生物學學科核心素養：從內涵認識到課堂實踐

王飛 郝雪 岳文果

摘 要：生物學學科核心素養要想真正落實到實踐層面，必須首先深刻認識其內涵?；趦群J識，以發展學生生物學核心素養為目的設置教學目標，以幫助學生建構大概念為目的設置教學內容，以合作探究等活動組織課堂教學，以多樣化的評價方式進行教學評價等，是生物學學科核心素養從理論認識到課堂實踐的具體途徑。

關鍵詞：三維目標;生物學學科核心素養;內涵剖析;課堂實踐

伴隨著《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課程標準”）的頒布，對于生物學學科核心素養的探討已成為焦點。關于生物學學科核心素養的理論和實踐探討不時見于各類刊物，以生物學學科核心素養為主題的聽評課活動和教研活動也經常出現于學校。這些理論探討與教學活動，帶給我們直觀的印象是：教師已經認可并理解了生物學學科核心素養的深層次內涵，并能夠在課堂實踐中較好地落實生物學學科核心素養。而實際情況真的是這樣嗎？我們不妨追問一下：從“三維目標”到“生物學學科核心素養”，發生了哪些變化？二者之間的關系是什么？生物學學科核心素養中的“價值觀念、關鍵能力、必備品格”是什么？“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”的內涵如何理解？如何基于生物學學科核心素養設計與組織課堂教學？如何在發展學生生物學學科核心素養的同時保證教學成績？以上這些問題如果不能夠回答，就說明對生物學學科核心素養的理解和認識還不夠深刻，如此，又如何能夠在課堂教學實踐中落實生物學學科核心素養？

一、傳承與超越：從“三維目標”到“生物學學科核心素養”

“核心素養”是對“三維目標”的傳承與超越。傳承之處體現在“內涵”上。作為核心素養構成的“關鍵能力”和“必備品格”，實際上是“三維目標”的提煉和整合，把“知識、技能和過程、方法”提煉為“能力”，把“情感態度價值觀”提煉為“品格”。[1]超越之處體現在“價值取向”上?！叭S目標”缺乏對學生內在的、持久的關鍵品格的關注，并未直接回答“全面發展的學生”是什么樣的，而“核心素養”從人本的角度清晰地描述和界定了教學的人本目標和實現目標的活動統一性，更能體現“以人為本”的教育思想[2]，緊緊圍繞“面向未來應該培養什么樣的人”這一問題，不僅回答了教育要培養全面發展之人，也回答了全面發展之人是什么樣的。[3]

具體到生物學課程中，“生物學學科核心素養”是對“三維目標”的超越與升華，“三維目標”是“生物學學科核心素養”形成的要素和途徑?！吧飳W學科核心素養”是學生知識、能力、情感態度與價值觀的綜合體現，把“三維目標”中的“知識、能力”提煉為“關鍵能力”，把“情感態度與價值觀”提煉為“必備品格和價值觀念”。同時，“生物學學科核心素養”將“以人為本”的教育思想引入生物學課程的培養體系中來，回答了“面向未來生物學課程應該培養什么樣的人”這一生物學課程的價值目標，即“學生在生物學課程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、必備品格與關鍵能力”。[4]

既然“生物學學科核心素養”是對“三維目標”的超越與升華，那么“生物學學科核心素養”中的“價值觀念、關鍵能力、必備品格”顯然不是單一的“知識、能力、情感態度與價值觀”能表現出來的，而是三者的有機整合。由于生物學研究對象的特殊性，使得生物學課程所要引導學生建立的價值觀念、必備品格、關鍵能力應建立在這些特殊性的基礎之上。生物學課程所要引導學生建立的價值觀念，應該建立在對生物界、生物學以及對生命本質認識的基礎上，形成對生物界、生物科學技術、生命的正確價值判斷，這一價值判斷將在解決與生物學有關的問題和日常生活決策等過程中顯現出指導作用。[5]如，學生在學習了“生物與環境相適應”的內容之后，便會用“生物與環境相適應”的觀點去解釋生活中所見到的動物的形態、特征、行為等，而且見識得越多，解釋得越合理，便會進一步加深該“價值觀念”。生物學課程所要引導學生形成的必備品格和關鍵能力，應該包含以科學精神、人文底蘊為依托的良好品格，包括能夠以生物學思想觀念為指導，以探究能力為基礎，運用科學思維方法探索生命世界、解決與生物學有關問題的能力。[5]如“嚴謹、求真、理性、持之以恒、關愛生命、崇尚健康文明”等必備品格，以及“科學探究、批判質疑、勇于創新”等關鍵能力。

