知识视角下的生物学学科核心素养及其生成

周忆堂 陈晓芳

当前，随着中国学生发展核心素养的学科推进，生物学学科核心素养也成为热点议题。探讨学科核心素养在课堂教学中的落地，有必要厘清知识和素养的内在关系。从“知识本位”到“素养本位”的转变，绝不是非此即彼的钟摆式改革，知识和素养并非二元对立。离开生物学科知识，生物学学科核心素养无异于空中楼阁。如何辨证、科学看待生物学知识？生物学科知识和生物学学科核心素养之间有哪些逻辑关系？外在的生物学知识如何转化成学生内在的生物学学科核心素养？潘洪建教授提出的“知识三维度”理论对于思考这些问题具有积极意义，下面拟采用该理论，对知识视角下的生物学学科核心素养及其生成加以探讨。

1知识三维度理论的基本意蕴

知识具有三重意蕴：知识内容、知识形式与知识旨趣。知识内容是知识构成实质性部分，包括知识的对象与问题、科学概念与原理、学科性质与特点。知识形式是获得知识内容的方法、思想与思维，包括知识的思维方式、检验方式与表达方式。知识旨趣是创生知识内容过程中蕴含的人文情怀和科学精神，知识产生的目标追求与价值取向，以及知识学习的兴趣与情感。知识的三个维度互为支撑、彼此促进。知识内容是基础，是课程教学的核心目标，不存在没有知识的教学和学习活动;知识形式维度的理解有助于知识内容的把握，促进知识内容的学习;而知识旨趣融于知识内容和知识形式，掌握知识旨趣有助于强化学习目标，激发求知热情，有效促进知识内容和知识形式的生成，提升学习效果。

2知识视角下的生物学学科核心素养

三维知识视角下的生物学学科核心素养基于这样一个基本事实，即生物学学科核心素养必须着眼于生物学知识。那么，生物学科知识的三个维度是如何反映学生内在的生物学科素养？它们之间具有哪些内在的关联？课堂知识教学如何发展学生的学科核心素养？

生物学学科核心素养是学生在生物课程知识学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格和关键能力，是学生知识、能力、情感态度和价值观的综合体现，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。

生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。显然，生命观念不等同于知识内容，它更为上位，但其形成又离不开知识内容。生命观念是对生物学概念、规律等知识内容的抽象与概括、提炼与升华。对高中学生来说，要形成基本的生命观念，需要以细胞、新陈代谢、稳态与调节、生态系统、遗传与变异、进化等概念为基础。科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施及对结果的交流和讨论的能力。科学思维和科学探究中涉及的态度、习惯、能力以及思维方法的培养，离不开生物学知识形式的学习，生物学知识形式的学习是转识为知、化知为能的基本途径。掌握生物学科知识探索的过程及其思维方式、检验方式与表达方式，有助于发展学生的思维品质、提升学生解决问题的能力。社会责任是指基于生物学的认识，参与个人和社会事务的讨论，做出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。这里涉及到的态度和价值观，与生物学知识旨趣遥相呼应。知识旨趣是创生知识内容过程中蕴含的人文情怀和科学精神，知识产生的目标追求与价值取向，以及知识学习的兴趣与情感。人文情怀的社会指向就是指胸怀天下，以天下为己任，自然有责任担当;有了科学精神，自然有了实事求是的态度和开拓进取的活力。

基于上述分析，将生物学核心素养分为生命观念、科学思维与科学探究、社会责任三个层面，分别反映着生物学知识内容、形式和旨趣三个维度。生物学学科核心素养与生物学知识之间存在一定对应关系（图1）。

3知识视角下生物学学科核心素养的生成策略

3.1聚焦核心概念，形成合理的学科知识结构

从学生的认知发展逻辑来看，对生命本质的认识，遵循的顺序是：生物学事实_生物学概念_生命的基本认识一生命观念。概念是在具体生物学事实基础上归纳、概括、抽象而成。生命观念又是概念整合提升的结果，同时也是进一步整合概念的线索。概念的学习与整合又依赖思维的在场。由此可见，概念的习得，对学生生命观念的建立、学科思维的发展是多么重要。

在生物學课程中，核心概念包括了对原理、理论等的理解和解释，是生物学科知识的主干。三维知识教学首先要关注学科核心概念的教学，教师需要关注概念的形成过程，引导学生对具体生物学事实进行归纳与分析、抽象与概括，自主构建相应的生物学概念，将生命观念的领悟渗透其中。如“细胞核——遗传的控制中心”这一概念可以通过实证和逻辑的方式达成，教师首先引导学生对教材提供的生物事实资料进行分析，归纳出细胞核的功能，然后从细胞核的结构入手，对细胞核的功能进行逻辑论证，渗透结构和功能相适应的生物学观点。同时，教师要关注核心概念间的联系，只有概念间建立内在的联系，核心概念才能被赋予意义、被真正理解，并抽象形成生命观念。

