对生物学学科核心素养的理解

对生物学学科核心素养的理解赵占良新中国教育出版事业从这里开始……提纲学科核心素养的由来学科核心素养的内容基于核心素养的教学建议学科核心素养的由来高中课标修订的首要工作：凝炼学科核心素养，并一以贯之——从课程目标到课程内容、学业质量、教学建议、评价建议等教育部关于修订高中课程标准的要求“依据学生发展核心素养体系，进一步明确各学段、各学科具体的育人目标和任务，完善高校和中小学课程教学有关标准。要增强思想性，有机融入社会主义核心价值观的基本内容和要求，全面传承中华优秀传统文化，……增强科学性……增强时代性……增强适宜性……增强可操作性……增强整体性……”——《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》（2014年4月）学生发展核心素养的由来党的十八大提出“教育要把立德树人作为根本任务”。为落实党的十八大精神，教育部组织课题组研制育人目标体系“中国学生发展核心素养体系”，解决立什么样的德、树什么样的人的问题。学生发展的核心素养社会主义核心价值观：灵魂/主题/精髓/基础24个字中华优秀传统文化必备品格个人修养/社会关爱/家国情怀关键能力自主发展/合作参与/创新实践在此基础上进入各学科：学科的核心素养学科学业质量标准教材、教学、评价、考试高中课程改革的顶层设计什么是学生发展核心素养学生发展核心素养：学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观念、必备品格和关键能力。全面发展的人文化基础社会参与学生发展核心素养-六大素养学会学习健康生活自主发展责任担当实践创新人文底蕴科学精神学生发展核心素养举例科学精神主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现。具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。科学精神的三大要点理性思维重点是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法；尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度；逻辑清晰，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等。科学精神的三大要点批判质疑重点是：具有问题意识；能独立思考，独立判断；思维缜密，能多角度、辩证地分析问题，做出选择和决定。勇于探究重点是：具有好奇心和想象力；能不畏困难，有坚持不懈的探索精神；能大胆尝试，积极寻求有效的问题解决方法等。从学生发展核心素养到学科核心素养学生发展核心素养：从学生发展出发，不考虑学科。所提指标是超越学科的。学生发展核心素养如何落实？主要途径还是学科课程的学习。因此每个学科都要研究本学科能为学生发展核心素养体系做什么，这就是学科核心素养的由来。学科核心素养：从学科本质出发，对照学生发展核心素养框架体系的要求，明确本学科对学生发展核心素养的贡献。学科核心素养具有明显的学科特点，但仍具跨学科性。学科核心素养的定义学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。——普通高中课程标准（2017年版）学科核心素养的内容生物学学科核心素养：生命观念科学思维科学探究社会责任生命观念“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等；能够用生命观念认识生物的多样性、统一性、独特性和复杂性，形成科学的自然观和世界观，并以此指导探究生命活动规律，解决实际问题。结构与功能观常见说法：“一定的结构必然有与之相对应的功能存在，且任何功能都需要一定的结构来完成”（唐庆圆）“结构是功能的基础，即有什么样的结构，相应地就会有什么样的功能；另一方面，功能的实现依赖于特定的结构。”（刘丹）这些解释大体正确。