《义务教育生物学课程标准（2011年版）》的变化释疑——兼论美国《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》，本文主要内容关键词为：概念论文,美国论文,生物学论文,义务教育论文,课程标准论文，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。
《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《标准》（2011年版））于2012年1月由教育部颁布。从2001年7月《全日制义务教育生物学课程标准（实验稿）》（以下简称《标准》（实验稿））颁布实施以来，历经10年，经过不断的教学实践和专家的论证，《标准》（2011年版）的修订从课程的性质、重要概念的提出和教学建议三个方面做了较大的变动。与此同时，美国于2011年7月正式发布了《K-12科学教育的框架：实践，跨学科概念与核心概念》（以下简称《新框架》）。由于美国的科学课程中包括物理，生命科学，地球与空间科学，工程、技术与科学的应用等4个学科领域的内容，这与我国的分科教学有所不同。本文将从我国《标准》（2011年版）的各方面变化加以阐释分析，并从美国《新框架》中得出一些对我国《标准》（2011年版）执行时的启示。
一、《标准》（2011年版）对课程性质的界定
生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门学科，《标准》（实验稿）中仅提出“生物科学是自然科学中的基础学科之一，是研究生物现象和生命活动规律的一门科学”[1]，而《标准》（2011年版）同样强调“生物科学是自然科学中的基础学科之一”，但改“研究生物现象”为“研究生命现象”，虽然只是一个字的改变，但更确切地指出生物科学是研究以生物新陈代谢和繁殖为核心内容的生命现象。“义务教育阶段的生物学课程”是“必修课程”，《标准》（实验稿）强调了必修，而《标准》（2011年版）在必修的基础上更侧重生物课程的学科性。生物课程作为理科课程，其本质特征在于理性思维和科学探究，因此课堂中如果一无理性思维的流淌，二无探究活动的开展，那么生物学就已经被驱逐出理科世界。[2]因此，生物学应当成为一门真正意义上的科学教育课程。《标准》（2011年版）明确生物学“其精要是展示生物科学的基本内容，反映自然科学的本质，它既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点及解决问题的思路与方法。”[3]在此不但强调学生要掌握生物学的知识，而且要让学生在学习的过程中掌握科学的思想方法。
“生物学课程期待学生主动地参与学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成理性思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。”[3]《标准》（2011年版）在课程性质中的这一段论述说明学生主动学习、主动跟随科学家的脚步探究性的学习的重要性和地位。在科学技术的发展中，科学家的重要价值在于科学地发现科学规律并发展其内在逻辑，而这些规律又是在科学家们通过不断地发现问题、寻找解决问题的途径过程中而进行的探究活动中总结出来的。因此，义务教育阶段的生物课程不仅是让学生习得这些科学知识，还要领悟科学方法；不是被动地记忆和理解科学知识，而是要通过亲历探究过程，掌握知识，领悟方法，训练思维，养成科学的态度，最终提高终身学习的能力。
与此同时，《标准》（2011年版）认为：“学习生物学课程是每个未来公民不可或缺的教育经历，其学习成果是公民素养的基本组成。”[3]我国于2006年颁布了《全民科学素质行动计划纲要（2006-2010-2020）》，该纲要的出台受到美国2061计划[4]的启发，力图统摄科学教育与科普两方面的纲领性文件，以发达国家公民基本科学素养为参照设立了3个阶段目标。在义务教育阶段的课程标准中提出对未成年人科学素养的提高，也正响应了《全民科学素质行动计划纲要（2006-2010-2020）》实施工作汇报会中提到的，对在重点人群科学素质工作方面要“充分发挥课堂主渠道作用，推进科学课程的全面实施”、“提高未成年人的创新意识和能力”。
