王立剛

摘要 以重要概念為主題的單元式教學(xué)設(shè)計(jì)策略，以期為生物學(xué)核心素養(yǎng)視域下的生命觀念教學(xué)提供實(shí)施路徑。

關(guān)鍵詞 生命觀念 系統(tǒng)式思維 單元教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)要素——生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，是教師開(kāi)展課堂教學(xué)的總目標(biāo)。生命觀念是對(duì)生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是認(rèn)識(shí)、理解生命本質(zhì)的意識(shí)、觀念和思想方法。因此，生命觀念的建立既是評(píng)價(jià)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)水平的首要依據(jù)，也是教師進(jìn)行教學(xué)的第一靶向。下面將著重從生命觀念的結(jié)構(gòu)及其建立過(guò)程進(jìn)行探討，以期實(shí)現(xiàn)高中生物學(xué)課程在學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展中獨(dú)特的教育價(jià)值。

1 通過(guò)系統(tǒng)式思維范式，提煉生命觀念

1.1 基于系統(tǒng)論認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)，建構(gòu)生命觀念的內(nèi)容體系

奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲早在19世紀(jì)60年代就提出必須把有機(jī)體當(dāng)做一個(gè)整體化系統(tǒng)來(lái)研究，也就是說(shuō)系統(tǒng)是生命的存在形式。從內(nèi)部看，生命系統(tǒng)內(nèi)各要素的秩序形成其結(jié)構(gòu)，生命系統(tǒng)內(nèi)各要素有序的運(yùn)動(dòng)形成其功能;從外部看，生命系統(tǒng)與其所處的環(huán)境通過(guò)物質(zhì)、能量和信息交流相互作用。生命觀念就是對(duì)生命系統(tǒng)的存在、發(fā)展、變化以及各組分相互作用規(guī)律和本質(zhì)的高度概括和抽象。因此，完全可以在系統(tǒng)論的指導(dǎo)下，通過(guò)系統(tǒng)式的思維建構(gòu)生命觀念的內(nèi)容體系。

①生命系統(tǒng)的穩(wěn)定存在觀：穩(wěn)定存在觀是理解生命本質(zhì)屬性的基礎(chǔ)，它回答了生命是什么、在哪里等問(wèn)題。辯證唯物主義系統(tǒng)觀認(rèn)為自然界是以系統(tǒng)形式存在的有機(jī)整體，并且自然界是物質(zhì)的，對(duì)于生命系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，生命同樣是物質(zhì)的，組成生物體的各種分子以特有的方式聚集產(chǎn)生了生命現(xiàn)象，生命系統(tǒng)的多樣性和復(fù)雜性統(tǒng)一于生命的物質(zhì)性。因此，從微觀層面上來(lái)說(shuō)，生物界組構(gòu)層次是物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次的一個(gè)特定片段，生命系統(tǒng)具備物質(zhì)的廣延性和客觀實(shí)在性;從宏觀層面上來(lái)說(shuō)，生物界是以形態(tài)、結(jié)構(gòu)多樣的生物類群和千姿百態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)的形式存在的，生命無(wú)法孤立存在，生物的生存依賴于環(huán)境，不同物種之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，生物之間以及生物與環(huán)境之間通過(guò)相互作用形成相互聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)。

②生命系統(tǒng)的運(yùn)行有序觀：系統(tǒng)論認(rèn)為系統(tǒng)的諸要素通過(guò)特定的組合方式和耦合關(guān)系逐漸走向有序的自組織狀態(tài)，生命系統(tǒng)是一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且運(yùn)行高度和諧、有序的系統(tǒng)。這種有序性一方面表現(xiàn)在空間上各個(gè)層次具有相對(duì)明確和穩(wěn)定的順序排列、立體分布和結(jié)合模式。例如，人體數(shù)萬(wàn)種不同的蛋白質(zhì)各自具有特定的三維結(jié)構(gòu)，而這種特定的結(jié)構(gòu)是按照一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)甚至四級(jí)結(jié)構(gòu)的順序形成的。另一方面，在時(shí)間上生命系統(tǒng)的生理和生化過(guò)程以及生物學(xué)行為表現(xiàn)出自動(dòng)節(jié)律性和周期性。例如，細(xì)胞水平上的時(shí)間結(jié)構(gòu)是細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂、分化、衰老和凋亡。從混沌無(wú)序變?yōu)楦叨扔行?，生命系統(tǒng)時(shí)空結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行依賴于結(jié)構(gòu)、功能、能量和信息的相互影響與共同作用。