二、內涵認識：生物學學科核心素養的構成維度分析

課程標準在強調生物學課程要幫助學生建立和發展價值觀念、必備品格、關鍵能力的同時，進一步凝練了生物學學科核心素養的內涵，具體包括“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”四個方面。

1生命觀念

生命觀念是獨具生物學學科特點的要素，是生物學學科核心素養的標志和關鍵。[6]生命觀念是最能夠區別生物學與其他學科育人價值的核心素養要素，是最能夠反映和衡量學生是否受到良好生物學教育的標尺。

由課程標準對于生命觀念的定義可知：首先，生命觀念不是具體的知識，更不是具體的生命現象和生物學事實，而是在對生命現象、生物學事實等認識的基礎上，經過概括、解釋、抽象、實證之后所形成的觀點、意識、觀念和思想方法。其次，生命觀念也不等同于生物學概念，而是“在較好地理解生物學概念的基礎上形成的”。[4]相對于生物學概念而言，生命觀念更加上位。如，必修模塊概念4“生物的多樣性和適應性是進化的結果”，具體描述了“地球上的現存物種豐富多樣，它們來自共同祖先”“變異、選擇和隔離可導致新物種形成”“現代生物進化論”“適應是自然選擇的結果”等內容，目的是要幫助學生建立“進化與適應觀”這一生命觀念。然而要建立“進化與適應觀”，不僅需要學生學習和掌握“生物的多樣性和適應性是自然選擇的結果”，還需要“遺傳和變異”“生物與環境”等相關概念的輔助和支撐。因此，生命觀念的建立要以生命現象、生物學事實、生物學概念的學習為基礎。

2科學思維

從科學思維的心理學特點來看，科學思維是人對自然界中客觀事物的認識動機、認識行為、認知方式、認知品質的反映，具體包括：崇尚真知，認同科學知識、原理和方法在解決問題中的作用（認知動機）;尊重事實和證據，以事實和證據作為科學思維的起點（認知行為）;正確的邏輯分析，運用科學的思維方法認識事物及事物之間的聯系（認知方式）;質疑和批判，創造性地提出觀點、方法，以解決具體的問題（認知品質）。[7]據此對課程標準中給出的“科學思維”的定義進行梳理，可以發現：生物學學科核心素養中的科學思維基本涵蓋了認知動機、認知行為、認知方式、認知品質等基本特征，具體包括“崇尚嚴謹和務實的求知態度”的“認知動機”，“尊重生物學事實、證據”的“認知行為”，“運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學的思維方法認識生物學現象、生物學事實并解決生物學社會議題等”的“認知方式”，以及“質疑、批判、創造性地提出生物學觀點、方法，以解決具體的生物學問題”的“認知品質”。四者之間是一個逐級提升的過程。

