[名家视点]聚木成林：高中生物学“生命观念”培育的基本路径与实践策略

发布时间:2021/08/29 阅读数:434

摘要：生命观念促进学生对生命本质的认识和理解，有助于科学“三观”的形成。在高中生物教学中，要以“事实→概念→观念”为主线，构建概念图谱，形成单元教学的内在逻辑结构。注重不同观念的有机融合，突出整体设计的导航作用。要创设结构化情境，问题分层引导，体现真实性、整体性、贯穿性和持续性，厚植概念学习的土壤。在事实的抽象中萌发生命观念，在概念的关联中生成生命观念，在观念的运用中内化生命观念。聚木成林，由内化到外显，确定生命观念的进阶“锚点”，科学命制、检验与优化试题。注重生物学学科核心素养间的联系和跨学科间的渗透，积林成森，最终实现学科育人的本质追求。

关键词：高中生物学;生命观念;学科育人

中图分类号：G633.91 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2021）01A-0007-10

生命观念是生物学学科核心素养的标志和关键，是学科育人价值的重要体现。它为人类认识自然界提供了一种新的思维视角和观念体系，帮助我们克服观察和实验的弊端和局限，依循正确的路径和方向直接透视生命的整体本质，有利于促进学生形成科学的自然观、世界观和价值观。它是贯穿学生一生的学习成果，使得他们“在面对现实生活的实际问题和挑战时具有更好的解释力和决策能力”[1]。

从科学的角度分析，生命观念的形成是一个基于抽象的学习过程（如图1），其起点是对生物学事实、生命现象及其相互关系或特性的感知和认识。它总是同一个个问题密切相关，在问题得到解释或者实证的基础上，通过新、旧情境中的知识互动与迁移，抽取和概括出反映客观事物一般的、本质的特征，即概念。而当学生脑海中众多的概念聚合成具有内在关联、稳定的认知网络结构时，就提炼、升华成为生命观念。这种意识、观念或者思想方法又能够理解或解释较大范围的生物学相关事件和生命现象，进一步丰富观念形成的基础，拓展、加深对生命观念的认识，为观念达成水平的评价提供锚点。因此，在高中生物学教学中，应以“事实→概念→观念”为主线，厘清概念分布与内在逻辑关系，整体设计单元教学进程，创设凸显生命现象及其活动规律的教学情境。科学评价与反馈，让学生深刻地理解生命现象背后的本质，把握概念网络中的思想内核，在不断积累中逐步培育生命观念。

一、概念图谱：单元整体设计的内在逻辑

生命观念是生物学核心概念的呈现方式，“具有统领性和抽象性”[2]96，是贯穿本学科不同课程内容的基本骨架和内容组织线索。学习者观察生命现象或者认识一个事实性知识相对简单，但要在脑海中建构一个或多个大概念则比较困难。仅凭一两节课并不能建立完整的生命观念，它是“一个缓慢、逐渐深化的过程”[2]96，需要师生持续努力，在一个或多个单元的学习中循序渐进地完成。因此，在实施教学前教师要对各个模块课程的知识结构进行系统化梳理，根据学期（年）教学计划做好不同单元教学内容的分析和设计。

（一）构建概念图谱

与学生学习过程中绘制的“概念图”不同，概念图谱是教师在开展某一单元教学前，基于课程标准和配套教材，厘清生物学大（核心）概念、重要概念、一般概念在单元中的层级分布、相互关系和逻辑结构，构建形成的“概念关系图谱”。这是有意识地建立统领概念到观念的教学线索，找准、优化或者补充支撑概念形成的典型现象和关键事实的过程。

例如：“进化与适应观”主要是通过必修2《遗传与进化》模块第2单元的教学来完成，该部分内容以“生物的多样性和适应性是进化的结果”[3]这一核心概念为主线，由2个彼此相互解释的重要概念为支撑，其下一般概念之间的关系有并列同步，也有“总分总”的支持关系，其对应的化石分类、同源器官、抗药性产生等现象和事实可以来源于教材，也可以从研究数据、重要发现等其他资料中补充（如图2）。

（二）单元整体设计

教师基于学情分析，依据概念图谱，通过集体备课，要完成单元教学内容的整体设计。其主要项目包括：单元分析、目标制定、内容与计划、方法和活动、教学资源和评价反馈等方面。单元（课时）目标要从学习者的角度考量，要同教学评价相互匹配和呼应;方法策略要满足不同层次（类型）学生的需要，注重校本化实施;活动设置要注意有效性，要直接指向教学重难点（见表1）。