但不能绝对化有些结构是进化过程的副产品，无害无益，因此无选择压力(如男性乳头）“结构决定功能”的说法稍嫌机械，有点像物理学的观念。生物学的很多思想观念的表述是柔性的，不是刚性的。比如婴幼儿大脑神经元网络的结构有赖于他看到听到多少东西，说明功能对结构有反作用。你睡着时身体结构没啥变化，但是却不能走路（除非梦游）先天聋哑患者发声器官很可能是结构正常的，听觉器官功能障碍“结构与功能相统一”“结构与功能相适应”——高中生物学课程标准（2017年版）“结构与功能观”的其他内涵不仅是结构与功能的关系观首先是结构观：结构是有物质基础的（与物质观相联系）；结构即有序的组织；结构是有层次的;结构是有联系的；结构大多是动态的（活的，变的）。“结构与功能观”的其他内涵其次是功能观化学上讲性质。功能是作为部分的结构对整体的贡献（这是结构与功能关系的实质）认识某层次结构的功能不能离开它的上一个层次的整体。生命体最基本的特征是自我更新和自我复制（即代谢和繁殖）。对生命体各层次结构的功能应当大都围绕这两个基本特征去理解。生命系统的维持靠三个流：物质流、能量流、信息流。对生命系统各层次结构的功能也可从这三个维度去分析。对结构与功能的关系不能机械地、线性地认识：某器官的功能失常，一定是这个器官的结构出了问题吗？功能的实现需要其他相关结构的配合。例如，动物的呼吸系统需要循环系统的配合，甲状腺的分泌……功能的实现需要内部和外部条件。例如，叶绿体的功能是进行光合作用，但它在黑暗中无法进行光合作用。发挥功能的过程可能对结构有反作用。例如，肌肉的功能是运动，运动可使肌肉发达。引言直指“结构与功能观”结构与功能观的意义结构与功能相适应的观点为分析结构、推断功能提供思想方法。柔性的、非线性的、相互联系的、动态变化的、作用与反作用的结构与功能观，才是生物学的结构与功能观。建立这样的生命观念，对培育学生的辩证思维和辩证唯物主义世界观具有不可替代的价值，这鲜明体现了生物学科课程的育人价值。进化与适应观进化观的主要内容生物是怎么来的？生物是不断进化的，现存的所有生物之间都有亲缘关系，它们有着共同的祖先；生物是怎样进化的？进化的过程是从简单到复杂，从低等到高等，从水生到陆生；进化的机制主要解释为现代生物进化理论；进化的结果是怎样的？表现为分子的进化、物种的进化、生态系统的进化。进化的方向是多元的，进化的结果是不完美的。基因就是这样被选基择的——基因的进化进化方向的多元化进化的结果是占领更多的生态位，不一定适应能力更强。进化与适应观适应观的主要内容适应包括结构与功能相适应、生物与环境相适应。适应的普遍性：是生物区别与非生物的特征。适应方式的多样性。适应的相对性。适应是生物的遗传变异和环境相互作用的结果，即自然选择的结果。进化观的意义上面所说的与其说是进化与适应观的基本内容，不如说是形成进化与功能观所基于的大概念。有了这样的大概念，再上升到意识、态度和思想方法层面，才能形成看待生命世界的进化观：比如认同人类不是神创造的，而是大自然演化的产物，同其他生物一样是自然界的一员，而不是凌驾于其他物种之上的主宰；进化观的意义使生物学各分支学科知识有了统一的基础，为理解生命世界提供了思想方法有助于建立辩证唯物主义世界观有助于形成积极的人生态度进化观的意义认同每个生物身上都凝聚着数十亿年的进化史，生命来之不易，包括人类的生命在内，都是亿万年生物的遗传基因与环境相互作用的产物，因此应当珍爱生命、敬畏生命；认识到自然界的各种生物和生态系统都是协同进化的结果，它们是作为一个有机整体不断发展的，进而认同人类应当尊重自然、顺应自然、保护自然，与大自然和谐共生；进化观的意义在面对奇妙的生命现象寻求解释时，比如为什么所有的生物都共用一套遗传密码系统？细胞内叶绿体和线粒体是如何起源的？可以从进化的视角去分析（体现进化观的方法论价值）。稳态与平衡观把稳态与平衡观列为生命观念之一，是因为稳态和平衡是从细胞到生物圈所有层次生命系统普遍存在的特性。稳态与平衡观高中课标：“所有的生命系统都存在于一定的环境之中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。”稳态与平衡观稳态是生命系统的特征，也是机体存活的条件。