要想將科學思維落實到教學實踐層面，不僅要從動機、行為、方式、品質等方面來培養，教師還需從具體科學思維方法的習得展開。課程標準指出：“學生應該在學習過程中逐步發展科學思維，如能夠基于生物學事實和證據運用歸納和概括、演繹和推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視和論證生物學社會議題。”[4]這里的“歸納、概括、演繹、推理、模型、建模、批判、創造”便是具體的科學思維方法，教師可以從這些具體的科學思維方法入手，實現對學生科學思維的培養。如，由對鳥類、魚類、哺乳類等動物地觀察總結出不同類群動物的形態特征，訓練學生歸納和概括的科學思維方法;由某一種群的行為特征推斷出該種群中某一個體的行為特征，訓練學生演繹和推理的科學思維方法;在觀察細胞結構、DNA分子結構的基礎上，讓學生制作細胞結構模型、DNA雙螺旋結構模型，訓練學生模型和建模的科學思維方法;由探究“酵母菌細胞呼吸的方式”實驗，讓學生大膽質疑，設計更加合理的實驗方案，訓練學生的批判性思維、創新性思維。當然，課程標準中所列舉的科學思維方法并不能涵蓋生物學中所有的科學思維方法，教師還應關注“比較、類比、觀察、實驗、直覺、想象、聯想”等思維方法，以及系統性思維、辯證性思維、形式邏輯思維、數理邏輯思維等在生物學課程中的具體表現。[8]

3科學探究

由課程標準對于科學探究的定義可知，科學探究主要指向“探究能力”的提升，具體包括探究的思路方法，實踐能力、合作能力、創新能力等關鍵能力，以及探究精神、科學態度、團隊精神、創新精神等必備品格。[5]這與我國歷來生物學課程標準中關于“科學探究”的描述和追求是一脈相承的。然而，課程標準并未對科學探究活動的步驟進行過多的闡述與說明，未用過多篇幅來闡述科學探究包括提出問題、做出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論和表達、交流等過程和步驟。由此可見，經過上一輪課程改革的洗禮，人們對于“科學探究”的認識已經開始從“關注步驟與方法”逐漸向“關注科學探究的本質”過渡。如，“問題性、建構性、思維性、合作性是科學探究最本質的特征”[9];“科學探究主要包括問題、證據、解釋、交流等要素”。[10]

4社會責任

對于社會責任的理解不能簡單地停留在情感層面，還應該重視其中所蘊含的認知、能力因素。從教育教學的角度來看，“社會責任”是要形成學生積極承擔社會責任或幫助他人的心理品質，是為了成就學生、保障學生幸福生活的核心素養，并在此基礎上為形成社會和諧、民族興盛、良好風尚等提供保障。從社會責任的構成維度來看，包括社會責任認知、社會責任情感、社會責任能力三個方面。[11]結合課程標準進行梳理發現：社會責任認知主要指“生物學”的知識、方法;社會責任情感主要指“造福人類”“綠水青山就是金山銀山”“關愛生命”“崇尚健康文明”“生態意識”等態度、理念和價值觀念;社會責任能力主要指“關注社會議題”“參與個人和社會事務”“解決現實生活問題”“主動向他人宣傳關愛生命的觀念和知識”“參與環境保護實踐”“成為健康中國的促進者和實踐者”的能力與擔當。教師要在生物學知識學習的基礎上，充分調動學生的情感和積極性，并將其轉化成學生對個人、群體、國家、社會乃至全球、全人類的能力和責任擔當。

5四個維度之間的關系

生物學學科核心素養是一個統一的整體，需要明確四個維度之間的關系。目前對于生物學學科核心素養四個維度之間的關系，表述較為貼切的是“類似于四面體的立體關系”。[5][12]其中，“生命觀念”居于突出的位置，關聯和體現其他三個素養;“科學思維”是形成生命觀念的重要途徑，也是科學探究的重要組成部分;“科學探究”與“生命觀念”密切相關，是科學思維形成的重要途徑;“社會責任”是“生命觀念、科學思維、科學探究”的外在表現，同時對于價值觀念、思維、方法等的形成具有積極的意義。然而，“類似于四面體的立體關系”并不能完全體現生物學學科核心素養四個構成維度之間的關系，應嘗試用更加復雜的結構來體現。如，可借用生物學中“蛋白質的結構”來表示四者之間的關系。假如，將“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”分別看成一條肽鏈，首先四者各自在內部通過“折疊”“纏繞”“轉角”等形成“二級結構”，然后四者之間進一步“盤曲”“折迭”并通過“次級鍵”相互連接，形成多維的、立體的“三級結構”，乃至更高級的結構。