反馈如何衡量和评价学生生命观念的形成水平？从生命观念维度测量本单元的学业质量水平需命制什么样的试题？实验操作检核表、课堂行为观察表、档案袋等包括哪些内容？除成绩外向学生反馈的形式还有哪些？

（三）注重观念融合

生命观念的各大观念群之间是彼此联系、无法分割的整体，“结构与功能观”是基础，“物质与能量观”和“稳态与调节观”反映了生命系统的运行机制和基本规律，而“适应与进化观”则是生命系统运行和发展的必然结果[4]。适应本身的含义就包括结构与功能相适应，反映了生命系统适应外界环境的基本要求。新教材对某一生命观念（核心概念）的内容组织与呈现，也并不是全部限定在哪一单元或者模块，而是在不同的模块（单元）间穿插、渗透。

例如：高中生物学《分子与细胞》[5]中细胞的多样性与统一性、细胞中的化合物与原始生命的形成等知识内容，都可以与“进化与适应观”关联起来。“所有生物体为什么都共用一套遗传密码系统？线粒体和叶绿体的产生同古细菌有什么关系？”等问题也都可以从进化的视角去分析和解释。因此，在单元设计和具体教學时，要关注各生命观念的融合，避免割裂地、片面地理解生命观念。可以选择在某一教学阶段以专题单元的形式，将各个模块中对应某一生命观念的全部内容做统一梳理，突破单元之间、模块之间、必修与选修之间的条块限制，全面促进生命观念的形成。

二、结构化情境：生命现象和关键事例的真实贯穿

生命观念的培育关键在课堂，要将单元整体设计的思路和目标，在每一节课上全面实施，体现在教学过程的各个主要环节。教学可以从情境创设开始，让知识重回火热的思考，再重新回到情境发生时的状态。针对教学内容，教师可以依据学生已有的知识、经验，选择恰当的情境资源，创设凸显生命现象和关键事实的教学情境，这是培育生命观念的起点。

（一）生命观念的形成需要结构化情境

观念的发生需要情境的滋养，在真实的、具有挑战的学习情境中，学生更能以积极主动的态度关注生命现象，探索生命的奥秘。“基于情境的课堂教学，有利于引导学生分析问题、解释问题，从而习得相关的生物学概念、原理，进而领悟生命观念”[6]。纵观当今的高中生物课堂教学，无论是使用的教材还是日常的教学过程，其实并不缺少情境创设，但是缺乏培育生命观念的针对性强、匹配度高，能够贯穿始终的合适情境。或者，即便有丰富的情境资源，也没有得到充分的挖掘、整合和利用，情境标签化、碎片化、表面化甚至庸俗化的现象依然存在。情境创设往往只存在教学起点或者某个环节中，最多让学生产生一种短暂的“代入感”，造成情境无法持续发挥作用。然而，生命观念的形成需要依托大量的现象和事实，需要不同层级的概念构成网络作为支撑，单一的、孤立的教学情境显然无法满足这一需要。因此，基于观念的教学首先要实现从片段导入式的情境设计，向整体任务型真实情境的转变，需要将多种情境资源连接成结构化的问题情境。除了情境主体、情境资源、情境空间、情境时间[7]等基本要素要完整之外，结构化情境更强调以某一条或几条生命观念为起点，从目标设定到创设情境再到教学反馈，必须主线明晰、层次分明、思路明确。每个单元的计划安排，每个课时的导入、课中、收尾环节，其情境创设要整体考虑，以概念间的逻辑结构为索引，在多个情境间建立统摄、包含、交叉等多种形式的联系。

（二）创设结构化情境的策略

结构化情境设置要坚持问题引导，体现真实性、整体性、贯穿性和持续性。

第一，选取的情境资源要真实、有效，且具有典型性和代表性，能够唤醒学生的学习意愿，连接旧有经验，激活认知结构。可以是那些在探究活动中观察到的典型生命现象，具有代表性的科学研究过程，也可以是生物科学史上的关键事例。“即便是具有虚拟性质的情境，也应该是来自真实世界又高于一般生活的抽象。”[8]教师要充分利用教材中的真实情境资源。如人教版普通高中教科书《生物学》每一章的首页导语，每一节的问题探讨、思考讨论、思维训练等栏目都提供了真实、丰富的素材资料。此外，根据生命观念教学的需要，也可以适度引入一些教材之外的“科学新发现、社会聚焦、生活事例”等等。

