因應(yīng)生命科學(xué)進展的 中學(xué)生物學(xué)課程實施方略探討

馬香華 王林玲

[摘要] 當(dāng)今生命科學(xué)的研究進展表現(xiàn)在后疫情時代的新冠病毒防治、為人類健康福祉而研究、采取多元化研究手段融合、生物技術(shù)應(yīng)用問題頻現(xiàn)、生命規(guī)律發(fā)展的不確定性等多個方面。研究建議：在未來的中學(xué)生物學(xué)課程實施中，應(yīng)當(dāng)加強生命安全與健康內(nèi)容的滲透、健康生活與綠色生態(tài)的教學(xué)情境應(yīng)用、跨學(xué)科實踐的落實、SSI課程與教學(xué)的關(guān)注，以及生物學(xué)學(xué)科思想的深入等。

[關(guān)鍵詞] 中學(xué)生物學(xué);課程實施;生物技術(shù);SSI課程;跨學(xué)科實踐

任何學(xué)科教育學(xué)的發(fā)展必然離不開學(xué)科研究的進展，如生物學(xué)教育是在生命科學(xué)日新月異、方興未艾的發(fā)展基礎(chǔ)上，加之社會人才培養(yǎng)的需求，結(jié)合教育學(xué)、心理學(xué)等基本原理與學(xué)習(xí)科學(xué)的最新研究成果，不斷進步發(fā)展而來。正如泰勒在《課程與教學(xué)的基本原理》一書中所強調(diào)“課程目標(biāo)來源的學(xué)科邏輯重要性”，生物學(xué)課程的實施必須要參照生命科學(xué)的相關(guān)進展做出方法或策略上的調(diào)整。近年來，青蒿素的發(fā)現(xiàn)問鼎諾貝爾獎、基因編輯技術(shù)發(fā)明與應(yīng)用、新冠病毒帶來的疫情及其防治等生命科學(xué)事件離我們的生活越來越近，生物學(xué)課程也隨著新課標(biāo)、新教材與新高考的實施逐步轉(zhuǎn)向。那么，因應(yīng)生命科學(xué)的相關(guān)進展，我們中學(xué)生物學(xué)課程實施應(yīng)該向何處去、又如何去就成為一個熱門話題。正因如此，研究者從近年來生命科學(xué)發(fā)展的熱點新聞與科學(xué)事件出發(fā)，以此透視當(dāng)今生命科學(xué)進展下中學(xué)生物學(xué)課程實施的應(yīng)然行進方向，并探討說明實施的相關(guān)方略。

一、后疫情時代下的生命安全與健康教育滲透

2019年年底，突如其來的新冠疫情打亂了人們正常的生產(chǎn)生活。[1]為了克服疫情對社會政治、經(jīng)濟與文化造成的影響，恢復(fù)并保障全民的生活狀態(tài)，全世界眾多生命科學(xué)的研究者均投入到了新冠病毒的研究中。一時間，定量PCR進行的核酸檢測、多途徑的疫苗開發(fā)，以及病毒結(jié)構(gòu)解析與位點變異等研究名詞不斷涌現(xiàn)，中學(xué)生物學(xué)教育中對于各類疫情防治手段，及其背后原理的考查也更為深入。除此之外，在疫情影響下學(xué)生受偽科學(xué)新聞等方面的影響，致使自身防護不當(dāng)、心態(tài)焦慮等情況頻發(fā)。相較于疫情防治研究知識的講授，在中學(xué)生物學(xué)課程實施中進行疫情防控的科普勢在必行，學(xué)生生命安全與健康教育的落實顯得尤為重要。教育部近期發(fā)布了《生命安全與健康教育進中小學(xué)課程教材指南》，其中承擔(dān)學(xué)科育人主要任務(wù)的就是生物學(xué)課程。[2]綜上所述，后疫情時代下中學(xué)生物學(xué)課程實施應(yīng)當(dāng)發(fā)生的重要變化就是進行生命安全與健康教育的滲透。