③生命系統(tǒng)的發(fā)展自適應(yīng)觀：系統(tǒng)論認(rèn)為任何一個(gè)系統(tǒng)都有其產(chǎn)生、發(fā)展、消滅或轉(zhuǎn)化過(guò)程，生命從無(wú)到有，漸進(jìn)演化出各種組織、架構(gòu)和程序，呈現(xiàn)出遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。基于系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)，當(dāng)代科學(xué)家提出自復(fù)制、進(jìn)化和自適應(yīng)是生命的三個(gè)主要特征。自復(fù)制是生命系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，進(jìn)化是生命系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程，自適應(yīng)是生命系統(tǒng)發(fā)展的結(jié)果。進(jìn)化與遺傳變異和環(huán)境變化密不可分，生物所產(chǎn)生的可遺傳的變異，能否在繁衍過(guò)程中保存下來(lái)，取決于該變異對(duì)環(huán)境的適合度;生物又不是單純的適應(yīng)環(huán)境，它們所產(chǎn)生的變異，可能會(huì)影響環(huán)境的變化，導(dǎo)致生物與環(huán)境的共同進(jìn)化，這就是遺傳變異與環(huán)境變化在進(jìn)化過(guò)程中的對(duì)立統(tǒng)一。自適應(yīng)的本質(zhì)就是不同層次生命系統(tǒng)各組分間相互作用、系統(tǒng)與環(huán)境相互作用，最終求得平衡。

生命觀念由生命系統(tǒng)穩(wěn)定存在觀、運(yùn)行有序觀和發(fā)展自適應(yīng)觀三個(gè)觀念群組成，每個(gè)觀念群又包含若干“綜合性”與“總體性”程度低一些的“觀念”，而每個(gè)“觀念”又包含不同方面的內(nèi)容，這些內(nèi)容是由具體的生物學(xué)事實(shí)或概念抽象而來(lái)，可以稱之為“子觀念”。按照觀念群一觀念一子觀念的層級(jí)順序就可以建立綱目式生命觀念結(jié)構(gòu)體系（表1）。

1.2 基于觀念的思想性，發(fā)揮生命觀念的教育價(jià)值

對(duì)于科學(xué)家而言，生命觀念是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過(guò)實(shí)證后的想法或觀點(diǎn);從課程教育層面來(lái)說(shuō)，生命觀念是生物學(xué)規(guī)律、原理和方法的集中，是科學(xué)本質(zhì)觀在自然界中的具體體現(xiàn)，生命觀念在生物學(xué)教育方面具有無(wú)法替代的價(jià)值。

生物學(xué)知識(shí)往往給人以孤立和零散的印象，而生物學(xué)教育的目標(biāo)并不是要呈現(xiàn)給學(xué)生一堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，生命觀念的重要價(jià)值就在于能夠作為“橋梁”關(guān)聯(lián)若干概念形成具有特定邏輯結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，這樣的網(wǎng)絡(luò)更具意義和解釋力。例如，可以以“物質(zhì)和能量代謝”作為“核心”，以“結(jié)構(gòu)和功能觀、物質(zhì)和能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀”等作為“暗線”，將“光合作用、呼吸作用與物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)”等概念聯(lián)系在一起，建構(gòu)起一個(gè)關(guān)于“物質(zhì)和能量”的認(rèn)知體系（圖1）。

生命觀念的另一個(gè)重要作用就在于它能夠作為探究生物學(xué)問(wèn)題、理解生物學(xué)現(xiàn)象的思維工具。例如，教師可以在“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點(diǎn)指導(dǎo)下，解釋神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征形成的原因，是理解生命獨(dú)特性和復(fù)雜性的一個(gè)很好的范例（圖2）。

2 采用單元式教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)展生命觀念

單元式教學(xué)設(shè)計(jì)是一種介于課程與課時(shí)之間的中觀層面的教學(xué)設(shè)計(jì)。單元教學(xué)設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在邏輯性和關(guān)聯(lián)性，注重教學(xué)組織的整體化和系統(tǒng)化，突出學(xué)習(xí)過(guò)程的連貫性和進(jìn)階性，避免教師陷入“一葉障目不見(jiàn)泰山”的傳統(tǒng)課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)誤區(qū)，培養(yǎng)學(xué)生從更全局、更宏觀、更整體的角度把握知識(shí)的核心要素，建立知識(shí)體系，回歸科學(xué)本質(zhì)，建立生命觀念。

