我国义务教育阶段“生命科学”领域学习主题及核心概念知识层级结构的对比分析——基于2017、2022科学课标与2022生物课标

杨青青

(北京教育学院, 北京 100044)

2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》(以下简称旧课标)和2022年颁布的《义务教育科学课程标准(2022年版)》(以下简称科学新课标)是我国科学教育改革和发展的重要成果,二者涵盖了生命科学、物质科学、地球宇宙科学与技术工程四大领域的课程内容。与科学旧课标不同,科学新课标实现了科学教育的九年一贯,强调逐步培养学生的科学兴趣、科学方法、科学技能和科学精神,进一步凸显学生对科学本质的理解。同时科学新课标实现了核心素养在科学教育教学活动中正式落地,进一步关注了学生小学与初中科学学习的衔接。

与科学新课标同时发布的还有《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(以下简称生物新课标)。有意思的是,科学新课标课程内容的“生命科学领域”包含了初中内容,而生物新课标的课程内容同样是初中阶段,那么对比两者的核心知识及知识层级结构引起了笔者的研究兴趣。本文以“生命科学”领域为例,分析了科学新旧课标中该领域在小学阶段的学习主题、核心概念及概念体系的相同与不同,随后又分析了科学新课标与生物新课标在初中阶段的学习主题、核心概念及概念体系的相同与不同,旨在帮助一线科学教师准确地把握义务教育阶段“生命科学”领域的关键内容、核心概念及核心概念包含的知识层级结构,为一线教学的大单元设计、教学目标的把握、作业设计及教学评价提供理论依据,也为对比分析其他三个领域提供了方法和途径。

一、科学新旧课标“生命科学”领域与生物新课标的主旨内容及教育目标

科学新课标总目标指出义务教育阶段科学课程旨在培养学生的科学观念、科学思维能力、探究与实践能力、科学态度与社会责任等核心素养,为学生的终身发展奠基[1]。科学新课标从科学观念、科学思维、探究实践和态度责任四个方面对科学核心素养进行释义。核心素养在2022版义务教育生物学课程标准中存在类似分解[2],唯一不同是用生命观念替代了科学观念(如表1)。

表1 科学核心素养与生物核心素养

科学新课标的课程教育目标从核心素养四个方面阐述,形成总目标分解后的学段目标,“生命科学”领域的学段目标也镶嵌在四个方面中。为便于描述,1～2年级称为学段一,3～4年级称为学段二,5～6年级称为学段三,7～9年级称为学段四。科学旧课标“科学知识”部分针对“生命科学”领域提出总目标[3]:1～6年级学生了解生物体的主要特征,知道生物体的生命活动和生命周期;认识人体和健康,以及生物体与环境的相互作用。生物新课标指出生物学核心素养是生物学课程育人价值的集中体现,是学生通过本课程学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。

纵观科学新课标 “生命科学”领域科学观念学段四与生物新课标的生命观念两者的教育目标,发现有很多重要内容相似,比如科学新课标中强调能说出生命系统的构成层次,认识生命系统的层次性、开放性和复杂性,生物新课标强调获得生物体的结构层次的基础知识。由此可见,生命系统的层次性和复杂性与生命系统的进化是初中阶段“生命科学”领域的最重要的学习内容和学科观念。

二、科学新旧课标“生命领域”和生物新课标的学习主题的对比分析

科学新课标“生命领域”有4个核心概念,分别是:生命系统的构成层次、生物体的稳态与调节、生物与环境的相互作用和生命的延续与进化,但笔者认为称其为内容主题更合适。科学旧课标提出18个核心概念,可以归为四个内容主题:生物多样性、生物生存与繁殖、生命系统、生命与环境。生物新课标内容包含7个学习主题,分别是:生物体的结构层次、生物的多样性、生物与环境、植物的生活、人体生理与健康、遗传与进化、跨学科实践。

通过对比科学新旧课标“生命科学”领域与生物新课标的内容主题发现,都包含四方面内容:生物多样性、生存与繁殖、生物体的层次和生物与环境。科学新课标与旧课标对比结果(如图1),四个内容主题不是一一对应,比如科学新课标的“生命系统的构成层次”和“生物体的稳态与调节”与科学旧课标的“生命系统”对应。可以看出,科学新旧课标“生命科学”领域都是四个内容主题,但不是简单的一一对应的关系,存在交替对应、互相佐证的关系。

图1 科学新旧课标“生命科学”领域学习主题对比

图2展示的科学新课标“生命科学”领域与生物新课标内容主题对比分析结果,科学新课标的“生命系统的构成层次”与生物新课标的“生物体的结构层次”和“生物的多样性”对应;科学新课标的“生物的稳态与调节”与生物新课标的“植物的生活”和“人体生理与健康”对应。同样,科学新课标和生物新课标四个内容主题不是简单的对应的关系,存在一对多和多对一的对应关系。