具體而言，生物學(xué)課程中生命安全與健康教育的滲透應(yīng)當(dāng)包括如下幾個方面。第一，加強健康行為與生活方式的教育。環(huán)境保護、營養(yǎng)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)以及青春期教育等都是中學(xué)生物學(xué)教育的重要內(nèi)容，新冠肺炎疫情防治工作的重要舉措之一就是要樹立健康的生活行為與習(xí)慣。因此，在生物學(xué)教學(xué)中要融入新冠肺炎疫情防治的知識及其背后原理，讓學(xué)生更好地理解科學(xué)研究的范式，并改進自我的生活方式、涵養(yǎng)健康生活的理念。

第二，進行生長發(fā)育與青春期保健的教育。中學(xué)生正處于個人成長與價值觀生成的關(guān)鍵階段。教師在教學(xué)過程中要積極開展生命健康教育。例如，在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中以生命多樣性、統(tǒng)一性與延續(xù)性的特征講解，讓學(xué)生進行生命現(xiàn)象與規(guī)律的發(fā)現(xiàn)式探究與推理式探究。在此過程中，可以讓學(xué)生以“生命是什么”為主題進行交流探討、拓展相關(guān)知識，讓學(xué)生體會孕育生命的艱辛，進而敬畏生命與把握生命。

第三，后疫情時代應(yīng)在生物學(xué)課程中加強學(xué)生的心理健康教育。在新冠肺炎疫情初期，部分學(xué)生由于知識學(xué)習(xí)的薄弱、生活經(jīng)驗的欠缺往往呈現(xiàn)出恐慌感，并顯性化為各類心理健康問題。因此，為了增強學(xué)生戰(zhàn)勝疫情的自信，消除學(xué)生對新冠肺炎的恐懼心理，應(yīng)利用中學(xué)生物學(xué)的相關(guān)知識開展心理健康教育，讓學(xué)生掌握緩解心理問題的技巧。

第四，需要加強傳染病預(yù)防與突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應(yīng)對、安全應(yīng)急與避險教育。新冠肺炎疫情作為一場生態(tài)性危機，生物學(xué)課程實施中可以采用綠色生態(tài)的理念，教授學(xué)生如何預(yù)防，并涵育其社會責(zé)任。[3]比如，教師可以將《傳染病防治法》等法律知識融入課堂教學(xué)中，借此引導(dǎo)青少年愛護生態(tài)環(huán)境、尊重野生動物、自覺維護公共醫(yī)療衛(wèi)生。

二、為人類健康福祉而研究的教學(xué)情境應(yīng)用

依據(jù)國際著名科學(xué)期刊評選“2021十大科學(xué)研究進展”來看，其中七個生命科學(xué)的進展均與人類疾病的治療密切相關(guān)，如CRISPR基因編輯對人類疾病療效、單克隆抗體治療傳染性疾病，以及研發(fā)新冠肺炎強效藥物等。[4]無獨有偶，在公布的2021年度“中國生命科學(xué)十大進展”中涉及健康生活與綠色生態(tài)的生命科學(xué)研究進展達(dá)到了半數(shù)以上。生命科學(xué)自從其誕生起就在人類健康福祉的研究領(lǐng)域中不斷深耕，并且人類健康福祉也是生命科學(xué)發(fā)展的重要方向。隨著生命科學(xué)研究的目的性逐步明晰，中學(xué)生物學(xué)課程實施也必須要以人類健康福祉為核心優(yōu)化教學(xué)策略，嘗試采用多樣化、實踐性強、與生命科學(xué)進程相符的教學(xué)情境。

