圍繞核心概念開展中學生物教育

付雷

摘要：面對信息時代的壓力，為了提高學生的學習興趣，并進而提高學生的生物科學素養，無論是課程標準的制定、教材的編寫、教師的教學活動和考試評價，都應該圍繞核心概念展開。

關鍵詞：核心概念生物學概念生物教育

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

2011版的義務教育生物學課程標準已經頒布了。新版的課程標準凸顯生物學核心概念的教學，這是非常值得中學生物教師關注的。

1、需要核心概念的原因

1.1面對信息時代的現實壓力

毫無疑問，現在已經進入到一個知識大爆炸的信息社會，知識的更新速度讓我們猝不及防，而獲取知識的途徑也變得更為多樣。在這種背景下，中學生物教育就不能再沿用傳統的知識傳授型教學模式了。

“授之以魚，不如授之以漁。”在信息時代，教育更重要的是教給學生學習的方法，特別是培養學生獲取信息、選擇信息、評價信息的能力。如果把科學概念比作一把大傘，那么核心概念正是傘的骨干部分，學生一旦掌握了核心概念，就可以比較容易拓展到次級概念和一般概念。

1.2提高學生的學習興趣，促進有意義的學習

在當前的學校教育中，學生對科學學科的態度并沒有想象中那么好，考試使得學生覺得科學理論與公式面目可憎。而現行的教育體制，特別是在選拔性考試的壓力下，生物學教學沒有受到足夠的重視，也沒有得到絕大部分學生的關注。學生要么覺得生物不重要，要么覺得學習生物就是死記硬背一些事實和理論，沒有什么興趣可言。

而在課堂之上，教師仍然傾向于教給學生生物學事實、原理，這樣就使學生沒有時間將知識組織化、系統化，很容易遺忘，也就無法進行有意義的學習。現在的教學提倡科學探究，而科學探究對于過程參與的重視，勢必會削弱對于大量事實和原理的學習，知識傳授型的教學就會使科學探究的可操作性受到挑戰。對于大部分學生而言，大量的事實和原理的講授會讓他們覺得概念是很抽象的，而抽象的原因很大程度是由于這些事實和原理脫離了學生的經驗，學生在學習的時候，不能將新概念與舊經驗建立直接的聯系。科學探究式的學習旨在解決這一問題，勢必需要選擇有限的大概念來組織探究活動。

1.3為了學生的終身發展，提高學生的生物科學素養

課程標準定位于面向全體學生，提高學生的生物科學素養。有一點是很明確的，不可能所有的學生以后都從事與生物學有關的行業，既然如此，中學生物學就不是只為培養生物學家而開設的。那么，生物學的教學就不應以提供大量的生物學事實或者理論作為目標。如果提供的是一些核心概念，則可以幫助學生理解他們在學校里、將來離開學校以后的與生物學有關的事件和現象，并能夠幫助學生在相關的事件中作出有依據的科學決策。

毫無疑問，學生在生活中會遇到很多與生物學有關的問題，如食品安全、環境保護、醫療保健等。面對這些問題，具備良好的生物科學素養，可能會幫助他們做出科學判斷，采取科學有效的應對措施，而不是手足無措，或者隨波逐流。

2、核心概念的界定

核心概念，也可以叫做大概念，是指位于學科中心地位的基本知識、原理，應該是該學科的主干。

赫德認為，核心概念應該具有以下標準：展現了當代科學的主要觀點和思維結構；能夠組織和解釋大量的現象和數據；包含了大量的邏輯內容，有足夠的空間用于解釋、概括、推論等；在教學中可以用上各類情境下的例子，并可用于日常生活中常見的情況和環境；可以提供許多機會，用以發展與本學科特色相關的認知技能和邏輯思維過程；可以用于組建更高階的概念，而且可望與其他學科的概念結構建立聯系；表達了科學在人類智力成果中所占有的地位。

韋鈺等人認為，大概念應該具有的標準是：能夠用于解釋眾多的物體、事件和現象，而它們是學生在學校學習和畢業以后的生活中會遇到的；提供一個基礎以幫助理解遇到的問題并作出決策，而這些決策將會關系到學生自己和他人的健康與幸福，以及環境和資源的使用；當人們提出有關自身和自然環境的問題時，他們為能夠回答或能夠尋求到答案而感到愉快和滿意；具有文化上的意義，例如對人類自身有關的觀點——反映科學史上的成就，來自研究自然的靈感和人類活動對環境的影響。

