指向?qū)W科核心素養(yǎng)的生物學(xué)科學(xué)史實(shí)踐架構(gòu)

孟凡龍 張秀紅

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《新課標(biāo)》）在“實(shí)施建議”中指出：“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，這對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)很有意義。”高中生物學(xué)課堂教學(xué)中有不少成功的科學(xué)史教學(xué)案例，但也有一些值得關(guān)注的問題，如目標(biāo)單一、大材小用，拔高拓寬、加重負(fù)擔(dān)，材料粗放、教學(xué)吃力，理解偏頗、評(píng)論失當(dāng)?shù)取Ｔ诳茖W(xué)史的課堂教學(xué)中，教師如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生形成積極的科學(xué)態(tài)度，進(jìn)而樹立社會(huì)主義核心價(jià)值觀、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)？

科學(xué)史具有科學(xué)、歷史、文化、社會(huì)等方面的多維度性，使科學(xué)史在相互關(guān)系中得到表達(dá)，體現(xiàn)了科學(xué)事實(shí)客觀存在的形式，特別是大科學(xué)時(shí)代的到來，科學(xué)史的邊界在不斷地?cái)U(kuò)展，科學(xué)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展，成為科學(xué)史再發(fā)展的依據(jù)和基礎(chǔ)。從歷史上看，對(duì)科學(xué)史的研究經(jīng)過了內(nèi)史、外史和綜合史，科學(xué)作為動(dòng)態(tài)發(fā)展的人類活動(dòng)，它的發(fā)展往往是內(nèi)因、外因等多種因素相互作用的結(jié)果。對(duì)科學(xué)史研究的把握有助于教師在生物學(xué)科學(xué)史課堂教學(xué)中找準(zhǔn)定位、明確方向。

1以“建構(gòu)性學(xué)習(xí)”為教學(xué)理念指引

建構(gòu)主義是關(guān)于知識(shí)和學(xué)習(xí)的理論，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)生成意義、建構(gòu)理解的過程，而這一過程常常是在社會(huì)文化互動(dòng)中完成的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)背景，對(duì)外部信息進(jìn)行主動(dòng)地選擇、加工和處理的過程。學(xué)習(xí)者主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)的意義，對(duì)所接受到的信息進(jìn)行解釋，生成了個(gè)人的意義或者說是自己的理解。何克抗（1997）總結(jié)了建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素：情境、協(xié)作、會(huì)話和意義建構(gòu)。高文（1999）提出建構(gòu)性學(xué)習(xí)應(yīng)具備的四個(gè)核心特征：積極的、建構(gòu)性的、累積性的、目標(biāo)指引的。

在生物學(xué)科學(xué)史的課堂教學(xué)方式的選擇中，注重以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)為中心，創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)問題情境，基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和跨學(xué)科思維，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)史的深度學(xué)習(xí)。《新課標(biāo)》中提出，模塊內(nèi)容聚焦大概念，應(yīng)突出重要的生物學(xué)概念。大概念處于生物學(xué)科中心位置，包括對(duì)原理、理論等的理解和解釋，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用。在教學(xué)中要善于運(yùn)用大概念、重要概念和次位概念建構(gòu)概念體系組織內(nèi)容框架，將科學(xué)史內(nèi)容融合到相關(guān)概念層級(jí)中，避免知識(shí)的割裂和碎片化，準(zhǔn)確把握知識(shí)的深度和廣度，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和遷移應(yīng)用（圖1）。

2以“學(xué)科核心素養(yǎng)”為教學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向

“人的全面發(fā)展”是馬克思主義的基本原理之一，也是我國(guó)教育方針的理論基石。“人的全面發(fā)展”原理的制度化、通俗化、本土化、課堂化過程是其落地實(shí)施的實(shí)踐具體化。以樹人為核心，以立德為根本，促進(jìn)人的全面發(fā)展是教育教學(xué)的本質(zhì)特征。

