探究实践——义教生物学课程标准新走向_孙阳青.pdf

探究实践 义教生物学课程标准新走向孙阳青向玉蓉谢群*(浙江师范大学教师教育学院金华321000)摘要“探究”与“实践”是生物学教学中重要的教育教学行为，也是 义务教育生物学课程标准(2022 年版)所明确规定的学习目标与学习方法。本文在分析新课标推出背景的基础上，解读了新课标为使探究实践的目标更明确、落实更有力而作出的一系列改变。研究发现，新课标在结合生物学概念与探究实践、赋予学生真正参与科学探究的机会及打破学科壁垒方面有所突破。本文旨在为生物学教师更好地顺应教学改革并落实新课标探究实践要求提供教学参考。关键词探究实践科学探究课程标准初中生物学2022 年 4 月，教育部印发了义务教育生物学课程标准(2022 年版)(以下简称“新课标”)1。虽然早在 义务教育生物学课程标准(2011 年版)(以下简称“旧课标”)中就已明确了“科学探究”在生物学教学中的重要性2，但新课标进一步提出了“探究实践”的概念。本文分析了新课标提出“探究实践”的背景，解读了新课标在“探究实践”方面做出的一系列改变，以期为一线生物学教师更好地顺应教学改革、落实新课标探究实践要求提供参考。1探究实践的修订背景旧课标将“科学探究”列为课程内容的 10 个一级主题之首，并详细阐述了学生学习过程中所要达成的对科学探究的理解以及所要形成的 6 项科学探究能力，为引导和推动生物学教学中的探究与实践奠定了基础。然而，随着课程改革的深入发展，旧课标在科学探究的实施过程中出现了一些问题。首先是“知”与“行”脱节的问题。旧课标中的科学探究独立于科学知识存在，学生无法通过这类探究认识到科学实践在发展科学知识中的基本作用，更难以由此发展生物学核心素养3。其次是学生缺乏真正参与科学探究机会的问题。虽然旧课标指出“教师应该提供更多的机会让学生亲自参与和实践”，但同时却将科学探究简化为“提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论以及表达交流”的一系列“科学方法”，使得学生在课堂科学探究中只是通过套用程式化的探究方法来得出一个不可避免的结论，而并没有成为知识生产与迭代的真正参与者4。最后是学科间知识缺乏联系的问题。旧课标重视知识的纵深发展，使得学科间愈加分化。然而现代社会科学与技术的发展呈现出综合化、复杂化趋势，很多科技创新与突破都建立在多学科交叉融合的基础上。因此仅具备单一学科素养的学生缺乏可持续发展能力，时代呼吁着跨学科人才的出现3。综上，课程标准对“探究实践”的修订很有必要。2探究实践的特点新课标的一个重大变动是将原先独立的科学探究主题分解到其余六大学习主题中，实现了生物学内容体系的贯穿与融通。但不变的是，新课标同样凸显了探究在生物学教学中的意义，明确指出“义务教育生物学课程注重探究和实践”，并将“探究实践”作为生物学核心素养内涵之一。所谓“探究实践”，是囊括了“科学探究”与“跨学科实践”的增强版本。此外，为了和发展中，学科知识逻辑存在纵向发展和横向联系，教学内容组织需要遵循一定的逻辑关系;另一方面学生的认知也是处在动态的发展过程中，认知逻辑起点则是学生原有的认知基础、已有经验和情感状态，而学习的认知难度、学业目标和学习进阶则需要定位在学生的“最近发展区”。基于境脉学习的教学设计需要以知识逻辑、认知逻辑为基础，但是不再满足于知识的逻辑性、认知的发展性和教学的系统性，而是追求有效教学境脉下协调发展具身认知、理性逻辑的有序教学组织。