中学生物科学能力结构要素及培养路径研究，本文主要内容关键词为：路径论文,要素论文,生物科学论文,能力论文,结构论文，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。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》提出了“坚持能力为重”的指导思想[1]。切实促进学生能力发展，是当前深化基础教育课程改革、全面提高教育质量的关键点。我国新一轮课程改革也旨在将学习重心从过分强调知识内容获取向理解科学过程转化，注重培养学生的科学能力、科学态度和科学精神，适应社会发展对人才培养的要求。随着教育改革的不断深入，生物学教育领域出现了许多新的研究课题，如教学目标、教学内容、教学方法、教学评价的改革等。但不管怎样，都要涉及以思维能力为核心的科学能力发展与培养的问题。为了深入研究生物学教学，本文对生物科学能力的内涵表现、结构特点及培养路径这一方面进行了探讨。 一、生物科学能力的内涵表现与构成要素 1.能力的概念 梳理文献发现，目前研究者对能力内涵的理解基本一致。例如，顾明远主编的《教育大辞典》将能力定义为：“顺利完成某种活动所需的个性心理特征。”[2]林崇德等主编的《心理学大辞典》将能力界定为“使人能成功地完成某种活动所需的个性心理特征或人格特质”[3]。皮连生认为，能力是一个心理学术语，“是指潜在于个体身上并通过某种身心活动或学习活动所表现出来的个体特征”[4]。综合以上分析可以发现，能力的内涵具有三个核心特征：第一，能力是人的一种个性心理特征，不同的人具有的能力特质是不同的，具有个体差异性；第二，能力总是与活动和行为联系在一起，是顺利实现某种活动的心理条件，能力的高低往往直接影响活动的效率；第三，能力内隐于人的心理结构之中，往往要通过某些活动或行为表现出来。 2.科学能力发展与科学素质提高的内在诉求是一致的 作为人的内在调节机制之一的科学能力是科学素质的核心成分。国际经济合作组织（OECD）在PISA评价项目中，将科学素质分为三个部分：识别科学问题、科学地解释现象、使用科学证据。这三个要素既是科学素质的重要体现，也是科学能力的核心内容。 3.生物科学能力是生物学教育与学生智力发展的结晶 著名教育家杜威曾指出，科学家的学科知识与教师的学科知识是不一样的，教师必须把学科知识“心理学化”，以便学生能理解[5]。杜威所强调的学科知识“心理学化”的关键在于，教师需根据学习心理来传授知识，使学科知识内化、概括化或者类化为学生的学科能力。又因生物学科教育属于科学教育，故而推知，生物科学能力既是以生物学科知识为基础，又不能归结为学科知识，它是学生通过对生物科学知识内化、概括化或类化等智力活动形成的比较稳固的心理特征。换句话说，科学能力既起源于科学教育促使学生掌握的科学知识，又依赖于学生心理能力本身的发展，所以是科学教育与学生智力、能力发展有机结合的产物。 展开而言，科学能力作为中学生的一种很重要的能力，有着自己的两大特点：第一，形成科学能力需要科学知识做基础和中介。科学知识包括感性知识和理性知识，感性知识主要有科学事实和科学表象，理性知识主要包括科学概念和科学规律。中学生科学能力的形成和发展依赖于对科学知识的掌握，没有科学知识不可能有科学能力，反之，科学能力的提高可以促进科学知识的掌握，是掌握科学知识的条件。第二，科学能力偏重于抽象思维。根据思维材料的不同，可将思维分为抽象思维、形象思维和直觉思维。科学能力主要与抽象思维相关联。但是，形象思维也是它必要的组成部分，能对生物学学习提供形象支柱，便于学生对科学问题的整体把握和定性分析，也是科学创造性思维的重要方面。抽象思维与形象思维有机结合而形成的直觉思维对科学创造尤为重要。有鉴于此，中学生物教学既要重视对抽象思维能力的培养，也要重视对形象思维和直觉思维能力的培养。 4.生物科学能力的构成要素 （1）生物科学能力的核心要素是科学思维能力 学习生物学离不开思维，无论是生物学问题的提出、生物学现象的观察、生物学数据的测量、生物学模型的抽象、生物学概念的形成、生物科学规律和科学理论的建立，还是应用生物学理论解决生物学问题等，都离不开思维。