聚木成林：高中生物學“生命觀念”培育的基本路徑與實踐策略

摘要：生命觀念促進學生對生命本質的認識和理解，有助于科學“三觀”的形成。在高中生物教學中，要以“事實→概念→觀念”為主線，構建概念圖譜，形成單元教學的內在邏輯結構。注重不同觀念的有機融合，突出整體設計的導航作用。要創設結構化情境，問題分層引導，體現真實性、整體性、貫穿性和持續性，厚植概念學習的土壤。在事實的抽象中萌發生命觀念，在概念的關聯中生成生命觀念，在觀念的運用中內化生命觀念。聚木成林，由內化到外顯，確定生命觀念的進階“錨點”，科學命制、檢驗與優化試題。注重生物學學科核心素養間的聯系和跨學科間的滲透，積林成森，最終實現學科育人的本質追求。

關鍵詞：高中生物學;生命觀念;學科育人

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2021）01A-0007-10

生命觀念是生物學學科核心素養的標志和關鍵，是學科育人價值的重要體現。它為人類認識自然界提供了一種新的思維視角和觀念體系，幫助我們克服觀察和實驗的弊端和局限，依循正確的路徑和方向直接透視生命的整體本質，有利于促進學生形成科學的自然觀、世界觀和價值觀。它是貫穿學生一生的學習成果，使得他們“在面對現實生活的實際問題和挑戰時具有更好的解釋力和決策能力”[1]。

從科學的角度分析，生命觀念的形成是一個基于抽象的學習過程（如圖1），其起點是對生物學事實、生命現象及其相互關系或特性的感知和認識。它總是同一個個問題密切相關，在問題得到解釋或者實證的基礎上，通過新、舊情境中的知識互動與遷移，抽取和概括出反映客觀事物一般的、本質的特征，即概念。而當學生腦海中眾多的概念聚合成具有內在關聯、穩定的認知網絡結構時，就提煉、升華成為生命觀念。這種意識、觀念或者思想方法又能夠理解或解釋較大范圍的生物學相關事件和生命現象，進一步豐富觀念形成的基礎，拓展、加深對生命觀念的認識，為觀念達成水平的評價提供錨點。因此，在高中生物學教學中，應以“事實→概念→觀念”為主線，厘清概念分布與內在邏輯關系，整體設計單元教學進程，創設凸顯生命現象及其活動規律的教學情境?？茖W評價與反饋，讓學生深刻地理解生命現象背后的本質，把握概念網絡中的思想內核，在不斷積累中逐步培育生命觀念。

一、概念圖譜：單元整體設計的內在邏輯

生命觀念是生物學核心概念的呈現方式，“具有統領性和抽象性”[2]96，是貫穿本學科不同課程內容的基本骨架和內容組織線索。學習者觀察生命現象或者認識一個事實性知識相對簡單，但要在腦海中建構一個或多個大概念則比較困難。僅憑一兩節課并不能建立完整的生命觀念，它是“一個緩慢、逐漸深化的過程”[2]96，需要師生持續努力，在一個或多個單元的學習中循序漸進地完成。因此，在實施教學前教師要對各個模塊課程的知識結構進行系統化梳理，根據學期（年）教學計劃做好不同單元教學內容的分析和設計。

（一）構建概念圖譜

與學生學習過程中繪制的“概念圖”不同，概念圖譜是教師在開展某一單元教學前，基于課程標準和配套教材，厘清生物學大（核心）概念、重要概念、一般概念在單元中的層級分布、相互關系和邏輯結構，構建形成的“概念關系圖譜”。這是有意識地建立統領概念到觀念的教學線索，找準、優化或者補充支撐概念形成的典型現象和關鍵事實的過程。

例如：“進化與適應觀”主要是通過必修2《遺傳與進化》模塊第2單元的教學來完成，該部分內容以“生物的多樣性和適應性是進化的結果”[3]這一核心概念為主線，由2個彼此相互解釋的重要概念為支撐，其下一般概念之間的關系有并列同步，也有“總分總”的支持關系，其對應的化石分類、同源器官、抗藥性產生等現象和事實可以來源于教材，也可以從研究數據、重要發現等其他資料中補充（如圖2）。

（二）單元整體設計

教師基于學情分析，依據概念圖譜，通過集體備課，要完成單元教學內容的整體設計。其主要項目包括：單元分析、目標制定、內容與計劃、方法和活動、教學資源和評價反饋等方面。單元（課時）目標要從學習者的角度考量，要同教學評價相互匹配和呼應;方法策略要滿足不同層次（類型）學生的需要，注重校本化實施;活動設置要注意有效性，要直接指向教學重難點（見表1）。