主要参考文献1 吴刚 论中国情境教育的发展及其理论意涵J 教育研究，2018，462(7):31402 汪纪苗，王淼淼，任雪明“境脉”视角下的化学教学实践与思考J 中学化学教学参考，2017(13):15173 王香云 基于境脉的混合式教学研究与探索J 太原大学教育学院学报，2015，33(2):93954 郑燕林，李卢一，王以宁“网络学习境脉”的概念模型J 中国电化教育，2007(8):17215 卢媛 中学生物学教科书中遗传学内容的百年变迁特点J 生物学教学，2019，44(4):13156 安代红，谷玺章，尹雅菲 对初中学生生物学前概念的调查研究J 生物学通报，2017，52(3):22247 吴忠良，张豪锋 以学习者为中心的学习环境理论分析研究J 新乡师范高等专科学校学报，2004，18(5):85878 宋岭，张华 具身化课程的核心特征及其故事性建构J 课程教材教法，2019，39(2):37439 彭文波，刘电芝 学习科学研究对课程设计与教学的启示J 课程教材教法，2019，39(1):1825 11生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期使探究实践的目标更明确、落实更有力，新课标发生了以下变化。2 1知行合一，助力于核心素养的达成新课标具有将生物学概念与探究实践充分结合的愿景。在新课标中，每个学习主题都由内容要求、学业要求和教学提示三部分组成。其中“内容要求”包含了以大概念、重要概念和次位概念的形式呈现的概念体系。而“教学提示”中的“学习活动建议”部分则包含了由实验探究活动、调查与交流活动和项目式学习活动组成的活动体系。值得注意的是，概念体系与活动体系并非相互独立的体系。一方面，活动体系的设置需要以概念知识为背景。探究实践不同于可独立应用的领域通用技能，需要结合具体的生物学概念性知识，使学生在调查、交流和解决相关问题的背景中掌握探究实践的一般方法，并认可探究实践是获得新知的重要途径。另一方面，活动体系为概念的构建、迁移以及应用提供场所。学生通过将内容知识应用于具体的探究实践，在相关知识被提出、证明、交流、评估并最终合法化的一系列过程中逐步加深对概念的理解。其中，一部分探究实践活动可以直接与概念性知识教学相结合，成为概念学习的一个环节，例如“实验探究活动”中的“观察不同类群的动植物，认识其主要特征”。另一部分探究实践活动则需要结合整个学习主题进行大单元学习，利用课内外时间予以落实，例如“项目式学习活动”中的“调查当地具有重要经济价值的生物资源，提出保护和开发利用的建议，撰写调研报告”。此外，概念与实践的整合在“教学策略建议”中得到了明确的表述，例如，“通过模型或实物展示、材料分析、探究实验等活动形式(指向实践)，引导学生识别和推断人体各系统相应结构的功能，帮助其初步形成结构与功能相适应的观念(指向概念)”。这类“教学策略建议”的设置为教师落实探究实践提供了指导，使实践活动更具可操作性。此外，生物学概念与探究实践共同助力于生物学核心素养的达成(图 1)。核心素养是在解决问题的过程中逐步形成的。通过让学生参与探究实践，并在教授科学的同时将生物学大概念与探究实践相结合，进图 1科学概念、探究实践及核心素养之间的关系而发展学生的生物学核心素养。而核心素养的水平是在学生解决问题的过程中呈现出来的。因此，“学业要求”部分对学生在学完相应学习主题后的核心素养表现提出具体要求。例如，“运用控制变量的方法，设计简单的实验(体现“探究实践”)，探究单细胞生物的运动或趋性(体现“生命观念”)。”2 2动手动脑，回归学生的主体性新课标明确指出学生学习的过程是主动参与的过程。这不仅要求学生能够“动手操纵设备”，更要能够“动脑操纵思想”5。新课标为使学生成为知识构建中积极的认知代理人与探究实践中主动的参与者做出了以下努力:2 2 1将学生的先验知识作为学习资源探究实践是一种输入输出的机制，需要在探究者输入知识、文化和经验的基础上，根据具体探究情境灵活地结合不同的科学实践(观察、建模、实验、模拟等)，不断产生新知识并发展技能6。然而，过去学校的科学探究往往低估了学生的先验知识，甚至将先验知识等同于阻碍学习的“误解”，在无输入的基础上为了传达所谓的可概括和可转移的技能而进行探究。新课标纠正了这一误区:在“教学策略建议”中，常见诸如“结合学生的生活经验”“针对学生的年龄特点创设学习情境”一类的表述，将探究实践与学生过去在学习与生活中积累的知识和技能联系起来。