美国在1996年的《科学教育标准》中即明确“全民科学素养的普及”为其重点，本次《新框架》在继续强调提高学生科学素养目标的前提下，明确了学生在经历从幼儿园到高中的教育阶段，应该具备的科学知识、能力及基本观念。同时，美国《新框架》在继1996版的凸显探究的基础上着重于实践，这在我国的《标准》（2011年版）中也有体现，如前文述及的课程性质中提出的“亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律”，这与美国《新框架》中倡导的实践的科学是相一致的，图1较为直观地表述出美国《新框架》实践的3个部分：调查研究、评估和理论与方案。其中每个部分中包含了学生应具备的科学基本素养：提问、观察、实验、测量、计算、推理等。这种一致性说明我国自近现代以来现代科学教育的发展与繁荣，紧跟时代的发展，与发达国家科学教育水平的距离逐渐缩短。
二、提炼了10个主题的50个生物学重要概念
1.重要概念的解析
温·哈伦在《科学教育的原则和大概念》中提出：“科学教育具有多方面的目标，科学教育应致力于：理解一些科学上有关的大概念（Big Idea），包括科学概念以及关于科学本身和科学在社会中所起作用的概念；收集和运用实证的科学能力；科学态度。”[6]这里所说的大概念与核心概念（Core Idea）、基本概念（Fundamental Idea）、关键概念（Key Concept）是一致的，也与《标准》（2011年版）提出的重要概念相同。温·哈伦所提出的大概念中涉及生物学的有4个：生物体是由细胞组成的；生物需要能量和营养物质，为此它们经常需要依赖其他生物或与其他生物竞争；生物体的遗传信息会一代代地传递下去；生物的多样性、存活和灭绝都是进化的结果。[6]这些大概念又在后续的章节中细化为小的概念，其目的也是让学生由表及里地掌握这些大概念。如在下文中要提到的美国《新框架》中提出的生物体和生态系统中物质和能量这一核心概念，在温·哈伦的书中可以梳理为：
A所有生物体都需要通过摄取食物来获得能量，还需要空气、水和一定的环境温度：
A1绿色植物利用太阳光制造其所需食物，并存储能量；
A2动物靠吃植物或其他动物来存活。
B能量通过生态系统传输：
B1当食物被生物体用于生命过程时，其中的部分能量会以热的形式散逸；
B2植物利用太阳能合成植物的食物，又会使生态系统中的能量得以补充。
从小的、起始的概念出发，接着发展到较大的，能够包含较广泛经验的概念，再到能够理解自然界物体、现象和相互联系的，更为概括、更为抽象的概念。上述A1、A2、B1、B2的小概念是随着学生从中低年级到高年级的能够发展的概念，学生的抽象思维能力增强了，能够逐渐掌握小概念，并在此基础上延伸、拓展这些小概念为大概念，即重要概念。这些重要概念是课程内容中重要知识内容的提炼，因此，他们并不是新增的，而是原本就在课程标准之中，以陈述句表述，以概念内涵的形式表述。重在让学生理解概念，明确理解的程度。不但不会增加教师和学生的负担，反而对教师如何教和学生掌握到什么程度更明确了。
2.《标准》（2011年版）中提出的50个生物学的重要概念
《标准》（2011年版）综合考虑了学生的发展需求、社会需求和生物科学的发展，在课程内容的选择上仍保持了《标准》（实验稿）中所涉及的10个主题：科学探究，生物体的结构层次，生物与环境，生物圈中的绿色植物，生物圈中的人、动物的运动和行为，生物的生殖、发育与繁殖，生物多样性，生物技术，健康地生活。[7]较大的改变是《标准》（2011年版）在10个主题下提炼出了50个重要概念（见下页表1），这也是标准修订组此次修订的重要指导思路——凸显和传递重要概念，改变习惯于用“行为动词+术语”来表达对教学内容和范围的要求。
