知識視角下的生物學學科核心素養及其生成

周憶堂 陳曉芳

當前，隨著中國學生發展核心素養的學科推進，生物學學科核心素養也成為熱點議題。探討學科核心素養在課堂教學中的落地，有必要厘清知識和素養的內在關系。從“知識本位”到“素養本位”的轉變，絕不是非此即彼的鐘擺式改革，知識和素養并非二元對立。離開生物學科知識，生物學學科核心素養無異于空中樓閣。如何辨證、科學看待生物學知識？生物學科知識和生物學學科核心素養之間有哪些邏輯關系？外在的生物學知識如何轉化成學生內在的生物學學科核心素養？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學科核心素養及其生成加以探討。

1知識三維度理論的基本意蘊

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

2知識視角下的生物學學科核心素養

三維知識視角下的生物學學科核心素養基于這樣一個基本事實，即生物學學科核心素養必須著眼于生物學知識。那么，生物學科知識的三個維度是如何反映學生內在的生物學科素養？它們之間具有哪些內在的關聯？課堂知識教學如何發展學生的學科核心素養？

生物學學科核心素養是學生在生物課程知識學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度和價值觀的綜合體現，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。

生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。顯然，生命觀念不等同于知識內容，它更為上位，但其形成又離不開知識內容。生命觀念是對生物學概念、規律等知識內容的抽象與概括、提煉與升華。對高中學生來說，要形成基本的生命觀念，需要以細胞、新陳代謝、穩態與調節、生態系統、遺傳與變異、進化等概念為基礎。科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。科學探究是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施及對結果的交流和討論的能力。科學思維和科學探究中涉及的態度、習慣、能力以及思維方法的培養，離不開生物學知識形式的學習，生物學知識形式的學習是轉識為知、化知為能的基本途徑。掌握生物學科知識探索的過程及其思維方式、檢驗方式與表達方式，有助于發展學生的思維品質、提升學生解決問題的能力。社會責任是指基于生物學的認識，參與個人和社會事務的討論，做出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力。這里涉及到的態度和價值觀，與生物學知識旨趣遙相呼應。知識旨趣是創生知識內容過程中蘊含的人文情懷和科學精神，知識產生的目標追求與價值取向，以及知識學習的興趣與情感。人文情懷的社會指向就是指胸懷天下，以天下為己任，自然有責任擔當;有了科學精神，自然有了實事求是的態度和開拓進取的活力。

基于上述分析，將生物學核心素養分為生命觀念、科學思維與科學探究、社會責任三個層面，分別反映著生物學知識內容、形式和旨趣三個維度。生物學學科核心素養與生物學知識之間存在一定對應關系（圖1）。

3知識視角下生物學學科核心素養的生成策略

3.1聚焦核心概念，形成合理的學科知識結構

從學生的認知發展邏輯來看，對生命本質的認識，遵循的順序是：生物學事實_生物學概念_生命的基本認識一生命觀念。概念是在具體生物學事實基礎上歸納、概括、抽象而成。生命觀念又是概念整合提升的結果，同時也是進一步整合概念的線索。概念的學習與整合又依賴思維的在場。由此可見，概念的習得，對學生生命觀念的建立、學科思維的發展是多么重要。

在生物學課程中，核心概念包括了對原理、理論等的理解和解釋，是生物學科知識的主干。三維知識教學首先要關注學科核心概念的教學，教師需要關注概念的形成過程，引導學生對具體生物學事實進行歸納與分析、抽象與概括，自主構建相應的生物學概念，將生命觀念的領悟滲透其中。如“細胞核——遺傳的控制中心”這一概念可以通過實證和邏輯的方式達成，教師首先引導學生對教材提供的生物事實資料進行分析，歸納出細胞核的功能，然后從細胞核的結構入手，對細胞核的功能進行邏輯論證，滲透結構和功能相適應的生物學觀點。同時，教師要關注核心概念間的聯系，只有概念間建立內在的聯系，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。

