《生物》(苏教)-落实课程目标——生物学概念教学

落实课程目标――生物学概念教学（2小时）**主持人：朱立祥北京教科院基教研中心高级教师嘉宾专家：刘恩山北京师大生科院教授博导国家课程标准生物学科负责人荆林海北京市一零一中学生物组特级教师一、专题背景介绍1．《普通高中生物课程标准》中的“核心概念”《普通高中生物课程标准》指出，生物科学素养反映了“一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力”；《普通高中生物课程标准》还指出要“注重学生在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”；《普通高中生物课程标准》在课程目标的知识目标中要求学生“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”。高中生物课程标准中这些要求无疑传递了这样一个重要信息：新课程绝不是轻视知识，也不是要降低对知识教育的要求，而是要求重视“核心概念”的教学，简而言之，即由追求对繁杂的生物学事实性知识的记忆，转向对“核心概念”的深层次理解，体现了国际科学教育“少而精”（lessismore）的原则。2．关于概念教学需要讨论的主要问题新课程的课堂教学如何把握“核心概念”的教学？有诸多问题需要研究。第一，什么是“核心概念”？如何确定“核心概念”？为什么要重视“核心概念”的教学？“核心概念”对学生科学素养的提高有着什么样的积极价值？第二，也是最关键的。如何开展核心概念的教学？概念的教学有哪些策略和方法？第三，是老师们广泛关注的。如何评价学生的核心概念掌握理解的情况？受到原有教育理念的影响，一些教师常常不区分科学事实和科学概念，也没有意识到两者在发展学生科学素养时具有的不同作用，有的教师更加看重科学事实的记忆和背诵，忽视了对重点内容的把握和指导，即使教师和学生都很努力，教学效果仍旧平平甚至不好。尽管所有的生物学教师都“重视知识的教学”，但是实际教学效果却相差很多。新课程实施中，这个问题就显得不可回避。通过本专题的学习，期待能帮助教师掌握适当的教学策略，促进概念教学的有效性。10 3．本专题中关于“生物学概念”的涵义生物学发展史表明，生物学的发展首先是概念的发展，概念是生物学理论的基础和精髓，概念也是思维过程的核心，一个新概念的提出，往往标志着人们观念的改变，促进生物学科的发展，甚至是对生物学科全新的认识。所谓概念，一般词典均解释为：思维的基本特征形式之一，是事物的一般的、本质的特征在人们头脑中的反映。把感觉到的事物的共同特点抽出来，加以概括，就成为概念。而“核心”指的是中心的，重要的部分，这样说来生物学“核心概念”指的就是生物学中重要的概念。本专题中的“核心概念”不仅仅是符合词典中的概念，同时也包括一些原理、规律、理论等知识。“核心概念”在某种程度上等同于课程标准中所述的“核心知识”，这样的认识是基于把生物科学知识分为1.科学事实2.科学概念3.科学原理4.科学理论5.科学模型等类型，所谓的核心知识囊括了重要的生物学概念、原理、理论和模型等，因此“核心概念”也可以称之为“概念性知识”，是与生物科学事实相对应的知识。在教学中事实性知识需要学生通过观察测量获得，学生学习的主要形式为记忆，检测时主要是复述；而概念性知识需要学生归纳推理，需要逻辑加工，最低层次也是需要学生理解，检测评价时一般需要在新的情境中应用。二、本专题研修策略根据视频课程的特点，我们拟定了本专题的研修策略如下：1．通过观看“教师讨论的视频片断”；说明生物学事实和生物学概念；2．讨论教师的知识观和对学科知识的认识、理解；3．分析一些有代表性的教学内容，对某个模块核心知识的理解和梳理；4．展示、评析优秀的教学片断，说明有关核心概念构建的教学策略。在我们的视频课程中，我们将把《生物学核心概念的教学》专题分解成三个话题来讨论：（1）什么是生物学概念?（2）如何确立核心概念？（3）如何进行有效的概念教学？