反饋 如何衡量和評價學生生命觀念的形成水平？從生命觀念維度測量本單元的學業質量水平需命制什么樣的試題？實驗操作檢核表、課堂行為觀察表、檔案袋等包括哪些內容？除成績外向學生反饋的形式還有哪些？

（三）注重觀念融合

生命觀念的各大觀念群之間是彼此聯系、無法分割的整體，“結構與功能觀”是基礎，“物質與能量觀”和“穩態與調節觀”反映了生命系統的運行機制和基本規律，而“適應與進化觀”則是生命系統運行和發展的必然結果[4]。適應本身的含義就包括結構與功能相適應，反映了生命系統適應外界環境的基本要求。新教材對某一生命觀念（核心概念）的內容組織與呈現，也并不是全部限定在哪一單元或者模塊，而是在不同的模塊（單元）間穿插、滲透。

例如：高中生物學《分子與細胞》[5]中細胞的多樣性與統一性、細胞中的化合物與原始生命的形成等知識內容，都可以與“進化與適應觀”關聯起來?！八猩矬w為什么都共用一套遺傳密碼系統？線粒體和葉綠體的產生同古細菌有什么關系？”等問題也都可以從進化的視角去分析和解釋。因此，在單元設計和具體教學時，要關注各生命觀念的融合，避免割裂地、片面地理解生命觀念?？梢赃x擇在某一教學階段以專題單元的形式，將各個模塊中對應某一生命觀念的全部內容做統一梳理，突破單元之間、模塊之間、必修與選修之間的條塊限制，全面促進生命觀念的形成。

二、結構化情境：生命現象和關鍵事例的真實貫穿

生命觀念的培育關鍵在課堂，要將單元整體設計的思路和目標，在每一節課上全面實施，體現在教學過程的各個主要環節。教學可以從情境創設開始，讓知識重回火熱的思考，再重新回到情境發生時的狀態。針對教學內容，教師可以依據學生已有的知識、經驗，選擇恰當的情境資源，創設凸顯生命現象和關鍵事實的教學情境，這是培育生命觀念的起點。

（一）生命觀念的形成需要結構化情境

觀念的發生需要情境的滋養，在真實的、具有挑戰的學習情境中，學生更能以積極主動的態度關注生命現象，探索生命的奧秘?！盎谇榫车恼n堂教學，有利于引導學生分析問題、解釋問題，從而習得相關的生物學概念、原理，進而領悟生命觀念”[6]?？v觀當今的高中生物課堂教學，無論是使用的教材還是日常的教學過程，其實并不缺少情境創設，但是缺乏培育生命觀念的針對性強、匹配度高，能夠貫穿始終的合適情境?；蛘撸幢阌胸S富的情境資源，也沒有得到充分的挖掘、整合和利用，情境標簽化、碎片化、表面化甚至庸俗化的現象依然存在。情境創設往往只存在教學起點或者某個環節中，最多讓學生產生一種短暫的“代入感”，造成情境無法持續發揮作用。然而，生命觀念的形成需要依托大量的現象和事實，需要不同層級的概念構成網絡作為支撐，單一的、孤立的教學情境顯然無法滿足這一需要。因此，基于觀念的教學首先要實現從片段導入式的情境設計，向整體任務型真實情境的轉變，需要將多種情境資源連接成結構化的問題情境。除了情境主體、情境資源、情境空間、情境時間[7]等基本要素要完整之外，結構化情境更強調以某一條或幾條生命觀念為起點，從目標設定到創設情境再到教學反饋，必須主線明晰、層次分明、思路明確。每個單元的計劃安排，每個課時的導入、課中、收尾環節，其情境創設要整體考慮，以概念間的邏輯結構為索引，在多個情境間建立統攝、包含、交叉等多種形式的聯系。

（二）創設結構化情境的策略

結構化情境設置要堅持問題引導，體現真實性、整體性、貫穿性和持續性。

第一，選取的情境資源要真實、有效，且具有典型性和代表性，能夠喚醒學生的學習意愿，連接舊有經驗，激活認知結構?？梢允悄切┰谔骄炕顒又杏^察到的典型生命現象，具有代表性的科學研究過程，也可以是生物科學史上的關鍵事例?！凹幢闶蔷哂刑摂M性質的情境，也應該是來自真實世界又高于一般生活的抽象?！盵8]教師要充分利用教材中的真實情境資源。如人教版普通高中教科書《生物學》每一章的首頁導語，每一節的問題探討、思考討論、思維訓練等欄目都提供了真實、豐富的素材資料。此外，根據生命觀念教學的需要，也可以適度引入一些教材之外的“科學新發現、社會聚焦、生活事例”等等。