这不仅可以使学生意识到探究实践与他们的日常生活相关，从而激发兴趣和动力，还可以使学生在将先验知识嵌入到新知识产生的迭代循环过程中，意识到他们作为知识构建者的科学身份。2 2 2构建真实的情境为调动学生探究实践的积极性，需要让学生意识到通过探究实践能够解决问题或是有助于他们的学习。这就要求构建对学生有用的知识。然而，学校的科学探究往往陷入构建有意义的知识与发展正确的规范知识的矛盾之中6。为此，新课标明确强调应选择恰当的真实情境，设计学习任务，为学生有意义的知识构建创造环境。具体来说，新课标在“教学提示”部分新增了情境素材建议，精心挑选了与生命健康、环境保护、生物工程技术等真实的生物学问题情境。情境的设置既传承了中国古代科学智慧，又紧跟时事、与时俱进，起到立德树人的作用。例如，在“人体生理与健康”学习主题下的情境素材既包含“我国古代传染病预防与治疗方面的成就，如东晋葛洪的 肘后救卒方、唐代孙思邈的千金方 中关于传染病治疗的描述”，又包含“全球新型冠状病毒疫情和防疫材料，我国在抗疫中的成就和经验”。此外，新课标设计了各类“项目式学习活动”，需要学生在真实语境中运用生物学知识与技能解释现象，并通过合理决策解决问题。这类活动的设置重视学生的内容知识和科学21生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期推理，是真正让学生既“动手”又“动脑”的活动。2 2 3赋予学生构建知识的机会要真正支持学生在生物学课堂中的认知能动性，学生必须被定位为科学知识的积极共建者7。这需要创造一种课堂文化，要求学生参与课堂话语或小组作业来构建想法。为此，新课标设计了各类“调查与交流活动”，赋予了学生主动构建知识的机会。然而，在这类活动中，教育者常常因怀疑学生是否具备适当的基础知识和技能，而试图教授科学探究的过程。诚然，学校的科学探究与科学本身真实的科学探究存在很多差异:科学的目标是发现新知识，因而关注探究过程本身;而科学教育的目标是帮助学生建立对旧知识的理解，因而更关注过程的输出。加之课堂时间有限，我们必须认识到学校的科学探究不能像科学本身的探究那样自由发展。但这绝不意味着可以剥夺学生探究实践的权利。相反，教育者应当通过学科知识的分析凝练大概念，摒弃细枝末节，将有限的时间着力于引导学生积极主动地参与知识构建。2 3打破壁垒，注重学科间的横向联系新增“生物学与社会跨学科实践”是新课标所作出的重大突破之一。虽然新课标谨慎地将跨学科主题学习的课时限制在总课时数的 10%，但不难看出其打破学科壁垒的决心。跨学科实践是以真实生物学情境为背景，以生物学、化学、物理、地理、数学等学科的相关知识和方法为载体，以解决实际问题或制造相关产品为目的的一类探究实践活动。新课标设置了模型制作、植物栽培和动物饲养、发酵食品制作三类跨学科实践，将探究过程置于更广泛的科学活动组合甚至是复杂的现实生活情境中，使学生在解决富有挑战性的社会科学议题过程中实现生物学学科素养及多学科共同素养的综合发展。跨学科实践在生物学教学中实施的必要性毋庸置疑。虽然本质上所有学科都具有跨学科性质，但生物学，尤其是现代生物学可能是最具综合性的。生物学的前沿研究往往需要物理、化学、地理、计算机科学、工程和数学等各门学科的知识作为支撑8。而在融合各学科的过程中，常常由于不同学科术语混用而造成学生的概念混乱。以“能量”为例:在物理中，能量往往与机械能、电能等相关;在化学中，能量在宏观的实验现象和微观的现象背后的分子间相互作用中都有表述;在生物学中，对能量概念的理解大至生态系统中逐级递减且单向流动着的能量，小至储存在高能磷酸键中为细胞生命活动供能的能量。诸如“能量”这类存在于各个学科中、超越学科界限的核心思想被称为跨学科概念。常见的跨学科概念包括:物质与能量，结构与功能，因果关系，系统与模型，尺度、比例和数量以及一致性和变化9。跨学科实践通过将跨学科概念隐含地整合到各类实践活动中，再让学生对构成跨学科概念的关键术语进行明确讨论，使学生建立对跨学科概念的理解。