因此，科学思维能力是生物科学能力的核心。 科学思维是大脑对科学信息的加工活动。袁薇薇曾经总结道：“科学思维包括了科学领域中，在产生假设、实验设计、证据评估、推断思辨、得出科学结论等过程中的一切思维技能，它既包含了很多一般目的的策略与算子，同时也是一种非算法性的、复杂的、需要努力的高级思维，其核心是在对一个多变量系统进行推断时所表现出的科学推理能力。”[6] （2）生物科学能力的基础要素是概括能力 概括能力是科学思维能力的基础，也是一切科学能力的基础。首先，抽象和概括是学生形成生物学概念和掌握生物学概念的前提。因为科学概念是自然界事物的本质属性或特征在人的大脑中的反映，而形成和掌握概念，就是对某一类事物加以分析、综合、比较，从中抽象和概括出共同的本质的属性或特征。其次，概括是科学思维活动的速度和灵活迁移程度、广度、深度及创造程度等思维品质的基础。没有概括，就无法进行逻辑推理，就谈不上思维的深刻性和批判性；没有概括，就没有灵活的迁移，就谈不上思维的灵活性和创造性；没有概括，就没有“缩减”的形式，就谈不上思维的敏捷性。一切学习活动，都离不开概括。 概括能力外在的表现通常是揭示事物本质特性的系统表述的能力，但要顺利完成概括活动，又需要个体具有感受、理解、记忆、综合等内在的心理活动。因此，影响概括效率，推进概括活动顺利进行的心理状况也就是概括能力。中学生的概括常分为低级和高级两种形式。前者是对事物外部一般特征加以概括，即经验概括，往往是在直观的基础上自发地进行；后者是通过对感性认识经验加工改造，揭示事物一般的本质特征与联系的过程，即在思维水平上对事物本质的概括，也称为科学的概括，它需要通过一系列分析来完成。 二、生物科学能力的结构特点 广义的科学能力是指以科学思维能力为内核，以科学研究能力为主要表现方式，并具体外载于科学研究过程中的信息搜集与整理能力、言态表达能力、调查研究能力、文字表达能力和成果推介能力等。而聚焦到生物教学，因其过程明显带有学科性、主体性、个性化等特点，故由此培养形成的生物科学能力具有以个体科学思维品质为内核、以生物学科能力为主要表现方式的结构特点。 1.科学能力是静态结构和动态结构的有机统一 如果单纯分析科学能力构成的具体成分，可将科学能力结构视为静态的；如果从学生科学能力的发展和完善的过程来看，科学能力的结构又是动态的。科学能力就是这种静态性和动态性的有机统一，其中动态性则是科学能力的精髓。究其原因，有三个：第一，科学能力的结构是在学生积极主动学习科学知识和解决科学问题的过程中形成与完善的；第二，科学能力的结构具有发生、发展、变化的特征；第三，科学教学活动是科学能力结构的起点和动力。没有科学教学，学生不可能形成完善的科学能力结构。 2.生物科学能力以个体科学思维品质为内核、以生物学科能力为主要表现方式 （1）生物科学能力以个体科学思维品质为内核 科学能力必须要在个体科学思维活动中才能获得发展，不论是进行观察、实验，还是解决问题、创造活动，科学思维始终都是其核心成分。因此，学生的生物科学能力的核心结构一定包括体现个体思维的个性特征，即个体科学思维品质。在一定意义上，思维品质是智力与能力的表现形式，是衡量智力与能力高低的重要指标。一方面，思维品质包括深刻性、灵活性、批判性、敏捷性和独创性，这5个品质能确定某学生个体科学能力的等级和差异，因此可认为是各种智能的品质；另一方面，观察、实验、思考等体现智力的思维活动，被赋予不同的内涵后，又可以体现观察能力、实验能力和思维能力等的个体能力差异。 （2）生物科学能力以生物学科能力为主要表现方式 生物科学能力是指对认识自然和生物世界、运用生物学解决相关科学活动问题的直接的、稳定的、具有调节控制作用的个体心理特征。生物科学能力不等同于生物学科能力，但包括它；又因生物科学能力是学生在进行生物科学活动过程中整体构建（生长）起来的一种网络型的经验结构，主要通过生物学科教学过程进行培养形成，故它是以生物学科能力为主要表现方式。 林崇德教授认为，“所谓学科能力，通常有三个含义：一是学生掌握某学科的一般能力；二是学生在学习某学科时的智力活动及其有关的智力与能力的成分；三是学生学习某学科的学习能力、学习策略与学习方法”，“学科能力是学生的智力、能力与特定学科的有机结合，是学生的智力、能力在特定学科中的具体体现”。