《标准》（实验稿）使用了一系列行为动词来表述具体教学内容的深度和难度，如“阐明绿色植物的光合作用”，这种表述方式对教师而言能更好地把握内容标准并检验教学效果。但当初中和高中的内容标准中都出现了“光合作用”的内容时，《标准》（实验稿）均把其界定为了解或理解的水平上，《普通高中生物学课程标准（实验）》在“细胞的代谢”一节仍会涉及“光合作用”：“说明光合作用以及对它的认识过程”。当然，到高中阶段，要求学生对光合作用的理解是基于细胞的层面，而义务教育初中阶段的教师应该如何把握光合作用的教学水平？显然，这里会出现一些教学上的重复或者是混乱。因此，根据学段不同，提炼出各自相关的重要概念对教师的教和学生的学而言都是非常必要的。《标准》（2011年版）在保持原有教师习惯的“行为动词+术语”的表述外，另增加了用命题或内涵表述概念的陈述方式——重要概念——“光合作用”：绿色植物能利用太阳能（光能），把二氧化碳和水合成贮存了能量的有机物，同时释放氧气。这并不意味着内容的增加，而恰是让教师和学生能提纲挈领地掌握学习内容，清晰的课程内容更适合刚从小学升入初中的学生的认知水平，也利于教师掌控课程内容的范围和难度，不再使简单问题复杂化，抑或超越学生的学习阶段做无谓的拔高讲解。
3.美国《新框架》核心概念的确立及其阶段性掌握的特点
在美国国家研究理事会发布的《新框架》中，反复强调科学教育中的3个维度，即实践（Practices）、跨领域概念（Crosscutting Concepts）和学科核心概念（Disciplinary Core Ideas）。所涉及的生命科学、地球与空间科学、物质科学以及工程与技术4大板块的内容中均提出了相当数量的核心概念，这些核心概念的设置至少要满足以下条件中的2条：能跨越多门学科或工程领域的、具有明显重要性的概念，或是一个具体学科知识组织中的关键概念；能提供对于理解和研究更复杂概念和解决问题的关键工具；能与学生的兴趣和生活经验相关，或能连接需要科学和技术知识的社会或个人问题；通过增加深度和复杂性，能在持续的多个年级中教和学。从以上确定核心概念的条件可知，核心概念是相对存在的，它在不同的年级，随着学生认识水平的不断深入而逐渐加深并复杂化。
如，在美国《新框架》中，初中阶段要求学生掌握的核心内容为：结构、功能和信息加工；生物体的生长、发育与繁殖；生物体和生态系统中的物质和能量；生态系统的相互依存关系；自然选择与适应性。其中生物体和生态系统中的物质和能量这一核心内容在小学二、五年级，初中二年级以及高中三年级阶段都会涉及，其要求学生掌握的程度也逐级递进（见下页表2）。
我国《标准》（2011年版）中50个重要概念的提出，既充分考虑了我国生物教育的基本国情，又借鉴了发达国家的科学教育成果。相比较而言，由于美国是从幼儿园开始就有了科学课，到高中毕业后，无论是科学的哪个学科都有了纵向的延续，这从学科核心概念的表述上就有了较强的历史纵深感。这是我国所不能比拟的。但我们仍然要看到，抛开幼儿园、小学阶段，我国到高中阶段的生物课程标准也并没有采取核心概念的表述方式，这说明我国的生物教育没有很好的延续性和发展性。另外，美国2061计划认为美国科学课程内容过多，有些课程重复讲授一些不必要的细节，这里所谓的细节也就是过多的基本事实，学生花费的时间过多，因此，《新框架》中对生命科学这一学科领域仅涉及4个核心思想，这相对于我国《标准》（2011年版）中10个一级主题50个重要概念就精简了很多。这种做法减轻了学生和教师的负担，教师可以把有限的精力放在培养学生的思维上，学生也可以进步一提升自身的科学素养。
三、关注重要概念的学习
1.《标准》（2011年版）中对重要概念教学的建议
如前文所述，《标准》（2011年版）在提出10个主题下的50个重要概念的基础上，仍保留了教师所熟悉的“行为动词+术语”的表达方式。实施意见部分增加了“关注重要概念的学习”，教学中，“教师可以使用术语来传递生物学概念”，“也可以用描述概念内涵的方式来传递生物学概念”。如上文提及的术语“光合作用”与描述性概念“绿色植物能利用太阳能（光能），把二氧化碳和水合成贮存了能量的有机物，同时释放氧气”。“用描述概念内涵的方式来传递概念可以更好地针对学生的年龄特点和认知能力来确定概念教学的深度和广度”，“在初中生物学概念教学中，既要揭示其实质，又要符合学生的接受能力”。因此，围绕重要概念恰当地选择教学活动内容就显得尤为重要，对教师而言，知道课程目标与发展重要概念之间的联系是首要的，教师要帮助学生认识到新的经验与原有经验的联系，新的概念与原有概念的联系，保证他们获得的生物学知识不是相互无关的断言的集合，而是相互联系在一起的组件。不建立这样的联系或者概念的延续和连贯性，科学将被分割成碎片。在具体的教学中，教师可采用的教学方式可以是讲授、演示、实验、资料分析、讨论等。