由于时间限制，视频课程中没有涉及到“10 如何评价学生的核心概念掌握理解的情况”的问题，也期待着老师们在观看视频课程后就这个问题我们可以进一步交流。三、视频课程的主要内容第一学时在第一学时的讨论中，我们主要针对“什么是生物学概念?”和“如何确立核心概念？”两个问题展开了讨论。（一）如何理解生物学概念我们设计了以下访谈提纲：①您认为什么是生物学事实？什么是生物学概念？两者是一回事吗？②您能谈一谈光合作用的概念是什么吗？③您能谈一谈呼吸作用的概念是什么吗？④您认为生物学事实、生物学概念在发展学生科学素养时具有什么作用呢？带着这样的提纲，我们分别与北京一零一中学生物组、北师大附中生物组进行了座谈研讨。对座谈会的现场进行录像，把录像进行剪辑作为视频资料，插在远程研修的视频课程中，一方面在视频课程中请专家进行点评以引导广大教师理解、认识这个问题，另一方面期望这两个教研组的讨论能够开启远程研修学员的思路，引导老师们进一步深入思考，同时也把这种以学校教研组为核心的校本教研的形式向全国各地的老师们推广。1．如何区分生物学事实和生物学概念如何区分生物学概念和生物学事实呢？我们精心编写了有关生物学知识的十个陈述句：a．工业污染区，桦尺蛾的变化是自然选择的结果。b．由雌雄亲代双方共同繁殖后代的生殖过程称为有性生殖。c．进行有性生殖的生物，减数分裂时，同源染色体要配对。d．孟德尔的豌豆杂交试验中，F2的性状表现出现约为9：3：3：1的分离比。e．酵母菌是兼性厌氧生物。f．有氧呼吸是食物中的能量在生物体内的有氧收集过程。g．种群是进化的单位。h．艾滋病病毒是逆转录病毒。10 i．调节基因是编码一种蛋白质的基因，该蛋白质控制一个或一组基因的转录。j．工业污染区，深色的桦尺蛾越来越多，浅色的桦尺蛾越来越少。请老师们对上述十个陈述句进行判断，哪些表述的是生物学事实？哪些表述的是生物学概念？尽管进行这样一个判断并不是十分困难，但是有些陈述却让老师们陷入了困境。例如陈述“工业污染区，桦尺蛾的变化是自然选择的结果。”表述的是事实还是概念？很多老师不好确定，当看到陈述“工业污染区，深色的桦尺蛾越来越多，浅色的桦尺蛾越来越少。”老师们就陷入了思考。究竟什么是概念，什么事实？从老师的访谈我们感到：某些教师受到原有教育理念的影响，常常不能很好地区分科学事实和科学概念，同时也没有意识到科学事实和科学概念在发展学生科学素养时具有的不同作用。试想，老师们在不很清晰什么是科学概念的前提下，进行核心概念的教学，这样的教学就很可能有失偏颇，成为无效或低效的教学。要进行有效的核心概念的教学，就必须首先回答“什么是生物学概念？”。通过讨论，老师们基本上达成一致，即事实是客观的，是通过感官或者一定的仪器器材进行观察测量得到的。比如我们说“昆虫具有两对翅、三对足”，这就是一个可观察到的事实。而概念往往是主观的，是人的思维活动的结果，即是由众多的事实归纳推理得出的。这一点是区分事实和概念的最基本的原则。把握了这个原则，区分事实和概念就容易得多了。比如，上述陈述“工业污染区，深色的桦尺蛾越来越多，浅色的桦尺蛾越来越少。”就是一个可以观察的客观的事实，这样的事实不论是谁，只要仔细观察记录都可以发现的现象，也就是说事实就是现象。什么原因产生这样一种现象？这就是对现象的解释，上述陈述“工业污染区，桦尺蛾的变化是自然选择的结果。”就是经过头脑思维加工得出的结论，这种结论是基于事实的，也基于得出结论的人承认生物进化理论，当然不同的人同样面对同一个现象可能会得出不同的结论，这就与人的观念、思维方式有关了，一个不承认生物是进化的人，面对桦尺蛾数目变化，很可能会得出其他的结论，尽管这种结论不一定符合科学，因此所有结论都是主观的。主观的东西不一定就是不符合客观实际的，“工业污染区，桦尺蛾的变化是自然选择的结果。”从目前科学发展水平来看，是正确的，也就说是符合客观实际的。10 尽管把握了事实是可以被感知被测量的，概念是人们思维的结果这样一个基本原则，然而在具体内容分析时面对有些问题依然很困难。