赵占良著:《生物学概念教学论》
赵占良 著
生物学概念教学论
广西教育出版社
- 目录
第一章 关于概念的理论探讨
第一节 概念及其属性
第二节 概念的组成要素
第三节 概念的类型
第四节 概念的表征
第五节 概念在认知活动中的作用
第六节 概念的习得
第二章 生物学思想观念、概念体系和概念特点
第一节 生物学的思想观念
第二节 生物学的概念体系
第三节 生物学概念的特点
第三章 生物学概念教学的目标
第一节 相关概念的界定
第二节 概念教学目标的分类
第三节 概念教学目标的确定
第四节 概念教学目标的表述
第四章 生物学概念教学过程的设计
第一节 学习任务分析
第二节 教学过程设计
一、几个现有教学过程模型的分析
二、生物学概念教学的基本过程
第三节 教学过程设计案例及评析
第五章 生物学概念教学的策略及案例
第一节 情境创设策略
一、情境创设的必要性
二、情境创设的原则及其案例
第二节 问题驱动策略
一、问题设计的原则和思路
二、问题设计案例及评析
第三节 探究建构策略
一、探究建构型教学的设计和组织实施
二、探究建构型教学存在的问题及相关案例
第四节 HPS 策略
一、HPS教育与运用HPS策略的原则
二、运用HPS策略的教学模式及案例
第五节 概念结构化策略
一、强化概念之间逻辑联系的必要性
二、概念性内容之间的逻辑联系例析
三、强化概念性内容之间逻辑联系的策略
第六节 应用和评价策略
一、概念的应用
二、概念学习的评价
参考文献
- 序
2001年,叶佩珉教授主编的“学科现代教育理论书系·生物学”由广西教育出版社出版。这套丛书系统总结了我国改革开放以来中学生物学教育在课程论、教学论、学习论、实验论、测量评价理论等方面的研究成果,在我国中学生物学教育领域产生了广泛影响。
20年过去了,在中国共产党100周年华诞,党团结带领全国人民全面建成小康社会,实现第一个百年奋斗目标,正意气风发地向着全面建成社会主义现代化强国的第二个百年奋斗目标迈进之际,回首本世纪的这第一个20年,我们不禁感慨,我国的中学生物学教育也走过了一段极不平凡的探索历程。这20年,是新一轮基础教育课程改革从启动到深化的20年。在这20年中,我们经受了新课程理念的洗礼,实施新课标,使用新教材,探索新的教学方式和考试评价方式,改革创新的热潮一波又一波地兴起,新观点、新模式、新经验不断涌现。从总体上看,我国的中学生物学课程、教材和教学的质量和水平,已经迅速赶上了时代,极大缩短了与发达国家的距离,具有中国特色的生物学课程教材体系和学术话语体系正在形成。当然,还有许多问题需要研究,也有不少挑战需要面对,一些困惑需要破解。
展望开启新征程的未来30年,我们更是豪情满怀。未来30年,中学生物学教育更是大有可为的,并且应该大放异彩!为实现第二个百年奋斗目标培养人才的需求,是我们每一位教育工作者肩负的重任。如何让生物学教育更好地服务于立德树人根本任务,更好地服务于国家创新驱动战略的实施?如何让生物学课程更加充分地彰显育人价值,使它在“培根铸魂、启智增慧”中发挥独特的作用?这是每一位生物学教育工作者应该认真思考和研究的问题。
站在新的历史交汇点上,总结我国这20年中学生物学教育的理论与实践研究成果,研究新时期我国生物学教育面临的任务和挑战,构建中国特色生物学教育理论体系和课程教材体系,探索生物学教育高质量发展的实践路径、策略和方法,是时代的需要,是生物学教育研究者的责任,也是广西教育出版社策划、我和诸位作者一道撰写“中国生物学教育研究丛书”的出发点。
我作为本套丛书的主编,主要思考和解决三个问题:写哪几本书?找谁写?如何写?