跨学科实践既独立又依赖于科学概念:一方面，跨学科实践需要支持学生在各学科的科学思想之间建立联系，因此不能桎梏于某一特定内容，而独立于生物学其余概念。另一方面，学生需要通过对跨学科概念的理解来解释现象，并由此加深对特定生物学概念的理解，因此跨学科实践又依赖于其余概念。鉴于跨学科概念既依赖又独立的性质，设计教学具有挑战性，实施跨学科实践活动时需根据实际情况灵活处理:既可以与相应的概念学习结合，用于在教学时解释科学内容;也可以单独集中安排，将跨学科实践活动作为实现跨学科领域知识迁移的桥梁，以支持学生对跨学科主题的跨学科性质的理解。跨学科概念贯穿了生物学核心思想并支持探究实践，既能够加深学生对生物学内容的理解，又能够支持学生发展跨学科理解。新课标对跨学科实践的重视意味着生物学学习从参与以生物学内容为重点的活动，转向通过结合探究实践和跨学科实践来解释现象和解决问题，发展对生物学大概念的理解并最终落实核心素养达成的活动。(*通信作者)主要参考文献1 中华人民共和国教育部 义务教育生物学课程标准(2022 年版)M 北京:北京师范大学出版社，20222 中华人民共和国教育部 义务教育生物学课程标准(2011 年版)M 北京:北京师范大学出版社，20113 崔允漷，张紫红，郭洪瑞 溯源与解读:学科实践即学习方式变革的新方向 J 教育研究，2021，42(12):94 FUTAK EM，PENUEL W Coming to terms:Addressing thepersistence of“hands-on”and other reform terminology in the eraof science as practice J Science Education，2019，103(1):1671865 EMDEN M eintroducing“the”scientific method to introducescientificinquiryinschools?JScienceEducation，2021:15376 MILLE E，MANZ E，USS，et al Addressing the epistemicelephant in the room:Epistemic agency and the next generationscience standardsJ Journal of esearch in Science Teaching，2018，55(7):105310757 LOWELL B，CHEBOW K，MCNEILL KLedesign orrelabel?How a commercial curriculum and its implementationoversimplify key features of the NGSSJ Science Education，2021，105(1):53231生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期继承与超越:义务教育生物学课程标准的比较分析 从“生物的生殖、发育与遗传”到“遗传与进化”张迪郝雪*(西北师范大学教师教育学院兰州730070)摘要本文对 2022 年版课标“遗传与进化”学习主题及 2011 年版课标“生物的生殖、发育与遗传”主题的内容要求、教学提示、活动建议三方面进行了比较分析，以期为生物学教师开展教学实践提供参考。关键词义务教育生物学课程标准遗传与进化比较分析为全面落实立德树人根本任务，义务教育生物学课程标准(2022 年版)(以下简称“新课标”)较义务教育生物学课程标准(2011 年版)(以下简称“旧课标”)有显著变化。旧课标中“生物的生殖、发育与遗传”主题、“生物圈中的人”主题中“人类的起源和进化”部分以及“生物的多样性”主题中“生命的起源和生物进化”部分整合优化，构成了新课标的“遗传与进化”学习主题。本文将从内容要求、学业要求、教学提示三个方面对“遗传与进化”学习主题的变化进行比较分析。