稳态是生命系统维持自身相对稳定状态的特性和能力。稳态通过自我调节来实现（自稳）。各个层次的生命系统都有稳态。稳态作为生命系统的显著特征，说明生命系统的内部状态不会被动地随环境的变化而同样程度地改变，这体现了生命的自主性。无论春夏秋冬，风云变幻，它却总是轻波微澜。稳态是生命系统的特征，也是机体存活的条件。它让每一个细胞分享，又靠所有细胞共建。稳态与平衡观生命系统内部存在各种因素和过程的平衡这种平衡是动态的平衡。例如：同化作用和异化作用的平衡。营养平衡（血糖平衡、水盐平衡等）。生物体内部各种过程的平衡受信息的调控（遗传信息、激素、神经冲动、细胞因子等）。生态平衡（生产者和消费者数量的平衡等）平衡靠信息的调控（与信息观相联系）稳态与平衡的关系生命系统的稳态与平衡是相互联系的。二者都通过系统的自我调节来实现，而且是互为条件、互为因果的关系。这或许是新课标将二者并列为一条生命观念的原因。稳态与平衡观的意义在理解稳态和平衡概念的基础上，学生可望通过进一步抽象概括、提炼升华，使之内化为看待事物、分析问题的视角、思路甚至态度倾向，形成稳态与平衡观。例如，认识到人体的稳态“让所有细胞共享，靠所有细胞共建”，就有助于认同共建共享的理念，甚至可以将其迁移至分析人类社会的发展，认同和谐稳定的重要意义，认同人类命运共同体的理念。稳态与平衡观的意义认识到生命系统的自我调节能力是有限的，就会转化为做出相关决策时把握分寸、尊重客观规律的意识。物质与能量观生命的物质性——唯物主义自然观的基础从元素层面看，没有特殊的生命元素。组成生命体的物质都来自来无机自然界。生命体有选择地从外界吸收有用的物质。从分子层面看，生物大分子是生命体独有的。其中DNA是指挥者、决策者，蛋白质是执行者、干活的，糖类和脂肪具有提供能量和其他配合功能。物质与能量观生命的物质性物质的运动和变化是一切生命活动的基础。物质有序地组织起来形成结构。结构是物质的有序组织形式（与结构观的联系）。生命体的各种结构都有其独特的物质基础。为什么细胞能表现出生命的特征呢？是因为细胞内有什么非物质的“活力”因素吗？是细胞内含有特殊的“生命元素”吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？引言提的这些问题直指生命观念物质与能量观生命过程需要能量驱动。生命系统是耗散结构，需要引入能量来维持有序性。生命系统的各个层次都有能量的流动和转换。能量以物质为载体。细胞内的化学反应有吸能反应和耗能反应，二者总是耦联的（通过ATP的合成和分解）。光能是几乎所有生命系统中能量来源的最终源头生命系统的能量流动同样遵循能量守恒定律。细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。物质与能量观生命系统是开放的系统，时刻进行物质和能量的输入和输出。（与系统观的联系）生物之间的相互依存和竞争，主要也是为获得生存繁殖所需要的物质和能量。生物之间的关系大抵都是围绕获取生存所需要的物质和能量来建立的。（与生态观的联系）物质与能量观的意义认识到生命体是物质的特殊存在形式，它的存在和发展都需要能量来驱动（非生命形态的物质不需要靠外界输入能量来维系），而能量的传递和利用又需要以物质为载体，除此之外，没有什么神秘的不可知的力量来支配生命，这对于树立辩证唯物主义世界观是十分重要的。有了这样的生命观念，面对神秘主义的歪理邪说自然就不会盲目信从了。对“生命观念”的理解课标中明确列出的结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观是重要的生命观念。它们是相互联系的。生命观念还有其他：如生命的系统观、生命的信息观、生态学观点等。生命的信息观生命本质上既是物质的，也是信息的。生命系统都是物质、能量和信息的统一体。生命体的组成以物质为基础，生命活动靠能量来驱动，同时也靠信息来控制和调节有性生殖的生物从亲代那里承接的主要是遗传信息人体的神经调节、激素调节、免疫调节都离不开信息的传递生命的信息观现代生物科技靠掌握的基因序列数据（即遗传信息），就可以人工合成基