美國國家科學院研究理事會最新頒布的《K－12科學教育框架》其副標題即是“實踐、交叉概念和核心概念”，這也是基于科學教育讓學生為今后的發展而學習的理念。在選擇核心概念的時候，主要考慮以下原則：具有跨學科的重要性，或者一個學科中的關鍵性的統領作用的原理；能夠為理解或探究更復雜的概念和問題的解決提供關鍵性的工具；與學生的興趣和生活體驗有關，或者與社會或個人對科技知識的關注有關；在深度和復雜性上，能夠隨著年級的進展而教學和學習，即對于年輕的學生來說，概念是可用的、同時又足夠寬泛到能進行持續的探究。《K－12科學教育框架》認為，圍繞核心概念開展教學活動，教師和學生就有足夠的時間進行科學探究，并能夠加強對于核心概念的理解。

綜上所述，筆者認為核心概念有以下基本特征：

(1)交叉性：具有跨學科的重要性，可以作為不同學科之間的聯系概念，同時，能夠在非常大的范圍內解釋非常寬泛的問題。

(2)統領性：對學科發展起統領作用，可以展開為一系列次級概念和小概念，這種展開不只是包括現有的若干概念、原理和技能，還包括將來可能發展出的新的概念、原理和技能。

(3)基礎性：對于學生現在和將來的生活和學習具有重要的基礎性作用，不但與學生現有的生活經驗密切相關，更重要的是作為其今后參與社會生活、作出科學決策的根本出發點。

3、生物學中的核心概念

3.1我國生物課程標準中的核心概念

我國高中生物課程標準規定高中生物課程的基本理念之一是提高學生的生物科學素養。因為生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力以及相關的情感態度與價值觀，它反映了一個人對生物科學領域中核心的基礎內容的掌握和應用水平，以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。而且，課程標準注重使學生在現實生活的背景中學習生物學，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念，并能運用生物學的原理和方法參與公眾事務的討論或作出相關的個人決策；同時注意幫助學生了解相關的職業和學習方向，為他們進一步學習和步入社會做準備。在內容設計上，課程標準將高中生物課程分為必修和選修2個部分，并認為必修模塊是生物科學的核心內容，對于提高全體高中學生的生物科學素養具有不可或缺的作用。必修的三個模塊是“分子與細胞”、“遺傳與進化”、“穩態與環境”，每個模塊下面又有若干主題。

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我國初中生物課程標準同樣定位于提高學生的生物科學素養，在內容標準上包括“科學探究”、“生物體的結構層次”、“生物與環境”、“生物圈中的綠色植物”、“生物圈中的人”、“動物的運動和行為”、“生物的生殖發育與遺傳”、“生物的多樣性”、“生物技術”、“健康地生活”等10個一級主題，每個一級主題下面又有若干二級主題。新版的初中生物課程標準，在每一個主題下面都增加了相應的重要概念，總共50個生物學重要概念。這些概念的呈現方式不是一個個的名詞，而是以命題的形式呈現的，這體現出了對于不同年齡段學生在概念學習上的不同要求。

3.2美國國家科學教育標準中的核心概念

美國國家科學教育標準的內容標準分為：“統一的概念和過程”、“作為探究過程的科學”、“物質科學”、“生命科學及地球與空間科學”、“科學與技術”等幾個方面，并對不同年級的學生應該理解的基本概念和基本原理做了規定。以5～8年級生命科學的內容標準為例，包括“生命系統的結構和功能”、“繁殖和遺傳”、“種群與生態系統”、“生命體的多樣性和適應性變化”四個部分，每個部分以陳述句的形式將生物學概念和原理做了說明。

為了應對科學教育的發展，美國準備在2012年推出新版的國家科學教育標準，為此，2011年出版了《K－12科學教育框架》，其中在生命科學部分給出了四個核心概念：

(1)核心概念1：從細胞到生物體：結構與過程(結構與功能，生物的生長和發育，生物體內的物質和能量流動，信息傳遞)。

(2)核心概念2：生態系統：相互作用、能量和動力(生態系統中的相互依賴關系，生態系統中的物質循環和能量流動，生態系統動力學、功能、恢復力，群體行為的社會化相互作用)。

(3)核心概念3：遺傳：性狀的遺傳和變異(性狀的遺傳，性狀的變異)。

(4)核心概念4：生物進化：統一性與多樣性(共同祖先的證據與多樣性，自然選擇，適應，生物多樣性與人類)。

《K－12科學教育框架》的一個重要理念是，學生。的學習是一個持續發展的過程。因此，該框架對于概念的呈現采用了學習進程的形式，即給出了核心概念的說明之后，規定了學生在2、5、8、12年級結束時，對于每個概念的掌握應達到的水平。

3.3科學教育的原則和大概念

2009年10月，一些科學教育專家和科技專家在蘇格蘭組織了一個關于科學教育的研討會，并將研討會的成果凝結為《科學教育的原則和大概念》一書。專家們認為，面對科學教育的重大轉折，即科學教育將提高全體公民、特別是全體學生的科學素養作為首要目標，而學校科學教育應該能夠使學生接觸到發展著的寬泛的科學知識，并幫助學生了解其周圍的事物，科學教育應該提出一些大概念。基于此，專家們提出了科學中的14個大概念，與生物學有關的包括以下幾條：

