核心素養(yǎng)導(dǎo)向下生物科學(xué)師范生“科學(xué)思維”培養(yǎng)現(xiàn)狀和提升策略研究

黃湘茹 范麗仙 蔣 丹 許 波

（云南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 云南昆明 650500）

1 引言

為了全面深化課程改革，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，2014年教育部對(duì)研究制定各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系提出了明確要求。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《高中課標(biāo)》）首次以核心素養(yǎng)作為課程宗旨，將科學(xué)思維規(guī)定為生物學(xué)學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一。2020年5月，教育部頒布的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確指出，“理學(xué)類專業(yè)課程，要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感”。2022年4月頒布的《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《初中課標(biāo)》）同樣也將科學(xué)思維納入初中生物學(xué)課程的核心素養(yǎng)。

科學(xué)思維是學(xué)生對(duì)感性材料進(jìn)行加工處理的有目的的思維活動(dòng)，也是學(xué)生在認(rèn)識(shí)世界和解決問(wèn)題時(shí)的一套思維方法和推理過(guò)程。發(fā)展科學(xué)思維是培育科學(xué)精神的重要途徑。教師在生物學(xué)科不同學(xué)段培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，不僅能夠全面落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)和核心素養(yǎng)的基本宗旨，也能充分發(fā)揮生物學(xué)課程的育人價(jià)值，培養(yǎng)全面發(fā)展的人。生物科學(xué)師范專業(yè)以培養(yǎng)中學(xué)生物學(xué)教師為主要目標(biāo)，因此生物科學(xué)本科師范生科學(xué)思維的培養(yǎng)至關(guān)重要。

下文以中學(xué)生物學(xué)核心素養(yǎng)的科學(xué)思維為導(dǎo)向，通過(guò)分析現(xiàn)行的生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、生物學(xué)教材和生物科學(xué)師范專業(yè)開(kāi)設(shè)課程，探討高等師范院校現(xiàn)行培養(yǎng)模式下，生物科學(xué)師范專業(yè)學(xué)生的科學(xué)思維與從教后落實(shí)中學(xué)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的適切度，為高等師范院校的教學(xué)改革和師范生科學(xué)思維的培養(yǎng)提供參考。

2 中學(xué)生物學(xué)核心素養(yǎng)“科學(xué)思維”的分析

2.1 《初中課標(biāo)》關(guān)于“科學(xué)思維”內(nèi)容分析

《初中課標(biāo)》緊跟課程改革的步伐，將從前的“知識(shí)、能力、情感態(tài)度價(jià)值觀”三維課程目標(biāo)更新為以核心素養(yǎng)為中心的課程目標(biāo)，并將科學(xué)思維列為義務(wù)教育生物學(xué)課程所要培養(yǎng)的四大核心素養(yǎng)之一，反映了生物學(xué)科的自然科學(xué)本質(zhì)和生物學(xué)課程的育人價(jià)值。《初中課標(biāo)》對(duì)于科學(xué)思維的定義可以簡(jiǎn)單概述為學(xué)生對(duì)于事物進(jìn)行思考和分析、批判與質(zhì)疑，甚至提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力與品格，要求學(xué)生通過(guò)生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)后能夠初步掌握比較和分類、歸納和演繹、分析與綜合、建模等科學(xué)思維方法，同時(shí)具備一定的科學(xué)思維習(xí)慣和能力，能夠參與探討生物學(xué)問(wèn)題和社會(huì)科學(xué)性議題。此外，《初中課標(biāo)》在闡述核心素養(yǎng)時(shí)，還引入了教育領(lǐng)域的相關(guān)研究成果，將中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)中的科學(xué)精神與生物學(xué)課程核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維聯(lián)系起來(lái)，并闡述了兩者的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 《高中課標(biāo)》關(guān)于“科學(xué)思維”內(nèi)容分析

《高中課標(biāo)》將“科學(xué)思維”定義為：尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。科學(xué)思維充分體現(xiàn)了高中生物學(xué)課程作為自然科學(xué)課程的學(xué)科特點(diǎn)和育人屬性。根據(jù)《高中課標(biāo)》的描述，學(xué)生要在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，最終形成科學(xué)思維的習(xí)慣，能夠?qū)ι飳W(xué)議題進(jìn)行思考和論證。《高中課標(biāo)》所要求的科學(xué)思維方法是義務(wù)教育階段基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展，包括歸納與概括，演繹與推理，模型與建模，還引入了批判性思維和創(chuàng)新性思維。同時(shí)，《高中課標(biāo)》對(duì)科學(xué)思維的培養(yǎng)提出了更高層次的要求，對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)水平進(jìn)行了描述，將科學(xué)思維劃分為逐級(jí)遞進(jìn)、相互聯(lián)系的四個(gè)水平。