第二，要從整體的角度創設持續貫穿教學過程的情境。結構化情境要與課程標準、教學目標、教學評價等環節相匹配，用不同的情境串聯某一內容、某一階段的整體學習進程。要做到首尾呼應、情境互聯、引起情感共鳴，持續牽引學生的思維活動在張弛有度中跌宕起伏。

第三，基于情境，設置指向生命觀念的情境活動，設計難度適宜的引導性問題串。要將教學內容活動化、活動問題化、問題層次化，不斷激發學生在理解和反思具體的事實和概念過程中所迸發的生物學思維，使他們在解決問題的過程中，建立起與現實世界的互動聯系，真正實現觀念的生成性、現實性和個人性，達成學生個體知識的意義建構。

（三）結構化情境的實踐案例

“蛋白質”單元的教學內容豐富，物質與能量觀、結構與功能觀、穩態與平衡觀和進化與適應觀等生命觀念均有體現。從它們對應的教學目標出發，可以從教材、科學發現、社會熱點、常見器材等方面篩選情境資源，針對重要概念安排模型制作、實驗探究、分組討論等多種任務型活動。教師可以分層設計系列問題，從新課導入、重難點突破到課堂小結，讓情境貫穿整個教學進程，持續發揮作用。不同的情境活動可以在不同課時單獨安排，也可以在同一課時分組并列進行;可以在同一課時的不同階段或不同課時中分步開展，也可以在專題復習中組合使用（見表2）。需要說明的是，表2中的情境并不能建構完整的生命觀念，它還需要不同模塊情境間的相互配合和印證，需要經歷整個中學階段生物學課程的學習。

三、從萌發到內化：生命觀念形成的兩次飛躍

結構化情境的創設為生命觀念的形成提供了豐厚的土壤，為師生、生生間的有效交流提供了廣闊場域。豐富而又真實的情境資源，將創設認知沖突，激活學生思維，促進一粒粒概念的種子在他們的腦海中萌芽生根。多樣化的情境活動，將充分調動學生的主體能動性，推動他們由表及里，由此及彼，逐漸形成不同的概念，尋找它們之間的內在關聯。在回歸生活世界的實踐活動中，生命觀念在現實問題的解釋和探究中不斷內化和發展，最終實現認識過程的兩次飛躍。

（一）在事實的抽象中萌發生命觀念

形成并理解概念是建立生命觀念的前提和基礎?！坝袠洳庞辛?，獨木不成林”，只有深入理解其內涵和外延，才能建立起觀念形成的支點，才有可能在概念之間建立意義聯系，形成概念之林。那么，怎樣才能形成概念，并且真正理解呢？它必須以學生容易接受的典型現象和關鍵事實為原點，以圍繞某個主題展開比較與類比、抽象與概括、分析與綜合等一系列科學思維活動為支撐。因此，在課堂教學中，教師要事先對細碎的、具體的生命現象和豐富的生物學事例進行分類和加工。根據教學目標，有針對性地呈現，引導學生從中抽取、概括出它們共同的方面、本質屬性與關系，形成具體的概念（理解）?？梢栽诓煌恼n型中分類呈現，也可在教學過程的不同階段集中呈現。要針對某一主題，結合問題情境，讓學生在實驗觀察、現象分析、同伴互學、匯報展示等參與性的學習活動中，積極思維，逐步探尋事物的本質，產生生命觀念的萌芽。

例如：在教授“生長素在調節植物生長時表現出兩重性”時，為促進學生對“兩重性”這一概念的理解，可以集中呈現頂端優勢、根的向地性等實例，引導學生分析歸納;在開展“探究NAA對扦插枝條生根的作用”實驗過程中，安排學生對不同NAA濃度條件下枝條的生根結果進行觀察、統計、比較和分析，從而深入理解“兩重性”的內涵。此外，教師還要關注學生對這一概念的已有認知和“前概念”，尤其是那些有悖于科學原理的錯誤解釋，如生產者、呼吸作用、糖、雜交、捕食、微生物等等，要幫助他們建立科學概念，清除誤區，并且正確表述。