學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展是滲透在整個(gè)教育教學(xué)過程中的，學(xué)科的每一課時(shí)、每一單元、每一模塊都為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)起著自身獨(dú)特的貢獻(xiàn)，在眾多學(xué)科的努力下最后匯聚成學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（圖2）。在學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)照下，在課程理念的指引下從大概念出發(fā)，加強(qiáng)單元設(shè)計(jì)引領(lǐng)，進(jìn)而具體落實(shí)到每個(gè)課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)上。每個(gè)課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定都應(yīng)保持與實(shí)現(xiàn)學(xué)科素養(yǎng)本質(zhì)上、趨向上的一致性，而不是無差別的等同，使得每節(jié)課或每個(gè)單元的教學(xué)都成為達(dá)成核心素養(yǎng)目標(biāo)的階梯。

在教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，教師需要把握課時(shí)教學(xué)目標(biāo)與單元教學(xué)目標(biāo)、課程目標(biāo)、學(xué)科素養(yǎng)之間的邏輯關(guān)系，要在學(xué)科核心素養(yǎng)和課程理念的指引下，凸顯單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的闡述邏輯，在細(xì)碎的、具體的事實(shí)性知識(shí)的基礎(chǔ)上，把握與其他重要概念之間的聯(lián)系及其所屬大概念的內(nèi)容框架，關(guān)注知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，體現(xiàn)綜合性和實(shí)踐性，注重層次性和遞進(jìn)性，彰顯單元學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上嘗試制訂高中生物學(xué)必修模塊

1中“光合作用發(fā)現(xiàn)史”一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)。

①通過光合作用相關(guān)科學(xué)史資料的分析，認(rèn)識(shí)光合作用的大致過程，理解光合作用在生物界乃至整個(gè)自然界物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換中的地位和作用，基于相關(guān)科學(xué)家的研究結(jié)果，闡明影響光合速率的內(nèi)外因素及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。②能初步嘗試制定簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案或在給出的多個(gè)方案中選取恰當(dāng)?shù)姆桨覆⒛軐?shí)施，能運(yùn)用設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)、控制單一變量、增加重復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)等方法，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，能與他人合作開展探究活動(dòng)，規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，與他人交流所得結(jié)果和存在的問題。③能運(yùn)用細(xì)胞需要不斷與環(huán)境間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換、需要生活環(huán)境的穩(wěn)定等知識(shí)，關(guān)注環(huán)境保護(hù)等議題，初步形成保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，養(yǎng)成健康的生活方式。在理解光合作用本質(zhì)的基礎(chǔ)上，通過論證進(jìn)行科學(xué)解釋，從生命觀念的視角解決現(xiàn)實(shí)問題，基于深度學(xué)習(xí)發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3以“生成性思維”為教學(xué)過程進(jìn)路

“生成”的本意某物從不存在到存在、從存在到演化的過程，是指事物存在的過程，是用來解釋事物演化過程與發(fā)展機(jī)制的概念。生成性思維認(rèn)為事物及其本質(zhì)和規(guī)律是在其發(fā)展過程中生成的而不是預(yù)先存在的，其核心是用創(chuàng)生、變化、發(fā)展的觀點(diǎn)去看待事物及其發(fā)展，具有重關(guān)系、重創(chuàng)造、重非線性、重過程、重具體等特征。在生成性思維視閾下，學(xué)生是生成性的存在，具有無限的發(fā)展可能，教學(xué)是過程性的存在，具有無限創(chuàng)生的可能。學(xué)習(xí)是特殊的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)習(xí)實(shí)踐屬性具有情境性、過程性，在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的理解、思維的發(fā)展、情感的體驗(yàn)、人格的養(yǎng)成和意義的建構(gòu)。

教學(xué)過程總是充滿著生動(dòng)性、具體性、豐富性和開放性的活動(dòng)方式和活動(dòng)事件，這正是其彰顯價(jià)值意蘊(yùn)的基礎(chǔ)。要實(shí)現(xiàn)教學(xué)的過程價(jià)值，必須確立生成性的教學(xué)過程觀，追求教學(xué)活動(dòng)的過程意義。生成的核心就是在過程中，發(fā)揮創(chuàng)造的可能性。教學(xué)過程的創(chuàng)造性意味著學(xué)生在知識(shí)與能力、經(jīng)驗(yàn)或體驗(yàn)、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面的不斷豐富、完善和成熟。教學(xué)過程中的活動(dòng)是一種有目的有意識(shí)的實(shí)踐活動(dòng)，其客觀性、確定性、普遍性、中立性融合在教學(xué)過程、活動(dòng)結(jié)構(gòu)之中，生成性的教學(xué)過程崇尚教學(xué)過程中的民主性、整體價(jià)值、轉(zhuǎn)化方法論與回歸生活世界。