2.3 生物學(xué)教材關(guān)于“科學(xué)思維”內(nèi)容分析（以普通高中教材為例）

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)思維的學(xué)業(yè)要求貫穿2019年人教版普通高中生物學(xué)的五本教材，教材涉及的“科學(xué)思維”方法主要包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維和創(chuàng)造性思維等（表1）。

表1 科學(xué)思維相關(guān)的主要高中生物教學(xué)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)教材內(nèi)容的梳理可知，科學(xué)思維作為一種思維習(xí)慣和認(rèn)知方式，在高中生物學(xué)教材中主要以“正文”“思考·討論”和“生物科學(xué)史話”3種內(nèi)容形式落實(shí)呈現(xiàn)。必修課程作為發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，在科學(xué)思維的培養(yǎng)與訓(xùn)練中占比較大，發(fā)揮著不可替代的作用；選擇性必修中有關(guān)科學(xué)思維的內(nèi)容篇幅較少，主要以呈現(xiàn)生物科學(xué)史為主。《高中課標(biāo)》中所要求的科學(xué)思維方法在教材中都有所體現(xiàn)，且類型多樣，對(duì)中學(xué)生物教師的學(xué)科素養(yǎng)和教學(xué)水平提出了更高要求。

3 生物科學(xué)（師范）專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

下文以云南師范大學(xué)2019版生物科學(xué)師范專業(yè)的培養(yǎng)方案為例，分析探討生物科學(xué)師范專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)現(xiàn)狀。表2呈現(xiàn)了云南師范大學(xué)2019版生物科學(xué)師范生學(xué)科專業(yè)教育課程計(jì)劃表。

表2 生物科學(xué)師范生學(xué)科專業(yè)教育課程計(jì)劃表（以云南師范大學(xué)2019版培養(yǎng)方案為例）

3.1 課程設(shè)置

生物科學(xué)本科生的專業(yè)課程主要包括必修課程和選修課程兩大部分，其中必修課程的設(shè)置主要針對(duì)生物學(xué)的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，分為學(xué)科基礎(chǔ)課程和專業(yè)核心課程，總體的課程安排較為合理，能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)專業(yè)知識(shí)的需求，同時(shí)開(kāi)設(shè)的專業(yè)課程覆蓋了中學(xué)生物學(xué)教科書(shū)的絕大部分內(nèi)容，培養(yǎng)了生物科學(xué)師范生的學(xué)科知識(shí)素養(yǎng)。在選修課程的安排上，在《人體組織解剖學(xué)》等生物學(xué)分支學(xué)科課程的基礎(chǔ)上，還特別開(kāi)設(shè)生命科學(xué)進(jìn)展的相關(guān)講座，使學(xué)生在了解生物學(xué)科的前沿動(dòng)態(tài)，不斷豐富自身知識(shí)體系的同時(shí)，學(xué)習(xí)相關(guān)的生物科學(xué)史內(nèi)容，在一定程度上有助于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

3.2 授課方式

大多數(shù)理論課程只開(kāi)設(shè)一學(xué)期，因此教師需要在有限的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。一些理論課程難度較大，學(xué)生理解起來(lái)具有一定困難，教師大多數(shù)時(shí)間都是采用傳統(tǒng)的講授方式將重要內(nèi)容傳遞給學(xué)生。在講授式的課堂中，學(xué)生由于參與度不高，只是一味地接收知識(shí)，無(wú)法達(dá)到思維訓(xùn)練的目的。必修課程和部分選修課程都設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課，并且采用分組授課的形式，上課人數(shù)一般不超過(guò)30人，一定程度上保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要和學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)。但實(shí)驗(yàn)課的課題以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)為主，且部分實(shí)驗(yàn)課的終結(jié)性考核仍然以實(shí)驗(yàn)理論為主要考核內(nèi)容，因此師范生的實(shí)驗(yàn)操作和解決問(wèn)題的能力不足。