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》以邏輯線索對“遺傳和進化”模塊進行知識體系的構建，以“遺傳的分子學基礎”和“遺傳學的細胞學基礎”為邏輯起點，來闡明基因的分離規律和自由組合規律的內在必然性;再根據遺傳的基本規律進行推理，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，從遺傳學出發，討論進化問題。如果學生學習過程中只停留在概念本身，不能將知識體系化，那必然導致“只見樹木，不見森林”，思維得不到發展，觀念難以形成。

3.2關注知識的形成過程，發展科學思維

單方面重視知識內容的教學，僅僅追求知識內容的接受和進行過度的技能訓練，而忽視知識內容背后的學科思維方式的學習。這樣的知識學習是殘缺的，不利于全面發展學生的學科核心素養。在教學中，教師不能僅僅停留在特定的生物學概念、規律、理論的本身，更應該去追問這些概念、規律、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精神。

例如，孟德爾的遺傳實驗不僅為遺傳學的發展奠定了堅實的理論基礎，更重要的是為現代遺傳學提供了嚴謹的實驗思路和科學的實驗方法，凝聚了豐富的邏輯思維，是培養學生學科核心素養的絕好的精彩案例。然而，由于長期應試教育模式的影響，教師對于孟德爾實驗的教學，往往只注重于知識的傳授，很少從科學觀、方法論及科學精神等多方面的挖掘。這導致學生的學習停留在對雜交實驗的簡單了解和對遺傳規律單純的記憶層面上，而沒有領悟實驗中深刻蘊含的邏輯思維和科學精神。孟德爾時代的生物學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，結合自己的實驗結果，大膽質疑，提出顆粒遺傳觀點。從研究方法的角度來看，當時的生物學家大都習慣于培根的歸納法，即在多次觀察的基礎上歸納出遺傳規律。而孟德爾獨辟蹊徑，首先根據科學實驗的結果，經過分析，提出假說，然后通過實驗加以證實，即自然科學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，其中必然蘊含了嚴謹的邏輯推理，有學者認為，孟德爾很可能通過與原子學說的類比，提出遺傳因子假說。在假說的驗證階段，孟德爾又經過嚴密的演繹推理，根據成功的測交實驗結果證實了假說的正確性。除此之外，孟德爾還創立符號體系，用模型來表征概念和推理的過程。從以上分析可以看出，教學過程中復演遺傳規律的形成過程，有利于學生發展科學思維，使學生學會運用歸納與概括、演繹和推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律。

3.3開展學科實踐活動，感受知識的價值

學科實踐是學科知識轉為學科核心素養的中介和橋梁。“解題”是最常規的學科實踐活動，它能加深對學科知識的理解，并轉化為技能技巧。教師不能因為強調素養本位，而因噎廢食，走向“題海戰術”的另一個極端，忽視知識學習中的及時評價與反饋。當然，“解題”中的問題應該指向學生生物學學科核心素養的發展，是貼近學生實際問題，基于真實情景的問題。日常教學中的“解題”更多的是知識的簡單運用，具有較多的模仿性、機械性，要讓學生更深層次地理解知識內容、經歷知識形式及感受知識旨趣，開展以探究為特點的學科實踐活動是有必要的。針對社會或生活中的實際問題，從生物學科視角出發，教師引導學生運用生物學概念、原理、方法，通過探索性實驗，經歷觀察、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，領悟思維方式，感受知識價值，全面提升學科核心素養。

例如，某教師在開展“復習：種群的特征及數量變化——以足球場車前草種群為例”時，創設情境：利用學生熟悉的學校足球場、車前草、升旗儀式等情境吸引學生，動手實驗，帶領學生對操場上的車前草密度進行調查，讓學生親身體驗實驗過程;分析數據，讓學生學會挖掘處理數據，提出問題;思維碰撞：針對數據中體現的問題展開討論并做出科學解釋。整堂課以學科實踐活動為載體，促使學生把所學的知識應用于實際生活中問題的解決上，體會“種群數量變化”這一“書本知識”在現實生活中的應用，感受知識的價值，全面培養學生的學科核心素養。