图2 科学新课标“生命科学”领域与生物新课标学习主题对比

三、科学新课标“生命科学”领域与科学旧课标、生物新课标进行核心概念对比

(一)科学新旧课标“生命科学”领域小学阶段的核心概念对比

科学旧课标“生命科学”领域共6个核心概念(如表2所示),其中学习主题“生物多样性”包含1个核心概念“地球上生活着不同种类的生物”;“生物生存与繁殖”包含3个核心概念,分别是“植物能适应环境,可制造和获取养分来维持自身的生存”“动物能适应环境,通过获取植物和其他动物的养分来维持生存”和“植物和动物都能繁殖后代,使它们得以世代相传”;“生命系统”和“生物与环境”各包含1个核心概念。

表2 科学旧课标“生命科学”领域核心概念知识层级结构及年级分布

学习主题“生物多样性”包含5个次级核心概念,1～6年级需要逐步理解和学习植物多样性的内容。学习主题“生物生存与繁殖”中第一个核心概念阐述了三方面的内容:植物结构、植物不同的生命阶段和植物适应环境。第二个核心概念主要描述了动物的结构和动物与环境的适应两方面内容,年级呈现如表2所示。第三个核心概念主要阐述动植物的繁殖,包含4个次级核心概念,分别讲述了生命发展的不同阶段、亲子代之间的相似与不同、繁殖方式的多样性与生物演化等四方面内容。学习主题“生命系统”主要描述了人体是由多个系统组成并依赖这些系统的分工合作、共同完成高级任务,这也是人区别于其他动物的本质特征。学习主题“生物与环境”包含4个次级核心概念,从动植物之间、动植物的生存基本需求和动植物与环境的关系三方面阐述了“动植物之间、动植物与环境之间存在相互依存关系”这个核心概念,该核心概念主要分布在3～6年级。

科学新课标“生命科学”领域四个学习主题包含19个核心概念(如表3所示),其中“生命系统的构成层次”包含6个核心概念。“生物体的稳态与调节”包含3个核心概念,分别从植物维持生存、动物维持生存和人体的稳态调节三方面进行阐述,前两个核心概念从一年级贯穿到六年级,最后一个核心概念只涉及5～6年级,为初中阶段进一步学习打下基础。“生物与环境的相互关系”包含4个核心概念,但是小学阶段只涉及1、3、4三个核心概念,同样“生命的延续与进化”包含6个核心概念,小学阶段只涉及1、2、3、5和6五个核心概念。

表3 科学新课标“生命科学”领域1～6年级核心概念知识层级结构及年级分布

科学新课标强调生命系统是一种开放系统,这个系统是复杂而多样的,具有鲜明的层次结构。我们知道,学生头脑中对生命系统的认识应该是丰富多彩的,比如植物的叶、根、花和果实都是器官,在教学中需要给予学生大量的事实素材,引导学生进行科学概念的归纳。但科学旧课标只说明人体的各个系统层次,知识面相对有限。从这一点可以看出,科学新课标核心概念内容的梳理更加丰富、更加准确、更加符合学生的学习日常。又如“生物体的稳态与调节”,科学新课标强调生物体是不断进行物质循环、能量流动和信息交流与反馈的系统,这种反馈存在系统内部同时存在内外部互动中。系统可以通过自我调节机制维持稳态。这部分内容在科学旧课标中是缺乏的。

科学新课标的“生命的延续与进化”强调繁殖、发育和遗传是生命的基本特征。在生殖、发育和遗传过程中生物的遗传信息代代相传,在这个过程中,遗传信息可能会发生改变。正是由于遗传信息传递、遗传信息的改变以及生物与环境相互作用促成生物的进化。通过科学新课标的6个核心概念的串联式、递进式的解读,让学生能够在义务教育阶段对生命的延续与进化有一个基础认识,也为进入高中乃至高等学府的学习打下基础。

(二)科学新课标学段四“生命科学”领域与生物新课标核心概念的对比

科学新课标第一次将科学教育从一年级贯彻到九年级,表4展示了“生命科学”领域的四个学习主题在学段四中的核心概念知识层级结构,每一个核心概念在7～9年级均有体现,与小学阶段该领域核心概念的学习做好衔接,这样便于学生从1年级到9年级可以连贯而深入地认识、理解、掌握一系列的核心概念,随着认知水平的提高,学生积累的概念理解能力和应用能力也在不断提高,这样也利于学生在新的问题情境中调动已有的知识结构,综合性地、创新性地解决问题。

