指向?qū)W科核心素養(yǎng)的生物學科學史實踐架構

孟凡龍 張秀紅

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）在“實施建議”中指出：“科學是一個發(fā)展的過程。學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質(zhì)和科學研究的思路和方法，學習科學家獻身科學的精神，這對提高學生的生物學學科核心素養(yǎng)很有意義?！备咧猩飳W課堂教學中有不少成功的科學史教學案例，但也有一些值得關注的問題，如目標單一、大材小用，拔高拓寬、加重負擔，材料粗放、教學吃力，理解偏頗、評論失當?shù)?。在科學史的課堂教學中，教師如何培養(yǎng)學生的科學精神、養(yǎng)成科學思維的習慣，促進學生形成積極的科學態(tài)度，進而樹立社會主義核心價值觀、落實立德樹人根本任務？

科學史具有科學、歷史、文化、社會等方面的多維度性，使科學史在相互關系中得到表達，體現(xiàn)了科學事實客觀存在的形式，特別是大科學時代的到來，科學史的邊界在不斷地擴展，科學發(fā)生的運動、變化和發(fā)展，成為科學史再發(fā)展的依據(jù)和基礎。從歷史上看，對科學史的研究經(jīng)過了內(nèi)史、外史和綜合史，科學作為動態(tài)發(fā)展的人類活動，它的發(fā)展往往是內(nèi)因、外因等多種因素相互作用的結果。對科學史研究的把握有助于教師在生物學科學史課堂教學中找準定位、明確方向。

1以“建構性學習”為教學理念指引

建構主義是關于知識和學習的理論，強調(diào)學習者的主動性，認為學習是學習者基于原有的知識經(jīng)驗生成意義、建構理解的過程，而這一過程常常是在社會文化互動中完成的。建構主義學習觀認為學習是學習者根據(jù)自己的經(jīng)驗背景，對外部信息進行主動地選擇、加工和處理的過程。學習者主動地建構知識的意義，對所接受到的信息進行解釋，生成了個人的意義或者說是自己的理解。何克抗（1997）總結了建構主義學習環(huán)境的四大要素：情境、協(xié)作、會話和意義建構。高文（1999）提出建構性學習應具備的四個核心特征：積極的、建構性的、累積性的、目標指引的。

在生物學科學史的課堂教學方式的選擇中，注重以學習者的學習為中心，創(chuàng)設現(xiàn)實問題情境，基于項目化學習培養(yǎng)學生的高階思維和跨學科思維，進而實現(xiàn)科學史的深度學習?！缎抡n標》中提出，模塊內(nèi)容聚焦大概念，應突出重要的生物學概念。大概念處于生物學科中心位置，包括對原理、理論等的理解和解釋，對學生學習具有引領作用。在教學中要善于運用大概念、重要概念和次位概念建構概念體系組織內(nèi)容框架，將科學史內(nèi)容融合到相關概念層級中，避免知識的割裂和碎片化，準確把握知識的深度和廣度，有助于學生對知識的深度理解和遷移應用（圖1）。

2以“學科核心素養(yǎng)”為教學目標導向

“人的全面發(fā)展”是馬克思主義的基本原理之一，也是我國教育方針的理論基石?！叭说娜姘l(fā)展”原理的制度化、通俗化、本土化、課堂化過程是其落地實施的實踐具體化。以樹人為核心，以立德為根本，促進人的全面發(fā)展是教育教學的本質(zhì)特征。

學生核心素養(yǎng)的發(fā)展是滲透在整個教育教學過程中的，學科的每一課時、每一單元、每一模塊都為發(fā)展學生的核心素養(yǎng)起著自身獨特的貢獻，在眾多學科的努力下最后匯聚成學生發(fā)展核心素養(yǎng)（圖2）。在學科核心素養(yǎng)的關照下，在課程理念的指引下從大概念出發(fā)，加強單元設計引領，進而具體落實到每個課時學習目標上。每個課時學習目標的制定都應保持與實現(xiàn)學科素養(yǎng)本質(zhì)上、趨向上的一致性，而不是無差別的等同，使得每節(jié)課或每個單元的教學都成為達成核心素養(yǎng)目標的階梯。

在教學目標設計時，教師需要把握課時教學目標與單元教學目標、課程目標、學科素養(yǎng)之間的邏輯關系，要在學科核心素養(yǎng)和課程理念的指引下，凸顯單元學習目標的闡述邏輯，在細碎的、具體的事實性知識的基礎上，把握與其他重要概念之間的聯(lián)系及其所屬大概念的內(nèi)容框架，關注知識點之間的內(nèi)在邏輯關系，體現(xiàn)綜合性和實踐性，注重層次性和遞進性，彰顯單元學習的特點。在此基礎上嘗試制訂高中生物學必修模塊

1中“光合作用發(fā)現(xiàn)史”一節(jié)的教學目標。

①通過光合作用相關科學史資料的分析，認識光合作用的大致過程，理解光合作用在生物界乃至整個自然界物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換中的地位和作用，基于相關科學家的研究結果，闡明影響光合速率的內(nèi)外因素及其在生產(chǎn)實踐中的應用。②能初步嘗試制定簡單的實驗方案或在給出的多個方案中選取恰當?shù)姆桨覆⒛軐嵤苓\用設置對照實驗、控制單一變量、增加重復實驗次數(shù)等方法，提高實驗結果的可靠性，能與他人合作開展探究活動，規(guī)范撰寫實驗報告，與他人交流所得結果和存在的問題。③能運用細胞需要不斷與環(huán)境間進行物質(zhì)和能量交換、需要生活環(huán)境的穩(wěn)定等知識，關注環(huán)境保護等議題，初步形成保護環(huán)境的意識，養(yǎng)成健康的生活方式。在理解光合作用本質(zhì)的基礎上，通過論證進行科學解釋，從生命觀念的視角解決現(xiàn)實問題，基于深度學習發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