3.3 學(xué)時(shí)安排

學(xué)科專業(yè)課程共計(jì)970個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論課程共582個(gè)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程共388個(gè)課時(shí)。大部分課程周課時(shí)都為3課時(shí)，由于生物化學(xué)、遺傳學(xué)等課程難度較大，將每周課時(shí)分別延長(zhǎng)至5課時(shí)和4課時(shí)。對(duì)于植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)課程，由于教材知識(shí)繁雜，內(nèi)容較多，因此分為上、下兩學(xué)期開(kāi)設(shè)，基本保證了授課時(shí)長(zhǎng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的周課時(shí)較短，一周僅安排2課時(shí)，而一些探究性實(shí)驗(yàn)等步驟較為復(fù)雜，需要學(xué)生動(dòng)手操作并動(dòng)腦思考，所需時(shí)長(zhǎng)難以滿足。因此，學(xué)生缺乏充足時(shí)間在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中完成現(xiàn)象的觀察、數(shù)據(jù)的收集及外部信息的加工處理，難以達(dá)到提高科學(xué)思維能力的目的。

4 高等師范院校關(guān)于培養(yǎng)生物師范生科學(xué)思維的建議

生物師范生擁有雙重身份，既是高校中學(xué)習(xí)生物專業(yè)知識(shí)和學(xué)科教學(xué)能力的學(xué)生，又是未來(lái)承擔(dān)生物學(xué)課程教學(xué)的老師。課程改革對(duì)準(zhǔn)生物學(xué)教師的素質(zhì)提出了更高要求。為了培養(yǎng)新型高質(zhì)量教育人才，高等師范院校對(duì)生物師范生科學(xué)思維的培養(yǎng)在原有基礎(chǔ)上仍需加強(qiáng)，應(yīng)從調(diào)整傳統(tǒng)的師范生培養(yǎng)模式入手，優(yōu)化課程體系、加強(qiáng)教學(xué)改革，構(gòu)建新型課堂，更好滿足新課程改革背景下對(duì)生物學(xué)科教師的新要求。

4.1 發(fā)掘課程育人價(jià)值

重視課程思政，尤其是“科學(xué)精神”這一維度。科學(xué)精神的主要特征包括堅(jiān)持理想信念、把握實(shí)證方法、秉承批判態(tài)度和遵循試錯(cuò)模式。因此，生物科學(xué)本科課程應(yīng)深挖課程蘊(yùn)含的育人價(jià)值，加強(qiáng)各學(xué)科課程科學(xué)史的教學(xué)，從科學(xué)史入手，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)家的科研堅(jiān)守以及解決問(wèn)題的思路和方法。同時(shí)，還要發(fā)揮高中生物學(xué)教材的育人作用，在學(xué)習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn)與教材分析的基礎(chǔ)上，由教師帶領(lǐng)學(xué)生深入學(xué)習(xí)教材中的科學(xué)故事，特別是書(shū)中的“科學(xué)家訪談”和“生物科學(xué)史話”欄目，將課程思政滲透到教學(xué)全過(guò)程，從而樹(shù)立師范生的科學(xué)精神，為師范生在今后教學(xué)中更好落實(shí)高中生科學(xué)思維奠定基礎(chǔ)。

4.2 建立“思維導(dǎo)向型”課堂

師范院校首先應(yīng)該完善培養(yǎng)方案，重視對(duì)師范生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，將落實(shí)科學(xué)思維的要求融入人才培養(yǎng)目標(biāo)中；其次，設(shè)置包括基礎(chǔ)知識(shí)、思維發(fā)展、責(zé)任培養(yǎng)等多維度的課程教學(xué)目標(biāo)；同時(shí)，不斷創(chuàng)新和實(shí)踐課堂教學(xué)新模式，提高學(xué)生的課堂參與度和思維活躍度，同時(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)方法和策略，開(kāi)展一些自主和探究學(xué)習(xí)活動(dòng)。此外，在課程的過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)適當(dāng)引入開(kāi)放性題目，如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題探究，由學(xué)生自主或者合作完成，完善課后答疑環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)課堂上的重難點(diǎn)知識(shí)，形成完整的思維過(guò)程。

4.3 轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生的科學(xué)思維得以深入發(fā)展。師范院校應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)，改進(jìn)教學(xué)模式，合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)間，可以利用周末等空余時(shí)段安排學(xué)生分組進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的連續(xù)性，同時(shí)向?qū)W生開(kāi)放部分實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生都有機(jī)會(huì)動(dòng)手操作，提高實(shí)驗(yàn)基本技能，培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力。其次，應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在已有的驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加探究性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，由學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)方案、尋找答案和解決方法，并在探究過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生深入思考，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。