（二）在概念的關聯中生成生命觀念

以理解為目的的生物學概念教學，能夠讓學生對一般概念有著比較深入的認識，但這并不意味著他們就能理解生命的本質了，他們往往是“只見樹木，不見森林”[9]。只有讓學生用更高的視角，深刻認識并形成概念之間的內在聯系，他們才能真正建立生命觀念。因此，隨著學習的不斷深入，教師需要以某一生命觀念的內在邏輯結構為索引，用聯結概念間廣泛聯系的系列分層問題，引導學生通過資料分析、頭腦風暴、交流共享等途徑，明確概念之間存在的關系有哪些，關系節點在哪里。還需要梳理知識間的“縱橫”聯系，可以是初高中內容銜接基礎上的概念拓展和建構，也可以是某一模塊（ 單元） 新舊概念之間的鏈接。然后，讓學生運用思維導圖、表格、概念圖等形式將這些節點和關系聯結成一定的組織結構，在概念關系思維模型的表征中，凝結核心概念，生成生命觀念。

例如：蛋白質教學中的“結構與功能觀”，可以先確立這一生命觀念的生長點——“結構與功能相適應”，然后梳理其所包含和對應的相關概念和關鍵事例。如：氨基酸、多肽鏈、蛋白質、結構多樣性的諸多原因、功能多樣性的舉例等等，以此形成支撐。接著要將事實和概念進行整合，在它們之間做提煉、找關聯，把零碎的、分散的事實、概念整合、連接起來，形成具有內容層級性和知識邏輯性的知識網絡或概念體系（如圖3），這樣“其上下位的關系，以及關鍵事實的發展脈絡一目了然，生命觀念也將逐漸變得清晰”[10]。

（三）在觀念的運用中內化生命觀念

課堂上生成的生命觀念起初只是一種感受或者經歷，只有進一步得到認同和領悟，才能真正轉化為學生自己的意識、觀念和方法。這需要學生在看、聽、思、說的基礎上，進一步探索，積極實踐，在不同類型問題的解決中逐步同化和順應。學生不僅是在課堂上針對某一問題進行討論，或是完成作業和練習，更要面對真實情境的“真問題”，嘗試運用生命觀念去解釋身邊的生命現象，解決生產生活中的實際問題。

例如：運用“進化與適應觀”去解釋長期使用單一殺蟲劑會產生抗藥性的原因，去解釋國寶大熊貓為什么在建立自然保護區之后物種還在退化;運用“物質和能量觀”去思考農業生產中的種植、儲存、運輸等方面的現實問題;運用“穩態和平衡觀”制作生態系統模型，并提出維持生態系統穩定性的主要方法。也可以組織研究性學習小組運用STEM理念，綜合數學、技術、科學、工程學和系統學等知識，嘗試設計生態效益和經濟效益雙贏的生態休閑農場解決方案等。此外，將多種生命觀念與實驗探究相結合也是促進生命內化的有效途徑。例如：可以引導學生運用“結構和功能觀”和“物質和能量觀”，結合“質膜的選擇透過性”“質壁分離和復原”“光合作用”等多個概念，利用新鮮蠶豆葉、pH試劑、Kcl溶液、Nacl溶液、顯微鏡等器材，設計實驗“探究光照（H+、K+）對氣孔開閉”的影響。讓他們在分析實驗結果的基礎上，聯系概念原理，探討在大田種植中的有效生產方式，如：合理密植、施肥、控制適宜的光照等等。

四、進階錨點：科學命制試題的坐標指南

生命觀念的內化是學生個體認知體系的自我建構過程，其效果需要將內在的個體意識轉化為外在的實踐行為才能顯現，需要一定的標準才能衡量評價。這種外化的過程與課堂上的問題解決、方案設計、實驗探究等活動相比，更關注過程性，強調個體的獨立思考，倡導多元評價，方式多樣。教師要在成長檔案記錄 、課堂行為觀察、實驗操作檢核的同時，充分發揮“紙筆評價”在生命觀念培育中的導向、診斷、激勵、反饋等多方面的作用。

（一）明晰關鍵特征，建立命題框架

建立命題框架是有效引發學生在測試中預期行為表現的前提，其主要以課程標準中的相關要求為依據，創設不同復雜程度的問題情境，梳理模塊（單元）中的相關教學內容，參照“概念圖譜”，明確它們之間的內在關系，明晰關鍵行為的外顯表現，據此確定學科內容的考查范圍和形式，并通過觀察測量等手段，對學生的生命觀念水平做出合理的評價（如圖4）。在此基礎上，可以用雙向細目表的形式建立生命觀念素養水平和考查內容之間的關聯。