2.美国《新框架》关于核心概念教学的指导
美国2061计划提出：科学素养的基本范围是要熟悉自然世界，认识它的多样性和统一性；了解科学的关键概念与原理。[8]因此，在其涵盖的一系列学科主题中，处理这些主题的方式与传统方式有所不同：其一，在于弱化传统上各学科之间的分类界限，强化相互间的联系。比如，能量转换发生在物理、生物和技术系统，进化改变出现在星球、生物和社会中。其二，相比传统的科学、数学和技术课程，要求学生记忆的内容细节少了许多，强调的是理解概念和掌握思维技能，而不是专业词汇和记忆的过程。不仅深入浅出地阐释所选概念，而且为进一步学习打下持续的基础。细节被视作为提高的手段，而不是必需，学生只需理解大致的概念。比如，基本的科学素养包括了解细胞的主要功能是根据DNA分子的编码指令合成蛋白质分子，但不必记忆“核糖体”或者“脱氧核糖核酸”这样的术语。强调这些词汇可能妨碍学生的理解，也可能因为畏难情绪而削弱对学习科学的兴趣。
美国《新框架》重视核心概念和实践，使科学课程的主题之间建立某种联系。原框架中事实性的信息零碎而繁多，为了改进这种强调孤立细碎的事实、“广而不深”的缺陷，《新框架》吸纳了对专家和新手知识结构的研究成果，“专家的知识不是对相关领域的事实和公式的罗列，而是围绕核心概念组织的，这些概念和观点引导他们去思考自己的领域。”“专家倾向于理解核心理念与大的理论架构，而新手无法整合知识系统，其知识体系支离破碎，知识片段之间缺乏连贯性。”[9]因此，科学课程应借鉴专家的知识结构组织方式，也即是说课程要围绕核心概念组织教学，在相互关联的科学概念间构建有意义的连接，帮助学生记住所学到的知识，并为他们今后的学习提供一个有力的框架支撑。
此外，美国《新框架》将学科概念分解成一些组成概念，将三个维度（理念、跨学科、实践）整合，通过发展性学习，从幼儿园到高中毕业，引导学生学习科学向整合的视野方向发展，这样使得教育工作者根据发展性学习模型思考如何在不同年级进行核心学科理念、跨学科、实践的教学。这种发展性学习是基于学生学习的研究结果。例如，学生进入课堂前的前概念的研究。[10]这与我国的《标准》（2011年版）教师要帮助学生认识到新的经验与原有经验的联系，新的概念与原有概念的联系，两个国家标准中关于前概念（已有的经验）这二者的理念是相通的。
《标准》（2011年版）的颁布实施是在积累了新课程改革经验与实践10年的基础上修订的，既保持了原有的、符合国情的表述方式，又明晰了生物学科是理科的特性，强调学生的主动探究学习，凸显了重要概念传递的思想，为提高课堂教学水平奠定了课程层面的基石，为生物学教学的深入开展提供了可操作性的提示。[11]美国《新框架》是美国新一轮科学教育改革的纲领性文件。其独特的、立体化的内容呈现形式以及聚焦于少数核心概念的K-12年级学习进阶，更关注科学和工程实践、跨领域概念和核心概念的联系，以及对学习内容的深入理解和运用。作为科学教育发达的国家，这些特点与变化或将成为全球科学教育的热点。美国基础教育科学教育是跨学科的综合性教育，而中国基础教育体系中相关科学的教育是分散在物理、化学、生物等学科中进行的。有学者指出，科学教育的最大特征是综合，中国科学教育的最难问题也是缺乏综合性的教材与师资。因此，在国际化强调综合性与跨学科的背景下，如何准确认识并实施好我国基础教育中分科的生物学教育，是生物学相关专家学者和一线教师所面临的亟待解决的问题。
另外，美国《新框架》强调落实科学、技术、社会、环境问题（STSE），而我国的《标准》（2011年版）并未补充环境这一问题，仅提了科学、技术、社会（STS），作为全球发展最重要的环境问题未在标准中体现实为遗憾。