中小学生物学课程细胞生物学重要概念的筛选与表达_课程标准论文

中小学生物学课程中细胞生物学重要概念的筛选及表述，本文主要内容关键词为：细胞生物学论文,中小学论文,生物学论文,概念论文,课程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      近些年的国外科学教育，从理论研究到课程标准和教学实践，都非常重视重要概念。围绕学科的重要概念进行教学有利于提高学生的科学素养，促进学生对知识的深层理解和迁移应用。

      我国《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《标准》），在修订过程中特别强调要“凸显重要概念传递”，并在课程内容的10个主题中以描述概念内涵的方式表述了50条生物学重要概念。《标准》认为，生物学重要概念处于学科中心位置，包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释，对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。[1]《标准》修订组负责人刘恩山教授曾就为什么要强调重要概念，从三方面进行分析：第一，在课程内容上强调“少而精”是科学教育工作者面对知识爆炸所作出的必然回应；第二，概念不同于事实，而基于理解而形成的重要概念对学生日后的学习和生活有积极的影响；第三，《标准》突出重要概念，可以明确告诉教材编写人员、教师和教研人员教学的重点和深度，进而促进教学质量的提高。[2]

      目前，生物教育工作者们普遍认同以命题或内涵方式表述概念的优越性，认同教学中应提供学生大量的事实性知识，帮助学生构建起重要概念。然而，就特定主题而言，究竟哪些属于生物学重要概念？它们适宜学生在哪一学段学习？怎样表达和传递这些概念？这是关于生物学重要概念研究的基础问题。

      细胞生物学是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学，是生命科学的基础。细胞是生物体结构和功能的基本单位。早在1925年，著名科学家威尔逊（E.B.Wilson）就说过，“每一个生物科学问题的关键必须在细胞中寻找”。[3]现代细胞生物学从显微水平、超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动，已成为当代生物科学中发展最快的一门尖端学科。[4]既然细胞生物学既是生命科学研究的重要基础学科，也是中小学生物学课程的重要学习内容，那么，中小学阶段适宜学习哪些细胞生物学重要概念，怎样表述和传递这些概念？

      我们参考《标准》内容结构，筛选并表述出适合中小学学生学习的细胞生物学概念，以期为中小学围绕重要概念的教学实践提供参考，为高中生物学课程标准的修订及教材的编写提供素材。

      一、概念的筛选方法

      （一）基于多国课程标准，采用国际比较研究法初步筛选概念

      本研究采用国际比较研究法，在仔细研读了美国、加拿大和澳大利亚等国家或地区的50份课程标准后，从中挑选出27份在教育理念中强调重要概念，在内容标准中以陈述句表述概念内涵的课程文件（见下页表1），然后统计每一条概念的选用频率及年级分布，最终筛选出细胞生物学主题所包含的概念及其适宜学习的年级段分布。采用国际比较研究法的原因如下：（1）学科的重要概念，很难由个人或小团体决定，汇集“专家的集体大智慧”更有说服力；（2）许多国家或地区在中小学生物学课程标准文件中，突出重要概念的地位，并用陈述句形式列出了中小学不同学段学生应该掌握的重要概念，为研究提供了充足的理论依据和素材；（3）某条概念在各课程标准文件被提及的频率及学段分布，可以作为筛选并确定适宜学习学段的依据。此外，利用国际比较研究法筛选并表述重要概念，曾被用于遗传学[5]、生态学[6]和科学探究[7]等多个主题，经实践证明是科学和可行的。

      以“一些生物由单细胞组成，一些生物由多细胞组成”这条概念为例，经比较研究发现，有20份（69%）不同国家或地区的课程文件提到该概念，并且绝大多数将其安排在7—8年级学习。这成为研究者选用该概念进入我国中小学课程并安排在初中阶段学习的重要依据。

      

      

      经过国际比较研究法，我们筛选出28条概念陈述，其中1条适宜在小学阶段学习，9条适宜在初中阶段学习，18条适宜在高中阶段学习。

      （二）参考《标准》及教材，完成概念的逻辑梳理及排列

      概念并不是孤立存在的，概念之间有着紧密的联系。比如描述同一生命活动或现象，有的概念更抽象、上位，对学生理解力的要求高，有的则更具体、下位，对学生理解力的要求低。比如“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这一概念表述，就比“所有生物（病毒除外）都由细胞组成，细胞只能来源于存在的细胞”这一概念表述更抽象、上位。但是，学习下位概念可为学习上位概念提供支撑，比如学生知道“除病毒外的所有生物都由细胞组成”，有助于学生理解“细胞是生物体结构的基本单位”。同时，在国际比较研究中发现，作为国际比较素材的多份课程标准文件，在概念呈现上按照这样的顺序：特定年级范围的重要概念及支撑它的多条下位概念或事实性知识，如美国纽约州、弗吉尼亚州和加拿大安大略省。本研究将尝试梳理筛选出的28条细胞生物学重要概念，按上下位关系进行排列。梳理的思路正如凯希（McCathy）和莫里斯（Morris）提出的：想象一下，一把大雨伞下面有一把小雨伞，下面还有一把更小的雨伞。

      在概念梳理及排列时，本研究除比较各概念抽象程度或上、下位关系外，还参考了《标准》中有关“细胞”的概念陈述及生物学教材。

      二、研究结果

      我们用上述方法筛选并梳理出中小学生物学课程中细胞生物学的重要概念及支撑它们的下位概念，用陈述句表述如下（表2），其中“N”代表提到该概念的课程标准的数量。

      以上研究结果参考并对应了我国中小学生物学课程标准及教材的要求，其中A.1、B.1—B.2、C.1—C.5为该学段要求学生理解的重要概念，其下位概念按逻辑关系排列在右侧方格；标有“*”的概念，为参考我国课程标准和教材添加的概念表述，并不来源于国际比较的研究结果，共2条。