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》以逻辑线索对“遗传和进化”模块进行知识体系的构建，以“遗传的分子学基础”和“遗传学的细胞学基础”为逻辑起点，来阐明基因的分离规律和自由组合规律的内在必然性;再根据遗传的基本规律进行推理，便可“举例说出变异的类型”及“阐明不同类型变异的机理及意义”;最后，从遗传学出发，讨论进化问题。如果学生学习过程中只停留在概念本身，不能将知识体系化，那必然导致“只见树木，不见森林”，思维得不到发展，观念难以形成。

3.2关注知识的形成过程，发展科学思维

单方面重视知识内容的教学，仅仅追求知识内容的接受和进行过度的技能训练，而忽视知识内容背后的学科思维方式的学习。这样的知识学习是残缺的，不利于全面发展学生的学科核心素养。在教学中，教师不能仅仅停留在特定的生物学概念、规律、理论的本身，更应该去追问这些概念、规律、理论形成的过程及其运用的方法和思维，去追问其蕴含的人文情怀和科学精神。

例如，孟德尔的遗传实验不仅为遗传学的发展奠定了坚实的理论基础，更重要的是为现代遗传学提供了严谨的实验思路和科学的实验方法，凝聚了丰富的逻辑思维，是培养学生学科核心素养的绝好的精彩案例。然而，由于长期应试教育模式的影响，教师对于孟德尔实验的教学，往往只注重于知识的传授，很少从科学观、方法论及科学精神等多方面的挖掘。这导致学生的学习停留在对杂交实验的简单了解和对遗传规律单纯的记忆层面上，而没有领悟实验中深刻蕴含的逻辑思维和科学精神。孟德尔时代的生物学界普遍存在一种融合遗传的观念，可是孟德尔并没有盲从，而是从批判性思维的视角出发，结合自己的实验结果，大胆质疑，提出颗粒遗传观点。从研究方法的角度来看，当时的生物学家大都习惯于培根的归纳法，即在多次观察的基础上归纳出遗传规律。而孟德尔独辟蹊径，首先根据科学实验的结果，经过分析，提出假说，然后通过实验加以证实，即自然科学研究中的常用研究方法——假说演绎。该过程中的假说，也并非胡猜乱想，其中必然蕴含了严谨的逻辑推理，有学者认为，孟德尔很可能通过与原子学说的类比，提出遗传因子假说。在假说的验证阶段，孟德尔又经过严密的演绎推理，根据成功的测交实验结果证实了假说的正确性。除此之外，孟德尔还创立符号体系，用模型来表征概念和推理的过程。从以上分析可以看出，教学过程中复演遗传规律的形成过程，有利于学生发展科学思维，使学生学会运用归纳与概括、演绎和推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律。

3.3开展学科实践活动，感受知识的价值

学科实践是学科知识转为学科核心素养的中介和桥梁。“解题”是最常规的学科实践活动，它能加深对学科知识的理解，并转化为技能技巧。教师不能因为强调素养本位，而因噎废食，走向“题海战术”的另一个极端，忽视知识学习中的及时评价与反馈。当然，“解题”中的问题应该指向学生生物学学科核心素养的发展，是贴近学生实际问题，基于真实情景的问题。日常教学中的“解题”更多的是知识的简单运用，具有较多的模仿性、机械性，要让学生更深层次地理解知识内容、经历知识形式及感受知识旨趣，开展以探究为特点的学科实践活动是有必要的。针对社会或生活中的实际问题，从生物学科视角出發，教师引导学生运用生物学概念、原理、方法，通过探索性实验，经历观察、分析、提出假说、验证假说、与他人合作和交流的整个探究实验过程，在该过程中获得知识智慧，领悟思维方式，感受知识价值，全面提升学科核心素养。

例如，某教师在开展“复习：种群的特征及数量变化——以足球场车前草种群为例”时，创设情境：利用学生熟悉的学校足球场、车前草、升旗仪式等情境吸引学生，动手实验，带领学生对操场上的车前草密度进行调查，让学生亲身体验实验过程;分析数据，让学生学会挖掘处理数据，提出问题;思维碰撞：针对数据中体现的问题展开讨论并做出科学解释。整堂课以学科实践活动为载体，促使学生把所学的知识应用于实际生活中问题的解决上，体会“种群数量变化”这一“书本知识”在现实生活中的应用，感受知识的价值，全面培养学生的学科核心素养。