不同水平的核心素養在廣度和深度上蘊含著學習進階的不同表現，其關鍵特征就是水平進階的“錨點”[11]，它為生命觀念的測評提供了重要坐標。這就要求教師在試題命制時，要對生命觀念的素養進階水平進行分析，其主要依據為課程標準中的內容要求、素養水平和學業質量水平。學科概念群主要是指教材與課程標準相對應的生物學大概念、重要概念、一般概念等主干知識。

例如：“結構與功能觀”在《分子與細胞》模塊中對應的概念群有“細胞結構、被動運輸、主動運輸、選擇透過性”等等，它們是檢測生命觀念水平的依托。學生在情境中解決問題時，必然要提取、整合和運用這些概念，而這正是生命觀念內化的體現。并且，這種內化需要提取出一些外顯的“關鍵行為表現”，使其可觀察和可測量。就紙筆測試而言，學生的關鍵行為表現就是測量的主要指標和要素，它表現在解題的過程步驟及其最終形成的答案之中。

（二）分層設置情境，精當設計問題

這里的情境即“問題情境”，是命題考查的載體，指的是以真實問題為背景，以問題或任務為中心構成的活動場域。它與教學過程中創設的情境有相似之處，不同的是，紙筆測試命題的情境以及在情境中所進行的解決問題或完成任務的活動，都是通過文字與符號描述的方式，即紙筆形式進行建構的。對于問題背景的描述方式多樣，可以聯系日常生活以及生產實踐，創設“生活實踐情境”，考查學生運用生命觀念解釋生活中的現象、解決生產實踐中的問題的能力。也可以用源自真實研究過程或實際探索過程的資料，創設“學習探索情境”，考查學生運用創新的思維方式解決問題的能力[12]。情境資源所提供的信息要符合學生的認識水平，素材來源要真實、可靠，可以與學生經歷過的材料有類似性但并不相同，也可以是全新的材料。如果要以教材外的生物學實驗為背景，則要特別注意所給實驗條件的簡約性、結果數據的科學性和實驗的可重復性，不能簡單、草率地拼湊不同科技論文中的實驗信息[13]。

在試題命制中，關注各個進階水平的行為表現是試題區分度的關鍵。因此，在設計情境活動時，要根據生命觀念的不同水平，基于“進階錨點”，分層描述不同層次的問題。可以是簡單的情境活動，它需要啟動的是單一的認知活動，即面對問題時只需調動某一個或幾個一般概念便可解決。這類問題測評出的是學生基本的知識和能力水平。也可以設計復雜的情境活動，它涉及復雜的認知活動，主要考查學生綜合運用核心概念應對復雜問題的水平，通常以非選擇題的形式出現。在具體設問時，其行為動詞要與命題框架中的“關鍵行為表現”相一致，與問題背景的內容和材料相匹配，表述的語言要清晰、明確。如果在一道大題中設計了多個子問題（集群）用來考查不同水平的生命觀念，則還要考慮各小題之間的邏輯關系，可以是每個小題對應不同的背景，也可以針對同一個背景設計不同層次的問題。問題設計完成之后，還要有對應的評分標準，包括試題答案描述、試題評分情況說明等。

（三）倡導集體研磨，加強檢驗優化

試題基本成型之后，集體研討和打磨是不可或缺的環節。可以邀請幾位同行將試題提前先做一遍，對照命題框架和雙向細目表對試題難度進行預測，并就試題的針對性、科學性、邏輯性和新穎性進行評判，對語言描述、文字及標點進行推敲和完善，還可就題材設問與答案之間的匹配度以及學生可能出現的回答進行討論并給出參考答案。如果條件允許，也可以通過定性的專家咨詢法評判試題質量，檢驗試題的內容效度，并根據專家意見進一步修改和優化試題。將優化后的試題進行實際測試，利用Rasch模型對測試數據結果進行定量分析，最終得到可靠的情境化試題[14]。

需要強調的是，在生物學學科核心素養中，生命觀念不是孤立的存在，它與科學思維、科學探究和社會責任之間相互交融，“是彼此關聯的立體結構”[15]。因此，在開展單元（模塊）設計、教學實施、教學評價等活動時，應該通盤考慮、整體設計，運用綜合思維，將必備品格和關鍵能力放到生命觀念的形成和科學探究的過程之中去關注和實施。此外，還要注意學科之間的銜接，在學科交叉中關注跨學科概念，建立對自然界的整體認識。注意科學素養和人文素養的滲透融合，將生命觀念的培育落實到每一次課堂教學過程之中，聚木成林，積林成森，根脈綿延，最終實現學科育人的本質追求。

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責任編輯：顏瑩