      

      

      三、对研究结果的讨论

      （一）用陈述句呈现概念可以作为课程目标的补充

      本研究认同以陈述句呈现对概念的基本理解，是基于以下三点考虑。

      1.考虑到许多学生对概念名词很熟悉，但对概念名词所代表的概念内涵却并不熟悉。比如，有的学生通过各种媒体渠道非常熟悉DNA一词，但事实上他们对DNA和基因没有全面的理解和认识，包括DNA和基因的功能、它们之间的区别与联系等。

      2.要更明确地提出希望学生理解的内容。学生对知识的学习是螺旋上升的，随着年级的升高，这些知识在广度和深度上的要求逐渐增加。例如初高中都会出现“细胞的结构”这一概念名词，但要求却不一样。初中学生只需要知道显微镜下细胞的主要结构及其主要功能；高中学生还要进一步知道亚显微的细胞结构及功能，区分真核与原核细胞等。用陈述句表达出概念，可以作为概念名词的补充，更好地体现出该概念名词在不同年级的要求。

      3.要更加明确概念之间的联系。用陈述句表述概念，往往能阐释两个或多个概念名词之间的关系，这有助于学生理清概念名词间的联系及概念之间的逻辑结构，从而实现对知识的深入理解和迁移应用。

      （二）对课程文件提及重要概念的频率进行讨论

      本研究中，需要考虑的一个重要问题是：究竟一条概念被提到的频率达到多少才可以算作国际科学教育普遍关注的重要概念？这直接决定了一条概念是否被选定，或者被舍弃。例如：有的概念被提到的频率很高，如93%的文件要求教师帮助学生建立概念“多细胞生物在结构和功能上具有层次，依次包括细胞、组织、器官（系统）和生物个体”；但有的概念仅有少数国家或地区的课程标准提及，如概念“细胞的分化，源于多细胞生物基因的选择性表达”仅被11%的文件提到。判断一条概念是否受到国际科学教育普遍关注的分界线究竟在哪里？以往的研究并未明确，本研究原则上以占到总课程标准数目的30%为界，但对于我国生物学课程标准和教材强调的概念，即使提及频率较低，仍予以保留。当然，这些通过国际比较筛选出的概念，有待以后的研究进一步甄别和探讨。

      （三）对筛选出的概念在内容表述上进行统一

      即使同一概念名词或相似的生物学内容，在不同国家或地区课程标准文件中的表述也不完全相同，比如强调的重点或涵盖的内容范围不一致。因此，在概念筛选时，研究者需要依据一定的原则，在内容表述上进行统一。

      以“生物体的结构层次”这一概念为例。美国加利福尼亚州的课程标准要求学生在7年级知道“植物和动物在结构和功能上具有结构层次，包括细胞、组织、器官、系统和生物体”；明尼苏达州和新泽西州分别要求学生在7或8年级知道“在多细胞生物中，组织、器官和系统由细胞组成，它们为所有细胞提供食物、空气，并排除废弃物等”；纽约州要求学生在9—12年级知道“多细胞生物结构和功能的重要组织层次包括细胞器、细胞、组织、器官、系统和整个生物体”；华盛顿州要求6—8年级的学生知道“多细胞生物拥有能行使不同功能的特化细胞，这些细胞聚在一起形成组织，组织形成器官，器官构成系统并在系统中行使特定功能”。可见，不同国家或地区对同一概念名词，在内容陈述上有差异，认为适宜学习的年级范围要求也不尽一致。遇到这种情况，我们参考《标准》的具体要求，在概念内容表述上进行统一，并对其适宜学习的年级范围给出建议。首先，结合国际比较结果，同时鉴于该概念属于我国初中生物学课程标准的重要内容，各版生物学教材也以单独章节呈现该内容，因此本研究在国际比较结果呈现时将建议在初中阶段学习该概念。另一方面，我国《标准》和教材将这一概念定位在了解水平，学生能描述即可。综合国内外课程标准及生物学教材的要求，最终将该概念表述为：多细胞生物在结构和功能上具有层次，依次包括细胞、组织、器官（系统）和生物个体。

      另外，某些概念表述虽不太符合我国《标准》和教材的表述习惯，但为更加体现国际比较研究的结果和价值，予以保留。

      （四）概念梳理时，添加概念的原因和依据

      在概念梳理时，可能有两种特殊情况：一是该概念比较上位，但缺少支撑它的下位概念，此时将基于我国《标准》和教材至少添加一条具体概念，如A.1.1；二是归为一类的几条概念都比较具体和下位，此时将基于我国《标准》和教材添加一条重要概念，使其能同时在内容上涵盖这几条概念，更抽象和上位，如C.4。

      四、本研究的意义

      “凸显重要概念传递”已得到初中生物学教材、一线教师及广大教育研究者的普遍认可。本研究利用国际比较法，筛选并梳理出中小学课程中细胞生物学内容共同关注的重要概念，并以命题的形式表述，体现出概念教学的循序渐进性，为我国中小学生物学的教学实践提供进一步参考标准。同时，本研究结果能为高中生物学课程标准修订“凸显重要概念传递”及教材的编写提供可借鉴的素材。

      本研究筛选及表述的重要概念，只是初步结果，还需要经过专家的讨论及教师的实践、修改后，才能更符合我国学生的认知水平和接受能力，具有更好的适切性。

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