生命科學(xué)進展事關(guān)人類健康福祉，與學(xué)生的日常生活息息相關(guān)。隨著生命科學(xué)研究的不斷推進，諸多新知識、新概念不斷涌出，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)情境難以適應(yīng)最新的學(xué)科發(fā)展，部分教師甚至不具備相應(yīng)知識體系。因此，在中學(xué)生物學(xué)課程中要因應(yīng)生命科學(xué)進展、學(xué)生的學(xué)情，搭建與當(dāng)下生產(chǎn)生活相關(guān)、未來人類生存方式變革相關(guān)的教學(xué)情境。例如，在生物學(xué)類群的教學(xué)中為了讓學(xué)生理解病毒的結(jié)構(gòu)特征與傳播方式等，可以以新冠肺炎病毒為例，融入新穎的、貼近學(xué)生生活的知識。然而，傳統(tǒng)課堂的情境教學(xué)方式不足以完全調(diào)動學(xué)生主動地投入學(xué)習(xí)，尤其是不能將新冠病毒在內(nèi)的一系列病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)與繁殖方式等呈現(xiàn)出來，使得學(xué)生對其沒有全面的認(rèn)知。為此，教師要利用可視化、動態(tài)化的微視頻情境構(gòu)建微課堂，利用微課堂加強師生互動。

具體而言，首先，在課前教師要為學(xué)生推送關(guān)于該病毒研究相關(guān)的視頻資料，讓學(xué)生在課前完成觀看視頻的任務(wù)，并且按照要求完成教師布置相關(guān)的問題，當(dāng)然在布置作業(yè)任務(wù)時需要結(jié)合本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。其次，在課堂中教師要利用微課堂將枯燥的生物知識轉(zhuǎn)化為生動的視頻資料，讓學(xué)生了解病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)方式、繁殖方式等內(nèi)容。同時，教師要創(chuàng)設(shè)問題情境，提升學(xué)生的思維能力，即通過提出問題引導(dǎo)學(xué)生探索解決問題的能力。例如，在進入課堂教學(xué)階段后，教師可以提出“為什么新冠病毒具有較強的傳播性？”通過提問引導(dǎo)學(xué)生主動探索相關(guān)知識，增強學(xué)生參與課堂的積極性;最后，課后為學(xué)生布置與生活密切聯(lián)系的作業(yè)，促使生物教學(xué)與實際生活相結(jié)合。一方面在課后作業(yè)布置上要突出創(chuàng)新性，引導(dǎo)學(xué)生探索生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)成果，以此激發(fā)學(xué)生投入此生命科學(xué)研究領(lǐng)域的積極性，另一方面要側(cè)重作業(yè)的差異性，圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)布置情境適切、能力考查多元的作業(yè)。如教師可以向?qū)W生布置一些具有社會實踐性的作業(yè)，讓學(xué)生參與到社區(qū)防疫調(diào)查中，還可以讓學(xué)生通過對社區(qū)衛(wèi)生環(huán)境，以及相關(guān)疾病的調(diào)查，讓學(xué)生體會到養(yǎng)成健康衛(wèi)生的生活習(xí)慣與保護生態(tài)環(huán)境的重要意義。

三、多元化研究手段融合的跨學(xué)科實踐落實

跨學(xué)科是將不同專業(yè)適當(dāng)結(jié)合在一起，對新出現(xiàn)的問題給予全新的解答。隨著工業(yè)革命4.0時代的到來，我們似乎正面臨著信息交流與傳遞越來越迅速、文化碰撞與沖突越來越顯性的新趨勢。[5]人類面臨的社會問題日益復(fù)雜化、更具挑戰(zhàn)性。解決生命科學(xué)問題不僅需要專業(yè)的知識，而且還亟需應(yīng)用跨學(xué)科的研究方法。自DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)以來，跨學(xué)科的生命科學(xué)研究成為新范式。例如，上文所述的解決新冠肺炎疫情爆發(fā)與傳播的問題，就必須利用跨學(xué)科的研究方法，因為傳染病防治工作涉及社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、公共衛(wèi)生，以及數(shù)學(xué)建模等多學(xué)科領(lǐng)域。此外，微觀生物世界的研究工作強調(diào)通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)進行解析生物大分子的三維結(jié)構(gòu)，從而探究生物學(xué)微觀世界的生命規(guī)律，而冷凍電鏡、射線衍射等技術(shù)的發(fā)展無疑推動了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)展。例如，冷凍電鏡技術(shù)可以通過快速冷凍的方式獲得生物大分子的天然狀態(tài)，該技術(shù)的發(fā)展是多學(xué)科融合發(fā)展的產(chǎn)物。