1新旧课标内容要求对比旧课标在该主题中提出了重要概念及具体内容要求。新课标的内容要求以大概念、重要概念和次位概念的形式呈现出具体内容，建构了概念体系。故从具体内容及概念体系两方面比较分析该学习主题内容的变化。具体内容方面，新课标在继承旧课标知识内容的基础上进行了以下变革。1 1调整内容旧课标“生物圈的绿色植物”与“生物的生殖、发育与遗传”主题中都涉及了植物生殖，两主题内容出现一定重复，故新课标将旧课标“生物的生殖、发育与遗传”中“植物的生殖”内容调整到“植物的生活”学习主题，在“遗传与进化”主题中不再专门提出。原来“生物的生殖、发育与遗传”主题中，也涉及了动物生殖。新课标调整了学习主题的顺序，将旧课标的第八个主题“生物的多样性”调整为第二个学习主题，该主题中概念 2 2 已提到各种动物的繁殖方式，所以新课标“遗传与进化”学习主题也不再重复动物8 HEMANN-ABELL CF，KOPPAL M，OSEMAN JE Towardhigh school biology:Helping middle school students understandchemical reactions and conservation of mass in nonliving and livingsystemsJ CBE Life Sciences Education，2016，15(4)9 FICK SJ What does three-dimensional teaching and learning looklike:Examining the potential for crosscutting concepts to supportthe development of science knowledgeJ Science Education，2018，102(1):535 的生殖。基于以上变化，新课标“遗传与进化”学习主题用概念 7 1“生物通过有性生殖或无性生殖产生后代”统一概括了人、动物、植物的生殖与发育1，同时仅以概念 7 1 1 补充表述了人的生殖方式。新课标对该主题着重强调生命的延续，对于生物的生殖与发育，则整合在各自所对应的学习主题中。新课标还将描述人体性激素功能的重要概念调整到学习主题(五)“人体生理与健康”，并以概念 5 5 6进行表述，与该学习主题中其他激素共同作为人体激素调节的具体内容，同时引出之后有关青春期的内容。1 2增加内容原来生物的进化被安排在“生物的多样性”主题中。而新课标将遗传与进化相关内容整合至“遗传与进化”学习主题中，更好地体现了生物遗传与进化的联系和规律，突出学科逻辑主线。旧课标有关生物进化的重要概念仅简单举例了进化理论的证据和生物进化的原因，同时在具体内容部分用“描述生命起源和生物进化的历程、认同生物进化”笼统概述2。新课标则以大概念重要概念次位概念构建起生命起源与生物进化的完整概念知识体系。同时原来“生物圈中的人”主题中“人类的起源与进化”也被整合到该学习主题中，以概念 8 2 3 进行表述，从而使进化内容更加系统、完整。此外，原来“生物技术”主题中的转基因技术，与杂交育种等内容一并整合到该学习主题中，便于学生结合具体知识内容，深刻理解生物技术相关内容。1 3修改内容旧课标对生物的遗传性状与基因间的关系表述为“遗传性状是由基因控制的”，该表述是不准确的，新课标改正了这个错误，用概念 7 2“生物体的性状主要由基因控制”进行表述，并用概念 7 2 4强调了环境因素对生物性状的影响1。可见新课标打破了原课标中遗传与进化两者间的分隔，帮助学生构建起“遗传与进化”的知识结构体系，整体优化了课程内容。同时该学习主题实现了与高中生物学的连贯一致，可有效帮助学生实现学习进阶。在概念体系方面，新课标将有关遗传与进化的知识内容组织在两个大概念之中，围绕这两个大概念，分41生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期