第二，要从整体的角度创设持续贯穿教学过程的情境。结构化情境要与课程标准、教学目标、教学评价等环节相匹配，用不同的情境串联某一内容、某一阶段的整体学习进程。要做到首尾呼应、情境互联、引起情感共鸣，持续牵引学生的思维活动在张弛有度中跌宕起伏。

第三，基于情境，设置指向生命观念的情境活动，设计难度适宜的引导性问题串。要将教学内容活动化、活动问题化、问题层次化，不断激发学生在理解和反思具体的事实和概念过程中所迸发的生物学思维，使他们在解决问题的过程中，建立起与现实世界的互动联系，真正实现观念的生成性、现实性和个人性，达成学生个体知识的意义建构。

（三）结构化情境的实践案例

“蛋白质”单元的教学内容丰富，物质与能量观、结构与功能观、稳态与平衡观和进化与适应观等生命观念均有体现。从它们对应的教学目标出发，可以从教材、科学发现、社会热点、常见器材等方面筛选情境资源，针对重要概念安排模型制作、实验探究、分组讨论等多种任务型活动。教师可以分层设计系列问题，从新课导入、重难点突破到课堂小结，让情境贯穿整个教学进程，持续发挥作用。不同的情境活动可以在不同课时单独安排，也可以在同一课时分组并列进行;可以在同一课时的不同阶段或不同课时中分步开展，也可以在专题复习中组合使用（见表2）。需要说明的是，表2中的情境并不能建构完整的生命观念，它还需要不同模块情境间的相互配合和印证，需要经历整个中学阶段生物学课程的学习。

三、从萌发到内化：生命观念形成的两次飞跃

结构化情境的创设为生命观念的形成提供了丰厚的土壤，为师生、生生间的有效交流提供了广阔场域。丰富而又真实的情境资源，将创设认知冲突，激活学生思维，促进一粒粒概念的种子在他们的脑海中萌芽生根。多样化的情境活动，将充分调动学生的主体能动性，推动他们由表及里，由此及彼，逐渐形成不同的概念，寻找它们之间的内在关联。在回归生活世界的实践活动中，生命观念在现实问题的解释和探究中不断内化和发展，最终实现认识过程的两次飞跃。

（一）在事实的抽象中萌发生命观念

形成并理解概念是建立生命观念的前提和基础。“有树才有林，独木不成林”，只有深入理解其内涵和外延，才能建立起观念形成的支点，才有可能在概念之间建立意义联系，形成概念之林。那么，怎样才能形成概念，并且真正理解呢？它必须以学生容易接受的典型现象和关键事实为原点，以围绕某个主题展开比较与类比、抽象与概括、分析与综合等一系列科学思维活动为支撑。因此，在课堂教学中，教师要事先对细碎的、具体的生命现象和丰富的生物学事例进行分类和加工。根据教学目标，有针对性地呈现，引导学生从中抽取、概括出它们共同的方面、本质属性与关系，形成具体的概念（理解）。可以在不同的课型中分类呈现，也可在教学过程的不同阶段集中呈现。要针对某一主题，结合问题情境，让学生在实验观察、现象分析、同伴互學、汇报展示等参与性的学习活动中，积极思维，逐步探寻事物的本质，产生生命观念的萌芽。

例如：在教授“生长素在调节植物生长时表现出两重性”时，为促进学生对“两重性”这一概念的理解，可以集中呈现顶端优势、根的向地性等实例，引导学生分析归纳;在开展“探究NAA对扦插枝条生根的作用”实验过程中，安排学生对不同NAA浓度条件下枝条的生根结果进行观察、统计、比较和分析，从而深入理解“两重性”的内涵。此外，教师还要关注学生对这一概念的已有认知和“前概念”，尤其是那些有悖于科学原理的错误解释，如生产者、呼吸作用、糖、杂交、捕食、微生物等等，要帮助他们建立科学概念，清除误区，并且正确表述。