基于生命科學(xué)多學(xué)科融合發(fā)展的趨勢，針對新高考方案的實施要求，中學(xué)生物學(xué)課程應(yīng)實施跨學(xué)科實踐教學(xué)：一是在跨學(xué)科教學(xué)時，教師必須要樹立跨學(xué)科的意識，主動在課堂教學(xué)中融入不同的學(xué)科知識。生物學(xué)課程跨學(xué)科教學(xué)正處于初步探索階段，制約生物課程跨學(xué)科教學(xué)的最大瓶頸是教師對各學(xué)科知識與觀點的協(xié)同能力不足，不能有效把握跨學(xué)科知識融合的切入點。因此，作為學(xué)校而言必須要加強對教師跨學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)力度，建立跨學(xué)科融合發(fā)展的協(xié)同機制。作為教師必須要明白所跨學(xué)科與生物學(xué)課程之間的關(guān)聯(lián)性，只有了解別的學(xué)科知識在生物學(xué)課程上有對應(yīng)的表現(xiàn)，才能在實踐教學(xué)中有效融入相關(guān)知識。二是，采取多元化手段落實生物學(xué)跨學(xué)科教學(xué)。中學(xué)生正處于“形式運算”階段，抽象邏輯思維開展逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，融合學(xué)習(xí)是以“主題”為核心，以解決生活現(xiàn)實問題為目標(biāo)。在跨學(xué)科教學(xué)時要突出問題導(dǎo)向，突出學(xué)生的主體性。例如，在學(xué)習(xí)“鳥類飛行”知識時，教師要融入物理學(xué)等學(xué)科知識，讓學(xué)生通過觀察和比較的方式研究鳥類飛行的特點，通過融入物理學(xué)中的空氣阻力、人教版教材中關(guān)于鳥類“食量大、消化能力強、食物經(jīng)過消化吸收后形成的殘渣很快就會隨糞便排出”的語言描述等知識，讓學(xué)生明白鳥類之所以飛行的原理。三是利用跨學(xué)科知識，突破生物學(xué)基本觀念的感悟。例如，根據(jù)調(diào)查初中生物學(xué)課程中關(guān)于“生物與生物圈”的知識點對于學(xué)生而言比較難以掌握，剖析原因主要是學(xué)生對生物與環(huán)境之間的知識認(rèn)知較為抽象。因此，教師要尋求解決生物學(xué)知識難點的切入點。根據(jù)研究地理學(xué)科與生物學(xué)科具有較強的聯(lián)系性，所以選擇“植被與地理環(huán)境的適應(yīng)性”作為生物與地理跨學(xué)科的橋梁。通過設(shè)置在大山上種植植被需要考慮哪些影響因素，哪些因素會影響氣溫，哪些條件會制約降水等問題，拓展學(xué)生的思維，幫助學(xué)生逐步生成適應(yīng)性與演化的基本思想。

四、生物技術(shù)應(yīng)用問題下的SSI課程關(guān)注

生命科學(xué)研究的發(fā)展也是一把雙刃劍，如其應(yīng)用不當(dāng)，同樣會給社會帶來負(fù)面的影響。實則，人類在生命科學(xué)研究領(lǐng)域存在諸多難以解決的問題，如轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展雖然為人類解決糧食問題提供了有效的技術(shù)支撐，但是轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題成為當(dāng)前生物學(xué)應(yīng)用中市場探討的話題。此外，類似“克隆技術(shù)”“試管嬰兒”“動物實驗”等課程內(nèi)容說明了生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用下存在著種種問題。與此同時，社會性科學(xué)議題（SSI）是以基于生物科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的系列爭議性社會問題。SSI課程是以SSI為素材開展的教育，其具有人本性、非線性、情境性、對話性以及倫理性的特點。[6]關(guān)注SSI課程有助于引導(dǎo)學(xué)生開展討論、推理以及決策，以此促進學(xué)生形成科學(xué)合理的態(tài)度和正確的價值觀，讓學(xué)生形成健康的生命觀。由此可見，引入SSI課程不僅可以促進學(xué)生道德感的提升，而且還可以有效適應(yīng)新高考改革方案的實施，尤其是通過引入生物技術(shù)領(lǐng)域的熱點問題可以促進學(xué)生對生命科學(xué)的探索動力，助力于學(xué)生生物思維的發(fā)散培養(yǎng)。