例如，“细胞是构成生命的基本单位”，有些老师认为这是个事实，是重要的生物学事实，生命的基本单位是细胞而不是什么别的；也有老师认为，这是一个基于大量观察，观察动物、植物、其他生物的身体结构，运用归纳推理得出的一个结论，应该属于概念性陈述。再如，“进行有性生殖的生物，减数分裂时，同源染色体要配对”，有些老师认为是事实，因为它发生在减数分裂过程中，是可以观察得出的，也有人认为是概念，它归纳指出了减数分裂的一个重要特征，类似于这样的问题还有很多。面对一时难以区分的陈述怎么办呢？很多老师都关注这个问题，我们的观点是教学中应该尽可能区分事实和概念，遇到一些介于事实和概念之间的问题时，我们更应该思考：我们为什么要区分事实和概念？我们是不是为了区分事实和概念？是不是在新课程中又要求训练学生也学会区分事实和概念？2．为什么要区分生物学事实和生物学概念为什么要区分生物学事实和概念，我们绝不是为了区分而区分，也不是要求学生训练这种技能。区分生物学事实和概念，是生物学教学中的一种技巧，一种手段，这种手段有利于提高我们教学的质量，有利于提高学生的生物科学素养。随着问题研讨的深入，老师们慢慢的把握到“事实是可观察测量的，概念是思维加工的”原则后，自然就想到为什么要区分事实和概念呢？在以往的教学中，我并没有刻意去区分事实和概念，不也教得很好吗？事实和概念对学生科学素养的提高有什么不同的作用吗？(1)人的生物学素养反映了生物学核心概念的掌握和应用水平高中生物学课程标准指出，“生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观。它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。”对于一个合格的高中毕业生，一个具备较高科学素养的公民来说，理解生物学重要的核心概念是必要的，也是重要的。在课程标准的表述中，我们认为“核心的基础内容”接近于本研究中的“核心概念”，是生物学科最核心的概念性知识，包含了生物学概念、原理、规律、理论、模型等等。科学素养反映了一个人对“核心概念”的掌握和应用水平，10 因此我们说，为什么要区分生物学事实和概念，最重要的一点理由就是：在科学素养的构成中，对概念性知识的掌握和应用占据了十分独特的地位和价值。(2)区分事实和概念有助于我们明确教学目标和确定教学重点高中课程标准把提高学生生物科学素养作为第一条重要理念，标准指出提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。在高中生物课程总目标中明确知识、能力和情感态度价值观生物新课程的三维教学目标，在知识性目标中指出要求学生“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”。因此，我们说高中新课程依然重视知识教育，不存在轻视知识的问题。这里面包含了生物学基本事实，所谓基本的也就是对后续的概念、原理、规律和模型理解最有价值的，而不是把纷繁复杂的生物学事实都要求学生记忆掌握，基础知识教育主要是概念、原理、规律和模型等方面的概念性知识。明白了这一点，我们就会很清楚课堂教学目标中，概念性知识目标应该占有很大的比重，理应成为课堂教学的重点。了解生物学事实是帮助学生形成正确的生物学概念的前提。通过教师的教学活动，不仅仅是让学生记住一些生物学事实，更重要的是让学生通过事实抽提出生物学本质的东西，建立正确的生物学概念，进而在学生的头脑中建构出合理的概念体系，并能利用这个体系解决他们的实际问题。每节课我们都会有知识目标，其中有一些是教学重点，那么您在确定这些教学重点时，以什么作为依据呢？显然，我们在确定每节课知识目标时，都是要以生物学核心概念作为教学重点的。根据本研究中的界定，概念是相对于事实来说的。因此对老师们来说，在备课时学会区分概念和事实就是十分重要的。(3)区分事实和概念，有助于我们选择适合的教学方法和教学策略事实性知识由感官可以直接得出，事实之间往往是相互独立的而少有联系的，因此在教学中事实性知识主要依靠实验观察测量等手段，由于技术和时间限制不能直接观察测量的，往往只能是被告知。