[7]由彼及此，简单概括可知，生物学科能力就是解决生物学科问题的能力，是基本能力和特殊能力的有机融合。 中学生物学是观察、实验和科学思维相结合的基础学科，在生物课程设置中，探究实验一直是展现学生科学探究与实验能力的重要平台；生物学还是一门具有创新性、时代性和生命性的学科，有别于其他学科最根本的特点是必须具备科学探究的能力，这是由其研究对象的独特性决定的；此外，生物学还具有独特的方法论和科学思想，其历史发展蕴含着理论思维、科学方法和科学品质。这些都是生物学的学科特点。因此可知，观察能力、实验能力和科学思维能力是中学生基本的科学能力，科学思维能力分为抽象思维能力、形象思维能力两大基本成分，两者的有机结合构成直觉思维能力；包含学习能力、分析问题与解决问题能力、创造能力等综合能力在内的其他科学能力，特别是能直接体现生物学科特殊要求与特殊问题的特殊能力，如明显带有学科差异的生物学习能力、学习策略与学习方法，都是在此基础上形成和发展的。中学生的生物科学能力各要素间存在着或交叉、或包容、或融合的关系，因而生成为一个有机整体。 三、例谈中学生物科学能力的培养路径 科学能力与科学知识共同构成中学生科学素质的核心，科学能力发展的过程就是学生科学素质生成的必经之路。而且，科学能力是获取科学知识和探索科学新知识的能力，它的培养需要以具体的知识、技能和方法为载体，经过内化和升华而逐步发展起来，并需要一个长期系统的训练过程。因此，科学能力是在科学知识的教与学的过程中形成的；基本科学能力的培养必须贯穿在科学知识与科学方法的教学中，并以思维品质的训练作为突破口。 下面这个“促进学生概括能力提升的初中生物核心概念教学”的案例，就是在上述理念的指引下，开展的生物学科教学研究。通过筛选既是教学重点内容，又是科学知识学习或科学方法指导的典型课例，辅以智能品质训练，实施课堂教学研究，从中探索生物科学能力的培养路径。 1.实践背景 2011年12月新修订的《义务教育生物学课程标准（2011年版）》颁布并实施，最明显的不同之一是：明确提出了50项重要概念，并要求教师在教学中应帮助学生建立和理解生物学核心概念。新课程标准指出：“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。”[8]可见，新修订的课程标准十分重视生物学概念教学。然而，在教学过程中，教师如何围绕重要概念展开各种教学活动，以促进学生对重要概念的建立、理解和应用呢？为此，不妨围绕核心概念展开深度教学活动，尝试帮助学生建立、理解和应用重要概念，力求将抽象的生物学概念转变为学生能理解的知识。 2.教学框架及其操作说明 教师要帮助学生形成初中生物学中的50个重要概念，首先必须要有整体设定重要概念的目标和充分的准备，须将50个重要概念涉及哪些章节，并且每一章节所侧重达到的目标进行整体的规划。而且，某一重要概念并非在一节课的教学中就能帮助学生形成的，其内涵和具体表现等，通常蕴含在整一章教材、多节课的教学活动中，其概念内容一般呈现螺旋式上升。因此教师在对重要概念进行整体规划和梳理后，可逐步、有计划、有目的地将它落实到相关的每节课中，开展比较、推理等科学思维训练，去粗取精、去伪存真，抽象概括出研究对象的本质特征，既能加深学生对每个概念的认识和理解，更能促使他们将其推广到范围更广的同类对象中去，从而帮助学生形成重要概念。由此，让学生亲历由具体到抽象、概括事物本质属性的过程，实现他们概括能力的提升。 由此，不妨在生物教学过程中围绕核心概念展开深度教学活动。教师通过采用不同的教学方法和教学手段来组织学生学习各种科学知识，指导学生采用观察、实验、条件控制、测定、记录等方式，搜集有关资料和数据做分析，训练学生的科学方法，在科学知识与科学方法的教学中，训练和培养初中生的观察与实验能力、概括能力、分析思维能力等生物科学能力，进而总结生成了能体现一定规律的“初中生物核心概念教学框架图”（图1）。
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