2.1 圍繞重要概念建構(gòu)教學(xué)單元

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在內(nèi)容要求上采用了大概念一重要概念一次位概念的命題式和層級(jí)式陳述方式。次位概念是基于若干生物學(xué)事實(shí)形成的較為具體的概念，若干次位概念支撐的基礎(chǔ)上形成較為上位的重要概念，在重要概念的基礎(chǔ)上形成大概念。生物學(xué)大概念是生物學(xué)知識(shí)的精髓，凸顯大概念的優(yōu)先性和主體性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的精益求精，有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)大概念的深度理解，為建構(gòu)子觀念、凝練生命觀念奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)（圖3）。

通過(guò)分析課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求和不同層級(jí)概念之間的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)，重要概念的建立是實(shí)現(xiàn)大概念建立的核心環(huán)節(jié)，重要概念統(tǒng)領(lǐng)下的內(nèi)容具有內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，其具體內(nèi)容的教學(xué)（課時(shí)教學(xué)）構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的、系統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程，因此，完全可以以重要概念為主題建構(gòu)教學(xué)單元。

2.2 立足“情境一問(wèn)題一探究一應(yīng)用”主線設(shè)計(jì)教學(xué)單元

生物學(xué)概念的教學(xué)是有章可循的，朱正威先生認(rèn)為科學(xué)概念的形成需要以生物學(xué)事實(shí)作為支撐，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是善于幫助學(xué)生分析、綜合、抽象與概括，最后還要關(guān)注概念的正確表述，另外，科學(xué)概念的掌握應(yīng)體現(xiàn)在運(yùn)用中?；诖擞^點(diǎn)，教師可以“隋境一問(wèn)題一探究一應(yīng)用”為主線設(shè)計(jì)單元教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)概念的深度理解和拓展應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上內(nèi)化概念為生命觀念。

真實(shí)的生物學(xué)情境指向生物學(xué)概念的來(lái)源，通過(guò)呈現(xiàn)蘊(yùn)含生物學(xué)原理或規(guī)律的典型的事實(shí)或現(xiàn)象，既使生物學(xué)教學(xué)變得鮮活靈動(dòng)，又引發(fā)了學(xué)生頭腦中“前概念”與此情景的思維沖突。隨后，教師基于情景提出一系列具有連貫性和進(jìn)階性的聚焦次位概念的問(wèn)題序列。再根據(jù)問(wèn)題開(kāi)展以學(xué)生親身參與和獲得直接反饋為本質(zhì)特征的科學(xué)探究。需要強(qiáng)調(diào)的是，科學(xué)探究活動(dòng)的類型是豐富多樣的，根據(jù)問(wèn)題情境和教學(xué)實(shí)際可以選擇實(shí)驗(yàn)、資料搜集、分析和社會(huì)調(diào)查等多種形式的科學(xué)探究活動(dòng)。最后，學(xué)生運(yùn)用習(xí)得的概念解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問(wèn)題或錯(cuò)綜復(fù)雜的社會(huì)性科學(xué)議題，不僅強(qiáng)化了概念在頭腦中保留和應(yīng)用的時(shí)間，而且也培育了社會(huì)責(zé)任。下面以重要概念“植物生命活動(dòng)受到多種因素的調(diào)節(jié)，其中最重要的是植物激素的調(diào)節(jié)”的教學(xué)為例，介紹這一主線在繪就教學(xué)藍(lán)圖上的應(yīng)用（表2）。

3 反思與展望

以生命觀念為宗旨的生物學(xué)教與學(xué)更加注重反應(yīng)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)策略和以探究性學(xué)習(xí)為代表的主動(dòng)學(xué)習(xí)方式。經(jīng)過(guò)一系列的主動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)后，學(xué)生能夠深入并且持續(xù)保持對(duì)學(xué)科大概念的理解，從而自發(fā)建立一套更加具有解釋力的生命觀念體系。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，讓生命觀念“落地生根”，道阻且長(zhǎng)，行則將至。教師既需要密切關(guān)注國(guó)際科學(xué)教育的研究成果，又需要探索基于本土的適切性強(qiáng)的教學(xué)方式;既需要研讀課程標(biāo)準(zhǔn)做好教學(xué)的項(xiàng)層規(guī)劃，又需要加強(qiáng)單元和課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì);既需要注重科學(xué)素養(yǎng)的達(dá)成，又不能忽視優(yōu)秀文化和主流價(jià)值觀的傳承。