这就决定了我们在课堂教学中要重视直接经验，动手做，动手观测也许是最好的学习策略。现实中，事实性知识更多的则是采取讲授告知的策略进行教学的。10 概念性知识需要思维得出，因此有关概念性知识的教学更应该重视思维的训练。由实验现象如何归纳实验结果，由实验结果如何推理得出结论，一个实验的结论如何被推广应用在其他的情境中，等都离不开思维。概念是由众多事实归纳推理分析得出的，因此概念教学离不开事实，众多事实的支撑方可得出概念。所以，概念教学也应该是建立在事实感知的基础上的。既然，事实性知识的教学和概念性知识的教学都离不开事实的感知，那为什么还要提出要求教师学会区分事实和概念呢？新课程标准从内容上看，很多内容被删减了，但是从提高学生生物学素养的角度看，对很多概念、原理、规律的理解要求则加深了！因此，区分事实和概念不仅帮助我们更好的确定教学重点，而且还可以根据不同的只是类型选择不同的教学方法。(4)区分事实和概念，有助于改变学习者的学习结果评价新课程的试验与推行，广大教师最关心的问题之一就是如何测量评价学生的学业水平的问题。很多老师担心，如果我们的教学中师了核心概念的教学，重视了学生的理解和应用，如果会考、高考仍然侧重学生对生物学事实的记忆，怎么办？这种担心是非常普遍的。学会了区分事实和概念，明白了教学重点是概念的理解，对学生学业评价就应该向考察学生的理解力和推理能力的方向倾斜。其实，无论是从高考试题的编制还是各省市会考命题的编制都可以看出，那种单纯的生物学事实记忆的考试方法逐渐淡出了人们的视野，取而代之的都是给定一个新的情境，学生要运用已经学习的概念原理来分析解决问题。为什么考试评价已经悄悄地由事实性知识的记忆转向对核心概念的理解呢？这一点，在生物科学中体现的十分明显。近几十年来，特别是DNA分子双螺旋结构破译以来，生物学的研究进入到分子生物学水平，生物科学知识呈现出爆炸性的增长，面对如此繁多的知识，教师如何教，学生如何学？如果仍然要求学生记忆生物学事实，哪怕是一些经典的生物学事实，恐怕也很难做到。最基本的概念、原理、规律等却不太可能发生巨大的变化，创设新的情境，要求学生应用已学的概念、原理、规律等来分析解决问题，以此来评价学生的学习，就成为评价学生学业的主流方向了。10 生物学事实往往是相互孤立的，难以建立合理的联系，组成一个合理的结构，因此对生物学事实的考查往往是检查学习者是否记住，是否记得清楚。而生物学概念主要是在运用中得到巩固，概念的运用是把已经概括化的一般属性应用到特定场合。其运用的过程也是概念的具体化过程。一般而言，概念的应用有两种途径：一是引证具体实例来说明概念的内涵和外延；二是运用概念来解决实际问题。其实，在高中生物课程标准中对核心概念的评价已经很清楚的提出了建议：新课程标准提出，要善于利用纸笔测验，检测学生知识性目标的达成。纸笔测验仍然是教学过程中最常见的评价方式之一。在提倡多元化评价的同时，要充分利用好传统的纸笔测验。在制作纸笔测验试题时，应注意实现以下转变。命题时不必过分强调命题时应强调枝节内容零散的知识单纯的生物学事实对内容记忆情况的考查学生还不理解哪些知识核心内容具有良好结构的知识生物学概念、原理的理解和应用对分析、综合等思维能力的考查学生理解了哪些知识理解以上五点建议，枝节内容对应于核心内容、零散的知识对应于结构良好的知识、单纯的生物学事实对应于概念原理的理解和应用等，如果教师没有意识去区分事实和概念、不会区分事实和概念，是难以真正实施的。（二）如何确定模块中的核心概念明确了什么是生物学概念、为什么要重视概念教学，接下来就是一个不得不回答的问题。课标中哪些知识内容应归为核心概念呢？很多老师提问“我是教学新手,我想请教怎样确定某一章节中的核心概念呢?”在北京一零一中学、北师大附中的座谈研讨会上，我们请两所学校的生物教研组以生物必修Ⅱ《遗传与进化》的课程内容为例，对本模块的知识内容进行分析和梳理，并请他们做了如下工作：①您列出本模块中的核心概念（10-15个为宜）。②请您谈一谈选择这些内容为核心概念的理由。③集体讨论、统一意见，确定本模块的核心概念。④请您对核心概念进行排序。