在中學(xué)生物課堂教學(xué)中關(guān)注SSI課程，需要從以下三個方面入手：一方面針對生命科學(xué)進程積極開發(fā)SSI校本課程。為了達(dá)到SSI課程教學(xué)的目的，教師要加大對生命科學(xué)進程的了解，了解生物科學(xué)前沿的發(fā)展動向，結(jié)合中學(xué)生的特點善于開發(fā)有價值的社會性科學(xué)議題，在“生物技術(shù)與工程”模塊中要引入“克隆技術(shù)”“試管嬰兒”“動物實驗”等內(nèi)容。例如基于“設(shè)計試管嬰兒”的原理及特點，教師可以從其合理性與對社會造成的影響入手，讓學(xué)生展開科學(xué)辯論會，并通過課后論證式寫作的方式給學(xué)生布置作業(yè)，以此引導(dǎo)學(xué)生形成正確的科學(xué)倫理觀。另一方面，合理進行教學(xué)設(shè)計，創(chuàng)設(shè)完整性、進階性的教學(xué)情境。社會性科學(xué)議題具有開放性，通過組織學(xué)生探討分析SSI課程有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的生活方式，形成正確的生命價值觀?；谧h題的情境學(xué)習(xí)是SSI教學(xué)的基礎(chǔ)，其主要是通過個體在情境中參與活動實現(xiàn)的認(rèn)知活動，強調(diào)學(xué)習(xí)和認(rèn)知的情境本質(zhì)。[7]因此，中學(xué)生物課程實施中要創(chuàng)造合適的教學(xué)情境進行SSI教學(xué)。

例如，基于當(dāng)前“綠色蔬菜”或“有機蔬菜”深受群眾歡迎的特點，教師可以組織學(xué)生開展無土栽培實驗操作，學(xué)生在無土栽培的實際操作中發(fā)現(xiàn)蟲害困擾問題、實驗室水體富營養(yǎng)化問題，親自動手配制綠色環(huán)保殺蟲劑，通過制作綠色環(huán)保殺蟲劑形成對科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的辯證思考。具體而言，可以讓學(xué)生從安全角度了解綠色殺蟲劑的殺蟲效果及副作用;從經(jīng)濟角度可以考慮其是否具有市場推廣價值;從環(huán)保角度可以看到殺蟲劑使用過程中是否對生態(tài)系統(tǒng)造成負(fù)面影響等等。該過程可以讓學(xué)生在現(xiàn)實問題的解決中養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，陶冶學(xué)生愛護自然的情感態(tài)度和綠色治理的科學(xué)精神。此外，SSI課程的關(guān)注與實施需要在教學(xué)中合理引導(dǎo)，尊重每個學(xué)生的意見。SSI課程最大的特征就是尚未解決的生物技術(shù)問題，因而實施SSI課程時教師要尊重每個學(xué)生的意見，對于不同觀點要給予包容性的態(tài)度。當(dāng)然，由于學(xué)生的認(rèn)知水平有限，因此為了讓他們形成正確的價值觀，教師可以采取小組合作的方式，通過小組合作的形式，鼓勵學(xué)生之間自由探討，形成相對正確的觀點。