表4 科学新课标“生命科学”领域7～9年级核心概念知识层级结构呈现[4]

生物新课标规定了初中生物学科的主要知识内容,这些内容可以借助核心概念知识层级结构统领(如表5所示),共有6大学习主题。学习主题1“生物体的结构层次”包含一个核心概念“生物体具有一定的结构层次,能够完成各项生命活动”,该核心概念可以分解为两个次概念,通过两个次概念的学习,学生理解细胞是生物体结构和功能的最小单位,同时还了解到生物体的各部分都不是孤立存在的,而是相互配合,相互辅助的关系。在此基础上,学生能够理解生物体具有一定的层次性,不仅是结构具有层次性,功能实现也具有层次性。

表5 生物新课标核心概念知识层级结构

学习主题2“生物的多样性”包含一个核心概念“生物可以分为不同的类群,保护生物的多样性具有重要意义”,该核心概念可以分解为四个次概念。通过四个次概念的学习,学生可以了解同种生物的共同特征和不同种生物的不同特征,同时了解到生物的种类多样性,正是这种多样性维持了生态环境的平衡。另外四个学习主题的次级概念不再赘述。

对比科学新课标学段四“生命科学”领域与生物新课标的内容主题发现,科学新课标中的“生命系统的构成层次”与生物新课标的“生物体的结构层次”对应,前者核心概念“地球上存在微生物、植物、动物等不同类型的生物”“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”和“生态系统由生产者、消费者、分解者及非生物因素/环境共同组成,相互作用,相互影响”与后者核心概念“细胞是生物体结构与功能的基本单位”“根据生物的形态结构、生理功能以及繁殖方式等,可以将生物分为不同的类群”对应,如图3。前者核心概念“不同动物的发育方式不同”“生物体的遗传信息会一代代地传递下去,遗传信息是可以改变的”和“生物的遗传、变异与环境因素的共同作用导致了生物的进化”与后者核心概念“生物通过有性生殖和无性生殖产生后代”和“多种多样的生物是经过自然选择长期进化的结果”对应,如图4。

图3 科学新课标“生命系统的构成层次”与生物新课标“生物体的结构层次”的核心概念对比

图4 科学新课标“生命的延续与进化”与生物新课标“遗传与进化”的核心概念对比

经过7～9年级生命科学领域的核心概念及相关内容的学习,学生可以了解生命体具有一定的结构和功能层次,认识和辨别自然界存在的多种多样的动植物和微生物,意识并理解人从属于环境,人的一切离不开环境,所以维持生态平衡对人类至关重要;学生能够更加关注自身、家人和社会的健康,养成良好的生活习惯和行为习惯;知道生物的生殖、发育和遗传是生命的基本特征,尊重生命多样性和保护生命多样性,最终保护的是人类。

四、小结与展望

通过对比分析科学新课标、旧课标“生命科学”领域及生物新课标的知识总目标发现,关键在于发展学生生命观念,能用生命科学独有的思维方式和价值认识分析和解决问题。通过对比分析三者的学习主题发现,义务教育阶段该领域主要内容聚焦在四个方面:生命系统、生物多样性、生物与环境和生物的繁殖和进化。

科学新课标在核心概念知识结构的呈现上优于科学旧课标的地方在于体现了概念学习的进阶性和持续性:同一个科学概念或学习内容在不同年级呈现,不同年级呈现的内容具有明显的递进性和螺旋上升性,这对于学生理解某一个科学概念并进行深入学习是非常重要的也是非常有效的途径。其他三个领域亦是如此,共同体现了科学新课标的先进性和适切性。科学新课标与生物新课标的对比分析,科学新课标更多是体现了“生命科学”领域的综合性及与小学阶段学习的衔接,生物新课标作为初中生物学科的课程标准,对于生物科学在这三年的学习中有更明确的目标要求和概念理解、学习和应用的要求。

纵观文中三份课标的对比,旨在为一线科学教师提供新的思考视角——科学新旧课标的其他领域与对应的学科课标同样可以经历这样的分析。经过系统性的课标对比分析,可以让教师们进一步理解本学科在义务教育阶段核心素养的科学观念维度的教育目标和学习主题,从而梳理出每个学习主题下的核心概念及知识层级结构,一方面有利于科学教师整体把握学科的关键内容,另一方面也为学生学习、理解和应用核心概念提供了“脚手架”,在真实的科学情境中进一步充盈核心概念知识层级结构,在这个过程中,可进一步优化学生的知识结构和提高解决问题的能力,这是广大科学教育工作者的夙愿。