⑤请您谈一谈核心概念这样排序的理由。一零一中学生物组讨论认为生物必修Ⅱ《遗传与进化》的课程内容中核心概念有：10 染色体、基因、中心法则、减数分裂、性状、突变、重组、遗传规律基因频率、物种、种群、自然选择、隔离需要说明的是，开始的时候请老师们判断的是10个陈述句，在这里怎么是一些名词术语呢？我们是这样认为的，概念一般要使用一个陈述句来表达，正如前面的10个陈述句，这些陈述句中有的表示的是事实，有的表示的是概念，有的不好区分介于事实和概念之间。在一零一中学生物组的座谈会中，老师们直接用生物学术语来代替了概念的表述，这是因为参加研讨的都是生物学教师，大家都知道这些生物学术语背后的含义，也就是说明确这些术语的内涵和外延，对于一个非生物学专业的人士来说，仅仅告诉他这样的名次术语显然是不可能清楚它的内涵的，这就提示我们在课堂教学中往往要把这些名词术语用一个合适的陈述句表达出来，以帮助我们的学生理解分析。老师归纳抽提的13个概念中，前8个属于遗传范畴的；后5个属于进化范畴的。在遗传部分，北京一零一中学生物组老师们列出的“染色体、基因、中心法则、减数分裂、性状、突变、重组、遗传规律”基本涵盖了课程标准中有关内容，限于讨论时要求概念数目为10-15个，这样老师们必然就要精心挑选，肯定是按照概念的重要性，将一些上位概念挑选出来。没有列出的概念有DNA的结构，DNA的复制、转录和翻译，伴性遗传等，其实在大家讨论时一致认为：基因的概念包含了DNA的结构，DNA的复制、转录和翻译等都包含在中心法则中，而伴性遗传则被包含在遗传规律中。因此，针对遗传部分列出的这些概念是合适的，其实这部分教学的重点也就是让学生理解这些概念，在这个基础上发展能力，培养情感态度价值观。在进化部分老师们列出了“基因频率、物种、种群、自然选择、隔离”等概念，其实在课程标准中本部分内容是相对宏观的，要求学生说明现代生物进化理论的主要内容，现代生物进化理论最具有代表性的就是综合进化理论，所谓综合就是孟德尔遗传学和摩尔根基因理论的综合，现代综合进化理论必然涉及“基因频率、物种、种群、自然选择、隔离”这些基本的核心的概念。略显遗漏的，本模块教学中还应该引导学生认识“生物多样性”“生物进化与生物多样性的关系”，因此“生物多样性”的概念应补充进来。10 面对一个具体的教学模块、一个具体的教学内容，我们到底应该如何确定核心概念？在视频课程中由于时间关系，我们并没有进行深入研讨，没有概括出几条原则性的东西。但是我们认为，“如何确定核心概念”是一项非常专业化的工作，这就是作为高中生物学教师要有科学背景、要有生物学背景的原因。也就是说，如何确定核心概念，必然与教师本身的生物科学专业素养有关，教师是如何理解生物科学的，在教师的头脑中生物科学框架如何，等等都会影响到教师选择核心概念的抉择，因此我们呼吁：高中课程改革对教师有更高的要求、有更大的挑战，要求我们的高中教师有更高的专业素养。同样，教师如何理解中学生物学教学对选择核心概念也有着至关重要的影响，我为什么要教授生物学？我要交给学生什么？也就是说，教师的生物学教学观肯定会制约教师对核心概念的选择，因此我们也呼吁：高中新课程需要我们的教师更深入的学习理解有关科学教育的发展趋势，深刻把握生物学教学的本质和精髓。【作业】列出必修Ⅰ《分子与细胞》、必修Ⅲ《环境与稳态》的核心概念并排序。每个模块核心概念数目控制在15个以内。第二学时（三）如何进行有效的核心概念在第二学时的讨论中，我们主要针对北京市人中附中闫新霞老师《光合作用》、北京市十一学校杨婕老师《细胞呼吸》、北京市十一学校王春易老师《染色体变异》、北京市101中学荆林海老师《生物进化》、北京市101中学安军老师《兴奋的传导》等五个课堂教学视频片断进行了研讨分析，通过课例分析，我们总结概括了概念教学的教学策略主要有以下几种：1．应用科学史进行概念教学2．通过探究实验进行概念学习3．通过比喻或模型进行概念学习4．使用概念图进行教学5．信息技术辅助6．前科学概念的发现与纠正【作业】请您在三个必修模块中任选一个核心概念，设计本概念的教学片段。10