3以“生成性思維”為教學過程進路

“生成”的本意某物從不存在到存在、從存在到演化的過程，是指事物存在的過程，是用來解釋事物演化過程與發(fā)展機制的概念。生成性思維認為事物及其本質(zhì)和規(guī)律是在其發(fā)展過程中生成的而不是預先存在的，其核心是用創(chuàng)生、變化、發(fā)展的觀點去看待事物及其發(fā)展，具有重關系、重創(chuàng)造、重非線性、重過程、重具體等特征。在生成性思維視閾下，學生是生成性的存在，具有無限的發(fā)展可能，教學是過程性的存在，具有無限創(chuàng)生的可能。學習是特殊的實踐活動，學習實踐屬性具有情境性、過程性，在學習的過程中，學生實現(xiàn)知識的理解、思維的發(fā)展、情感的體驗、人格的養(yǎng)成和意義的建構。

教學過程總是充滿著生動性、具體性、豐富性和開放性的活動方式和活動事件，這正是其彰顯價值意蘊的基礎。要實現(xiàn)教學的過程價值，必須確立生成性的教學過程觀，追求教學活動的過程意義。生成的核心就是在過程中，發(fā)揮創(chuàng)造的可能性。教學過程的創(chuàng)造性意味著學生在知識與能力、經(jīng)驗或體驗、情感態(tài)度和價值觀等方面的不斷豐富、完善和成熟。教學過程中的活動是一種有目的有意識的實踐活動，其客觀性、確定性、普遍性、中立性融合在教學過程、活動結構之中，生成性的教學過程崇尚教學過程中的民主性、整體價值、轉(zhuǎn)化方法論與回歸生活世界。

在生物學科學史的課堂教學中，學生的思維碰撞、錯誤觀念、意外收獲等都是非常珍貴的生成資源，積極投身到動態(tài)開放的課堂中，充分發(fā)揮生成性思維的作用，引領學生進行創(chuàng)造或創(chuàng)生，通過交往對話、體驗感悟生成新的認知實踐，通過搜集信息、深度拓展構建新的生活觀念。生成力強大的課堂是建立在“活課堂”的基礎之上的，學生在對科學家的研究背景、實踐過程、科學精神、偉大貢獻、社會價值等方面提出現(xiàn)代解讀時，正表明學生在積極使用創(chuàng)造性思維、發(fā)散性思維進行思考，這是深度學習發(fā)生的外在表現(xiàn)。

4以“SOLO分類理論”為教學評價依據(jù)

SOLO（Smcmre of the Observed Learning Outcome）分類理論是由澳大利亞教育心理學家彼格斯在皮亞杰認知發(fā)展階段理論基礎上建立起來的一種以等級描述為特征的質(zhì)性評價方法。該理論具有清晰的被確認的層次體系，可根據(jù)個體在解決某一具體問題時的學習表現(xiàn)，來判斷其認知學習效果（表1），有利于考查和評價學生的能力所處層次和階段，并使之可視化，一般用于探索和幫助解釋一系列學習領域方面的認知發(fā)展。

SOLO分類理論根據(jù)學習結果的復雜性，將科學史的認知水平分為5個層次，層次越高，認知結構越復雜。但并不是層次越高越好，實際教學過程中可根據(jù)具體的教學內(nèi)容和學生特點等因素對教學目標、內(nèi)容和方法制定相應的SOLO水平層次，并適時調(diào)整層次要求，也可以在不同層次更加具體化，如在R（關聯(lián)結構）層次可再設置R1（低關聯(lián)）、R2（中關聯(lián)）、R3（高關聯(lián)），這樣不僅有利于因材施教的細致化，而且可以使教學資源得到有效利用，提高整體教學效果，使學生得到最優(yōu)化發(fā)展。

科學史是科學和科學知識，包括自然科學和社會科學的歷史發(fā)展的研究，科學史往往是在一個進步的敘述中呈現(xiàn)在真實的理論，更換錯誤的信念。生物科學史中蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學世界觀、科學精神和科學態(tài)度等內(nèi)容，具有很高的教育價值。尤其是生物科學史中的許多經(jīng)典實驗，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的最好范例，教科書編寫應利用好這些資源。通過學習生物科學史引導學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質(zhì)和科學研究的思路和方法，學習科學家獻身科學的精神。這對提高學生的生物學學科核心素養(yǎng)是很有意義的。這些生物科學史中不僅僅記載著生命科學知識的形成過程，還蘊含著科學家的創(chuàng)造性思維方式和科學的研究方法，體現(xiàn)著科學家的科學態(tài)度和科學精神，是培養(yǎng)學生生物學學科素養(yǎng)的生動教材。通過對科學史的深度學習，學生能以自己的思考和方式，踐行科學家們的實踐之路，體驗為科學真理而奮斗的艱辛歷程，無疑有著極為重要的意義。