五、生命規(guī)律不確定性下的學(xué)科思想深入

生物學(xué)中唯一沒有例外的就是例外，由于生命科學(xué)規(guī)律的得出與發(fā)現(xiàn)均離不開由特殊到一般的推理過程，每當(dāng)在特殊生命體中發(fā)現(xiàn)不符合前人的研究規(guī)律時，總會在先前的定律上加上“除外”二字，如所有的動物細(xì)胞均具有中心體，但是渦蟲除外。在學(xué)科核心素養(yǎng)落地的大背景下，中學(xué)生物學(xué)課程恰恰要教授這一生命規(guī)律不確定性的學(xué)科思想。生命科學(xué)進展存在不確定性，主要表現(xiàn)為生命科學(xué)技術(shù)的更新突破，使得之前各物種生命現(xiàn)象觀察的難以窮盡不斷全面化、細(xì)致化。為此，要求在生物學(xué)教學(xué)當(dāng)中突破生物學(xué)知識的表層，不斷融入學(xué)科思想。首先，需要構(gòu)建整體性知識框架。生命科學(xué)進程在創(chuàng)新發(fā)展，新的知識體系不斷形成。因此，生物學(xué)教師要立足于生物學(xué)自身的知識體系，打破學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的隔閡，實現(xiàn)知識的橫向、縱向聯(lián)系，幫助學(xué)生養(yǎng)成多層次、跨學(xué)科思考問題的習(xí)慣。對于學(xué)生而言，培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵就是在繼承原有思想的基礎(chǔ)上，吸收當(dāng)下生物學(xué)科的新思想、原理以及方法，要掌握生物學(xué)的解決問題的實際能力。

其次，做好生物學(xué)知識的情境變通與遷移應(yīng)用。課程改革的深化突出了學(xué)科知識的社會實踐性。學(xué)習(xí)中有序形成的知識只能解決典型情境中的生物學(xué)問題，并不一定能有效解決生活中的生物問題?；谏锛夹g(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，要求在生物課程教學(xué)中注重生物知識的系統(tǒng)性與整體性的基礎(chǔ)上，強調(diào)知識遷移和變通能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科、多思維的培養(yǎng)。具體而言就是在生物課程教學(xué)中實行項目化教學(xué)，項目化教學(xué)便于滲透生物學(xué)學(xué)科思想。學(xué)生在進行項目化教學(xué)的學(xué)習(xí)時可能會有不同的想法，此時就可能產(chǎn)生一定的思維空間，讓學(xué)生能夠在繼承學(xué)科內(nèi)容中進行建構(gòu)性的實踐，促使學(xué)生在建構(gòu)中可以思考、可以質(zhì)疑，在質(zhì)疑與繼承中不斷創(chuàng)造。

此外，生物學(xué)教育的意義在于為大眾建構(gòu)起蘊含生物學(xué)思想的觀念體系，于回歸學(xué)科本質(zhì)中發(fā)展探究能力、提升科學(xué)素養(yǎng)，助力生活生產(chǎn)。[8]因此，在生物課程教學(xué)時要以現(xiàn)實問題來激發(fā)學(xué)生探究的欲望，讓學(xué)生在多邊的互動中達(dá)到融會貫通，幫助學(xué)生達(dá)成生命觀念和科學(xué)核心素養(yǎng)。例如，在學(xué)習(xí)了“綠葉中色素的提取和分離實驗”之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究綠色莧菜與紅色莧菜葉片中色素種類的異同，組織學(xué)生進行自主設(shè)計、小組探究。[9]擺脫了教科書中讓學(xué)生用有機溶劑萃取的定勢，讓學(xué)生在日常的實驗探究中體會生物學(xué)知識獲取的創(chuàng)造性，從而進一步在生物學(xué)教學(xué)中滲透生命規(guī)律的不確定性。實則，只有讓學(xué)生意識到生命科學(xué)研究領(lǐng)域的諸多不確定變化，才能進一步提升學(xué)生對生物學(xué)概念的認(rèn)知水平，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和縝密的科學(xué)思維。

[本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃專項課題“基于學(xué)習(xí)者立場的生物學(xué)教學(xué)設(shè)計”（項目編號：R-b/2018/01）研究成果]

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