三、課堂實踐：基于生物學學科核心素養的教學設計與組織

1以發展學生核心素養為目的設置教學目標

以發展學生核心素養為目的設置教學目標，可借鑒和延續三維目標中一些好的做法，如用具體的行為動詞來體現教學目標的可操作性，這也是“生物學學科核心素養”與“三維目標”一脈相承的表現。從已發表的教學論文來看，既有“知識目標、能力目標、情感態度價值觀目標”的“三維目標”表述方式，又有“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”的“核心素養”表述方式。

除了教學目標的表述之外，教師在基于生物學學科核心素養進行課堂教學目標的設置時，還應注意以下幾個方面：盡可能地關注學生大概念和知識結構的學習目標達成;關注以學生生物學科學思維方法訓練為目的的教學目標設置，以便進一步培養學生的科學思維;注重能夠體現科學探究本質特征的探究活動設計，讓學生在主動參與和實踐中提升科學探究能力;關注知識、能力與現實生活中的生物學問題、現象之間的聯系，通過解決具體的生物學問題培養學生的社會責任感。以“細胞的癌變”一課為例，教師可基于生物學學科核心素養，設置如下教學目標：（1）通過播放癌癥患者及其化療后的圖片，了解細胞癌變對人體造成的不良后果，感受生命的脆弱，關注生命與健康;（2）通過引入“海拉細胞”相關資料與圖片，認識癌細胞的主要特征，感受細胞癌變后與正常細胞的不同;（3）通過查閱與分析資料，明確哪些物質能夠致癌、致癌因子的種類及致癌機理，正確認識細胞癌變及其機理;（4）通過小組討論、角色扮演等活動，感受不健康的生活方式誘發細胞癌變的過程，從而養成積極的生活態度，關愛生命，選擇健康的生活方式。

2以幫助學生建構大概念為目的組織教學內容

學科核心素養背景下的生物學教學以大概念為依托，目的在于幫助學生建立生物學知識結構和體系。課程標準以“內容聚焦大概念”為基本理念，課程內容的設計圍繞著若干大概念展開。同時，在大概念之下又逐級設置了重要概念、次位概念，建構出了課程內容體系。[13]因此，以幫助學生建構大概念為目的，教師在組織教學內容時，要有單元整體思維，從教學單元設計的高度對教學內容進行整合。如，教師在進行模塊1中“細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質和核酸等，其中蛋白質和核酸是兩類最重要的生物大分子”重要概念的教學時，可以將“細胞的物質組成”作為一個單元，同時整合模塊2中“概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結構，堿基的排列順序編碼了遺傳信息”的內容，將蛋白質與DNA的結構和功能同步教學、相互比較，從而使學生形成生命觀念，為闡明細胞核的功能、解釋ATP的結構和描述有絲分裂等內容奠定基礎。[14]當然，教師要對教學內容進行整合，需要對不同模塊中的課程知識結構進行分析，根據學期的教學設計做好模塊中不同單元教學內容的分析，梳理生物學大概念、重要概念、次位概念等在單元中的分布和邏輯結構，同時還需結合課程標準、教材、學情等科學地組織教學內容。如，在新授課中，教材一般會按照學習單元來設計，因此教師不需要做大的改動，適當微調前后章節的教學順序即可;在復習課中，教師可以以專題的形式對教材中的學習單元、章節順序等進行較大幅度的調整。

3以合作探究等活動組織課堂教學

創造機會，多組織學生主動學習的探究活動，是落實核心素養的關鍵。因為從編寫思路上來看，課程標準繼續保持了“以探究為標志的主動學習方式”，將學生的生活經驗、問題解決、工程設計、討論決策、動手實踐等教學建議貫穿課程內容之中，期待學生的主動學習。[15]以凸顯生物學學科核心素養的合作探究活動還包括多種模式，如問題模式、圖解模式、圖表模式、實驗模式、多媒體網絡模式等[20]，教師應結合具體的教學內容和學生情況選擇性設置。