（二）在概念的关联中生成生命观念

以理解为目的的生物学概念教学，能够让学生对一般概念有着比较深入的认识，但这并不意味着他们就能理解生命的本质了，他们往往是“只见树木，不见森林”[9]。只有让学生用更高的視角，深刻认识并形成概念之间的内在联系，他们才能真正建立生命观念。因此，随着学习的不断深入，教师需要以某一生命观念的内在逻辑结构为索引，用联结概念间广泛联系的系列分层问题，引导学生通过资料分析、头脑风暴、交流共享等途径，明确概念之间存在的关系有哪些，关系节点在哪里。还需要梳理知识间的“纵横”联系，可以是初高中内容衔接基础上的概念拓展和建构，也可以是某一模块（单元）新旧概念之间的链接。然后，让学生运用思维导图、表格、概念图等形式将这些节点和关系联结成一定的组织结构，在概念关系思维模型的表征中，凝结核心概念，生成生命观念。

例如：蛋白质教学中的“结构与功能观”，可以先确立这一生命观念的生长点——“结构与功能相适应”，然后梳理其所包含和对应的相关概念和关键事例。如：氨基酸、多肽链、蛋白质、结构多样性的诸多原因、功能多样性的举例等等，以此形成支撑。接着要将事实和概念进行整合，在它们之间做提炼、找关联，把零碎的、分散的事实、概念整合、连接起来，形成具有内容层级性和知识逻辑性的知识网络或概念体系（如图3），这样“其上下位的关系，以及关键事实的发展脉络一目了然，生命观念也将逐渐变得清晰”[10]。

（三）在观念的运用中内化生命观念

课堂上生成的生命观念起初只是一种感受或者经历，只有进一步得到认同和领悟，才能真正转化为学生自己的意识、观念和方法。这需要学生在看、听、思、说的基础上，进一步探索，积极实践，在不同类型问题的解决中逐步同化和顺应。学生不仅是在课堂上针对某一问题进行讨论，或是完成作业和练习，更要面对真实情境的“真问题”，尝试运用生命观念去解释身边的生命现象，解决生产生活中的实际问题。

例如：运用“进化与适应观”去解释长期使用单一杀虫剂会产生抗药性的原因，去解释国宝大熊猫为什么在建立自然保护区之后物种还在退化;运用“物质和能量观”去思考农业生产中的种植、储存、运输等方面的现实问题;运用“稳态和平衡观”制作生态系统模型，并提出维持生态系统稳定性的主要方法。也可以组织研究性学习小组运用STEM理念，综合数学、技术、科学、工程学和系统学等知识，尝试设计生态效益和经济效益双赢的生态休闲农场解决方案等。此外，将多种生命观念与实验探究相结合也是促进生命内化的有效途径。例如：可以引导学生运用“结构和功能观”和“物质和能量观”，结合“质膜的选择透过性”“质壁分离和复原”“光合作用”等多个概念，利用新鲜蚕豆叶、pH试剂、Kcl溶液、Nacl溶液、显微镜等器材，设计实验“探究光照（H+、K+）对气孔开闭”的影响。让他们在分析实验结果的基础上，联系概念原理，探讨在大田种植中的有效生产方式，如：合理密植、施肥、控制适宜的光照等等。

四、进阶锚点：科学命制试题的坐标指南

生命观念的内化是学生个体认知体系的自我建构过程，其效果需要将内在的个体意识转化为外在的实践行为才能显现，需要一定的标准才能衡量评价。这种外化的过程与课堂上的问题解决、方案设计、实验探究等活动相比，更关注过程性，强调个体的独立思考，倡导多元评价，方式多样。教师要在成长档案记录、课堂行为观察、实验操作检核的同时，充分发挥“纸笔评价”在生命观念培育中的导向、诊断、激励、反馈等多方面的作用。

（一）明晰关键特征，建立命题框架

建立命题框架是有效引发学生在测试中预期行为表现的前提，其主要以课程标准中的相关要求为依据，创设不同复杂程度的问题情境，梳理模块（单元）中的相关教学内容，参照“概念图谱”，明确它们之间的内在关系，明晰关键行为的外显表现，据此确定学科内容的考查范围和形式，并通过观察测量等手段，对学生的生命观念水平做出合理的评价（如图4）。在此基础上，可以用双向细目表的形式建立生命观念素养水平和考查内容之间的关联。

