓學生的視野，在將來的大學專業(yè)選擇、職業(yè)選擇中，幫助學生更有“大局觀”地思考選擇。

5 總結

教研組認為，以上的課程結構優(yōu)化方案，能體現(xiàn)生物學作為自然科學課程的價值。學生通過學習基礎知識、深化核心概念、親歷探究過程3 個階段，更深刻地體會科學的過程和方法、更了解科學知識的來源，從而激發(fā)學生對于身邊的科學現(xiàn)象和科學事物的好奇心和求知欲。學生在漸進式、探究性的學習過程中，通過類似于科學家科學活動的方式獲取科學知識，并在整個過程中學會科學的方法和技能、培養(yǎng)科學的思維方式，形成科學觀點、樹立科學精神。

學校及教研組在日后的教育實踐活動中還將不斷地實踐和調整，對于課程標準的學習不應局限在解讀層面。“絕知此事要躬行”，作為教育的主體之一，生物學教師要不斷實踐，勇于在真實的教學過程中累積經(jīng)驗。目前，本文中的課程結構優(yōu)化方案已經(jīng)實施，后續(xù)會積極收集學生的反饋，對此課程結構再作修改和優(yōu)化。