首先，教師應充分認識到探究不等同于動手實踐，單純“照方抓藥”的動手操作并非探究;探究也不等同于小組合作。探究活動更重要的是體現解決問題、分析問題、設計方案、實施方案、分析結論等思維過程。其次，“探究活動要深入到何種程度”“探究活動中教師是否應該參與”，也是教師在進行探究活動設計時經常糾結的問題。其實，根據“是否包括問題、證據、解釋、評價、表達五個完整的基本特征”，可將探究活動分為完全探究和部分探究;根據教師和學習材料在探究活動中對學生行為指導的多少，可將探究活動分為指導型探究和開放型探究。而研究表明，完全探究、部分探究、指導型探究、開放型探究對提高學生的科學素養都是必不可少的。[12]因此，對于課堂探究活動的“深度”和“教師參與度”問題，教師不必糾結，應使學生擁有參與各種類型探究活動的機會。

4以多樣化的評價方式進行教學評價

首先，教師需要明確：生物學課程教學評價要以發展學生的生物學學科核心素養為根本，以生物學課程內容、學業質量標準為依據，來促進教師的教和學生的學。課程標準中給出了“學業質量水平”和“學科核心素養水平”劃分層次，教師要以此為依據評價自身的教和學生的學。對于教師的教而言，該水平劃分層次能夠評價出教師教的“深度”和“廣度”。如，科學探究素養“水平四”中要求學生“能夠恰當選用并熟練運用工具展開觀察”，而教師僅教會了學生“能夠正確使用工具進行觀察”的“水平二”層次，這反映出教師教的“深度”不夠。又如，生物學學科核心素養要求從“生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任”四個方面對學生進行培養，而教師在教學過程中僅僅教會了學生生命觀念的內容，這反映出教師教的“廣度”不夠。對于學生的學，同樣可據此對學生當前所達到的“學業質量水平”和“學科核心素養水平”進行評價。

其次，在紙筆測驗的基礎上，應更加注重表現性評價。紙筆測驗和表現性評價是基于生物學學科核心素養發展水平的兩種主要評價形式，是教師了解學生學習狀況、反饋教學信息、促進學生學習、提高教學質量的重要手段。教師要充分認識紙筆測驗在教學評價中的重要作用，通過命制、精選、優化能夠反映學生生物學學科核心素養的試卷和習題，在發展學生生物學學科核心素養的同時保證教學成績，實現從“育分”到“育人”的轉變。[17]以2018年全國高考理綜II卷第29題為例，其既考查了學生生命觀念層面的內容（“垂體能夠分泌生長激素和促甲狀腺激素”“生長激素和促甲狀腺激素對于機體的生長發育具有重要作用”等生物學知識和概念），又考查了學生科學思維（“每隔一定時間，測定并記錄兩組大鼠的體重”的統計數據的數理邏輯思維，以及對比、歸納、總結等思維方法），同時也考查了學生的科學探究能力（單一變量的設置、實驗方案的設計能力、實驗結果的分析能力等）。充分說明提高學生成績與生物學學科核心素養培育之間并非矛盾關系，學生的核心素養在一定程度上是能夠通過成績反映出來的。此外，在紙筆測驗的基礎上要注重對學生進行表現性評價。如，將學生的實驗報告、小論文、作業、課堂行為表現、參與熱情和情感體驗等收入“學生成長記錄袋”中，作為衡量學習態度和能力的依據;設計能夠引發學生表現其生物學核心素養的任務情境，對學生活動過程和成果進行任務性評價。[14]

此外，基于生物學學科核心素養的教學評價還應注意：在生命觀念的維度上，淡化對“標準答案”的記憶和背誦，聚焦概念的理解和應用;在科學思維的維度上，注重對學生科學思維方法及其綜合能力的考查與評價;在科學探究的維度上，注重對學生科學探究的方法、探究能力、合作能力、創新能力等的考查與評價;在社會責任的維度上，注重對學生情感、行為等的考查與評價。

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