不同水平的核心素养在广度和深度上蕴含着学习进阶的不同表现，其关键特征就是水平进阶的“锚点”[11]，它为生命观念的测评提供了重要坐标。这就要求教师在试题命制时，要对生命观念的素养进阶水平进行分析，其主要依据为课程标准中的内容要求、素养水平和学业质量水平。学科概念群主要是指教材与课程标准相对应的生物学大概念、重要概念、一般概念等主干知识。

例如：“结构与功能观”在《分子与细胞》模块中对应的概念群有“细胞结构、被动运输、主动运输、选择透过性”等等，它们是检测生命观念水平的依托。学生在情境中解决问题时，必然要提取、整合和运用这些概念，而这正是生命观念内化的体现。并且，这种内化需要提取出一些外显的“关键行为表现”，使其可观察和可测量。就纸笔测试而言，学生的关键行为表现就是测量的主要指标和要素，它表现在解题的过程步骤及其最终形成的答案之中。

（二）分层设置情境，精当设计问题

这里的情境即“问题情境”，是命题考查的载体，指的是以真实问题为背景，以问题或任务为中心构成的活动场域。它与教学过程中创设的情境有相似之处，不同的是，纸笔测试命题的情境以及在情境中所进行的解决问题或完成任务的活动，都是通过文字与符号描述的方式，即纸笔形式进行建构的。对于问题背景的描述方式多样，可以联系日常生活以及生产实践，创设“生活实践情境”，考查学生运用生命观念解释生活中的现象、解决生产实践中的问题的能力。也可以用源自真实研究过程或实际探索过程的资料，创设“学习探索情境”，考查学生运用创新的思维方式解决问题的能力[12]。情境资源所提供的信息要符合学生的认识水平，素材来源要真实、可靠，可以与学生经历过的材料有类似性但并不相同，也可以是全新的材料。如果要以教材外的生物学实验为背景，则要特别注意所给实验条件的简约性、结果数据的科学性和实验的可重复性，不能简单、草率地拼凑不同科技论文中的实验信息[13]。

在试题命制中，关注各个进阶水平的行为表现是试题区分度的关键。因此，在设计情境活动时，要根据生命观念的不同水平，基于“进阶锚点”，分层描述不同层次的问题。可以是簡单的情境活动，它需要启动的是单一的认知活动，即面对问题时只需调动某一个或几个一般概念便可解决。这类问题测评出的是学生基本的知识和能力水平。也可以设计复杂的情境活动，它涉及复杂的认知活动，主要考查学生综合运用核心概念应对复杂问题的水平，通常以非选择题的形式出现。在具体设问时，其行为动词要与命题框架中的“关键行为表现”相一致，与问题背景的内容和材料相匹配，表述的语言要清晰、明确。如果在一道大题中设计了多个子问题（集群）用来考查不同水平的生命观念，则还要考虑各小题之间的逻辑关系，可以是每个小题对应不同的背景，也可以针对同一个背景设计不同层次的问题。问题设计完成之后，还要有对应的评分标准，包括试题答案描述、试题评分情况说明等。

（三）倡导集体研磨，加强检验优化

试题基本成型之后，集体研讨和打磨是不可或缺的环节。可以邀请几位同行将试题提前先做一遍，对照命题框架和双向细目表对试题难度进行预测，并就试题的针对性、科学性、逻辑性和新颖性进行评判，对语言描述、文字及标点进行推敲和完善，还可就题材设问与答案之间的匹配度以及学生可能出现的回答进行讨论并给出参考答案。如果条件允许，也可以通过定性的专家咨询法评判试题质量，检验试题的内容效度，并根据专家意见进一步修改和优化试题。将优化后的试题进行实际测试，利用Rasch模型对测试数据结果进行定量分析，最终得到可靠的情境化试题[14]。

需要强调的是，在生物学学科核心素养中，生命观念不是孤立的存在，它与科学思维、科学探究和社会责任之间相互交融，“是彼此关联的立体结构”[15]。因此，在开展单元（模块）设计、教学实施、教学评价等活动时，应该通盘考虑、整体设计，运用综合思维，将必备品格和关键能力放到生命观念的形成和科学探究的过程之中去关注和实施。此外，还要注意学科之间的衔接，在学科交叉中关注跨学科概念，建立对自然界的整体认识。注意科学素养和人文素养的渗透融合，将生命观念的培育落实到每一次课堂教学过程之中，聚木成林，积林成森，根脉绵延，最终实现学科育人的本质追求。

参考文献：

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