在生物學(xué)科學(xué)史的課堂教學(xué)中，學(xué)生的思維碰撞、錯(cuò)誤觀念、意外收獲等都是非常珍貴的生成資源，積極投身到動(dòng)態(tài)開放的課堂中，充分發(fā)揮生成性思維的作用，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造或創(chuàng)生，通過交往對(duì)話、體驗(yàn)感悟生成新的認(rèn)知實(shí)踐，通過搜集信息、深度拓展構(gòu)建新的生活觀念。生成力強(qiáng)大的課堂是建立在“活課堂”的基礎(chǔ)之上的，學(xué)生在對(duì)科學(xué)家的研究背景、實(shí)踐過程、科學(xué)精神、偉大貢獻(xiàn)、社會(huì)價(jià)值等方面提出現(xiàn)代解讀時(shí)，正表明學(xué)生在積極使用創(chuàng)造性思維、發(fā)散性思維進(jìn)行思考，這是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的外在表現(xiàn)。

4以“SOLO分類理論”為教學(xué)評(píng)價(jià)依據(jù)

SOLO（Smcmre of the Observed Learning Outcome）分類理論是由澳大利亞教育心理學(xué)家彼格斯在皮亞杰認(rèn)知發(fā)展階段理論基礎(chǔ)上建立起來的一種以等級(jí)描述為特征的質(zhì)性評(píng)價(jià)方法。該理論具有清晰的被確認(rèn)的層次體系，可根據(jù)個(gè)體在解決某一具體問題時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，來判斷其認(rèn)知學(xué)習(xí)效果（表1），有利于考查和評(píng)價(jià)學(xué)生的能力所處層次和階段，并使之可視化，一般用于探索和幫助解釋一系列學(xué)習(xí)領(lǐng)域方面的認(rèn)知發(fā)展。

SOLO分類理論根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果的復(fù)雜性，將科學(xué)史的認(rèn)知水平分為5個(gè)層次，層次越高，認(rèn)知結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。但并不是層次越高越好，實(shí)際教學(xué)過程中可根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)等因素對(duì)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和方法制定相應(yīng)的SOLO水平層次，并適時(shí)調(diào)整層次要求，也可以在不同層次更加具體化，如在R（關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)）層次可再設(shè)置R1（低關(guān)聯(lián)）、R2（中關(guān)聯(lián)）、R3（高關(guān)聯(lián)），這樣不僅有利于因材施教的細(xì)致化，而且可以使教學(xué)資源得到有效利用，提高整體教學(xué)效果，使學(xué)生得到最優(yōu)化發(fā)展。

科學(xué)史是科學(xué)和科學(xué)知識(shí)，包括自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的歷史發(fā)展的研究，科學(xué)史往往是在一個(gè)進(jìn)步的敘述中呈現(xiàn)在真實(shí)的理論，更換錯(cuò)誤的信念。生物科學(xué)史中蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)世界觀、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度等內(nèi)容，具有很高的教育價(jià)值。尤其是生物科學(xué)史中的許多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最好范例，教科書編寫應(yīng)利用好這些資源。通過學(xué)習(xí)生物科學(xué)史引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。這對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是很有意義的。這些生物科學(xué)史中不僅僅記載著生命科學(xué)知識(shí)的形成過程，還蘊(yùn)含著科學(xué)家的創(chuàng)造性思維方式和科學(xué)的研究方法，體現(xiàn)著科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的生動(dòng)教材。通過對(duì)科學(xué)史的深度學(xué)習(xí)，學(xué)生能以自己的思考和方式，踐行科學(xué)家們的實(shí)踐之路，體驗(yàn)為科學(xué)真理而奮斗的艱辛歷程，無疑有著極為重要的意義。