(1)生物體是由細胞組成的；

(2)生物需要能量和營養物質，為此它們經常需要依賴其他生物或與其他生物競爭；

(3)生物體的遺傳信息會一代代地傳遞下去；

(4)生物的多樣性、存活和滅絕都是進化的結果。

同時，該書還描述了如何從小概念進展到大概念。

3.4生物學中的核心概念

從生物學的發展史可以看出，生物學家的科學研究主要是圍繞以下問題展開的：生物是怎么構成的，其各組分之間是如何相互作用的，生物體內發生了什么變化?生物是如何生長和發育的，生物與生物之間、生物與無機環境之間到底是什么關系?生物是怎么來的，為什么會有生物多樣性，生物是如何繁衍至今的?圍繞著這些問題，科學家做出了大量成果，包括一系列的生物學知識、原理和技能，積淀了內涵豐富的生物學。而這些問題，正是生物學的核心問題。

可以看出，生物學核心概念是生物學的主干，是對同一類生物學問題的本質特征的概括，具有統領具體概念和事實概念的作用，對于學生今后的學習起支持作用，并具有思維訓練價值。

基于核心概念的基本特征，綜合分析國內外的課程標準，筆者嘗試提出以下概念作為生物學的核心概念：

(1)細胞是生物體結構和功能的基本單位；

(2)生物需要與外界環境相互作用，并實現物質循環和能量流動；

(3)遺傳與變異是生命延續和進化的基礎。

以上述核心概念為中心，可以將現有的生物學概念組織起來。當然，隨著生物學的發展，核心概念所涉及的范圍，即概念的內涵和外延都可能會發生變化，但是，以上概念可以在相當長的時期內作為生物學的核心概念。

4、圍繞核心概念開展生物教育的措施

4.1課程標準與教材編寫的視角

課程標準是教材編寫、教師教學、考試評價和課程資源開發與利用的基本依據。在課程標準的制定過程中，應該突出核心概念的地位和作用，指導教師圍繞核心概念開展教學活動。一般而言，課程標準的內容標準規定了生物課程所要達到的基本學習目標，通常以行為動詞加學習內容的形式呈現。為了突出核心概念，可以將核心概念作為一級標題，在一級標題下面列出若干的二級標題，并以陳述句的形式呈現，依然沿用行為動詞加學習內容的形式。核心概念在不同年級應該是相同的，只是在次級概念的寬度和深度上有差別。為此，有必要制定統一的貫通各年級的課程標準，并界定出不同學段對于核心概念及次級概念的學習要求。初中的生物課程標準已經做出了嘗試，我們期待在小學科學和高中生物的課程標準修訂中也能有所體現。

教材是教師教學的重要參考資料，教材的編寫應該圍繞核心概念展開。傳統的教材一般按照學科的主題編排，內容主要是各個主題下的基本概念、基本原理，有些教材也會提供很多的案例。然而，這種組織方式提供給學生的概念還是零散的，學生在學習的時候很難把握核心概念。圍繞核心概念組織的教材，其主題不再是學科本身，而是日常生活、前沿科技等情境，如“廚房中的生物學”、“森林里的故事”、“克隆羊的前世今生”等，每一個主題可以圍繞一個核心概念展開。這樣的主題就提供了一個學習的情境，學生可以通過該情境理解核心概念，進而理解相關的次級概念。

4.2教師教學的視角

教師是教學的主要組織者，是教學活動的主導者。生物教師在教學中應該圍繞核心概念組織教學活動。而且，教學活動應該注意與學生的生活相結合，與生物學的發展和前沿進展相結合，課堂教學與課外活動相結合。對于核心概念的呈現，可以結合文字、圖片、實物等內容，可以引入科學史，還可以通過科學探究活動來展開。核心概念教學要求學生將已有經驗與新知識、新概念建立聯系，這就不可避免會遇到學生的相異概念(前概念)，教師需要在教學活動中及時發現并轉變學生的相異概念。

4.3考試評價的視角

不管是形成性評價，還是終結性評價，如果評價的內容只是一些事實和理論，評價的形式只是一些很封閉的試題，這樣很難引導學生對核心概念的學習。這樣的評價導致的結果是，學生很容易在考試之后忘記大量的事實和理論，而教師卻一廂情愿地以為學生已經都學會了。因此，評價的形式可以更靈活一些，除了紙筆測驗，還可以有探究活動、實習作業，除了有簡單封閉的試題，更應該有開放性試題；評價的內容不再是簡單的機械記憶，而更多地是考查學生對概念的理解和應用，考查學生運用所學知識解決實際問題的能力。