写哪几本书?我的思路是从问题到选题。这里所说的“问题”,多数是我国中学生物学教育理论和实践研究中长期关注的问题,如概念教学问题、实验教学问题、学生科学探究技能培养问题、中外教材比较问题、信息技术与生物学教学融合问题等。这些方面的研究虽然已有丰富的成果,但随着时代的发展,还有许多问题需要与时俱进地继续研究;有些是近年来研究的热点问题,如学业评价问题、STEAM教育问题等,这些方面的研究虽然热度很高,但体现生物学学科特点、系统而实用的研究不多,有较大影响力的原创性研究成果更少;有些则属于需要重视但缺少系统深入研究的问题,如课堂教学行为分析的科学化问题、农村课程资源的开发和利用问题。问题梳理出来了,选题也就随之确定了。
找谁写?我借助自己长期担任中国教育学会生物学教学专业委员会理事长的便利条件,大致了解到圈内同行近期研究的方向和成果,比如,崔鸿教授团队对学业评价有较深入的研究,王永胜教授前些年承担了农村课程资源研究课题,谭永平编审承担过生物学课堂教学行为分析研究课题,李高峰教授联合众多大学和中学教师集体攻关、开发本土化的STEAM教育课程,王健教授在科学探究技能培养方面学术视野宽广,解凯彬教授关于中学生物学实验教学的讲座在全国广受欢迎,黄世勇主任带领中山市的老师们在信息技术与学科教学融合方面进行了多年不懈的探索,张秀红博士在人民教育出版社做了为期两年的中外高中生物学教材比较研究,等等。于是,我请他们分别担纲相应选题的撰写。只有“概念教学论”这一本,本来想请这方面的专家胡玉华教授写的,但她因为其他工作太忙而无暇承担,情急之下,加之广西教育出版社的热诚鼓励,我就不自量力地将它放在自己名下了。应该说,除我之外,其他八本书的担纲者都是在相应领域有较深入的研究、有较高学术造诣的专家,自然是能够胜任书稿撰写的。这里并没有“要写此书,非他莫属”的意思。中国之大,藏龙卧虎,我们抱有“苔花如米小,也学牡丹开”的心态。
如何写?首先要明确为谁写。虽然这套丛书的读者范围包括高校生物学教育专业的教师和研究生,但主要还是面向广大中学生物学教师和教研人员(以下统称“教师”)。因此,必须让教师觉得这套书有用、好用。这就需要针对教师的需求来写,而教师的需求是多方面、多层次和多样化的。教师有提升专业素养或学科教学知识(PCK)的需求,也有对教学资源、工具和环境的需求;有的教师更需要提升理论修养,有的教师更需要实用的方法;有的教师更需要提升教学成绩,有的教师更需要开展研究、实践积累。一套书旨在满足教师什么样的需求,是由其选题定位决定的。本丛书名称中的“研究”二字,说明它不是一般的教学参考书,也不是教学设计和教案,更不是教学辅助资源,而是反映我国生物学教育研究成果的系列专著,重在针对教育教学中存在的实际问题,总结相关理论研究成果和实践经验,提出未来深化改革、提高学科育人功能的基本原则和具体举措。换言之,本丛书主要是满足教师提升专业素养和综合能力的需要,助力教师专业发展。当然,本丛书突出的“研究”,并不是“象牙之塔”中的纯学术的研究,而是扎根于课程设计、教材编写和教学实施等方面活生生的实践,触角伸向教和学的各方面和各环节,具有理论与实践密切结合、学术性与实用性相得益彰的显著特点。
为了写好这套书,广西教育出版社于2019年2月在北京专门召开编写启动会,各册主要作者围绕丛书框架体系、编写思路、内容、体例等进行了热烈而深入的讨论。在确定丛书上述定位的基础上,我们还就丛书的编写要求达成以下共识:一是落实新课标中“核心素养为宗旨”的理念,将发展学生的生物学核心素养作为贯穿各册内容的一条主线;二是注重一般理论与生物学学科特点的有机结合,避免生搬硬套、穿靴戴帽,要着力实现教育教学一般理论在生物学学科中的创造性转化;三是要立足本土、借鉴国外,对国外的教育教学理念和方法,要在消化的基础上,根据我国经济、社会、文化和教育教学特点有选择地吸收,力求构建有中国特色的生物学教育理论框架、话语体系和实践路径;四是在继承的基础上创新,突出研究成果的原创性,重复别人一百句名言不如说出一句自己的创见,研究的目的是创新,而创新也离不开对优良传统的继承。
为了写好这套书,各册作者牺牲了节假日,夜以继日埋头苦干。作者较多的册次,开了许多次编写研讨会和统稿会,几易其稿,反复打磨。我作为丛书主编,谨向大家致以由衷的敬意和谢忱!
在本丛书还未完全成稿之际,欣闻它荣获国家出版基金资助,这让我们备受鼓舞,也更加感到责任重大。感谢北京师范大学刘恩山教授和华东师范大学郑晓蕙教授在基金申报中的热情推荐。感谢广西教育出版社在选题立项、编辑加工和出版发行工作中的大力支持和倾情付出。感谢学界先贤同侪在各自论著中奉献的智慧和经验,这些著述带给我们多方面的滋养和启迪。
我们深知,任何一个学科的教育教学都是一个复杂的、开放的、动态的系统。相比之下,我们每个人的视野都太有局限性了,费九牛二虎之力捕捉到的也许只是这个系统的一鳞半爪,甚至是幻影假象。何况中学生物学教育领域需要研究的问题和已经涌现的成果,绝不仅限于本丛书所囊括的九个领域。好在世界上完美无缺的事物是不存在的,正如没有一种生物能够完全地、绝对地适应环境一样。如果本丛书能够给广大同行一些理论上的启发和行动中的参照,能够为我们情之所系的生物学教育事业增砖添瓦,我们就甚感欣慰了。至于书中的偏颇疏漏之处,还望读者批评指正。
赵占良
2021年7月31日
- 前言
在中学生物学教学中,概念教学处于主干和核心地位。《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出,“教师在设计和组织每个单元的教学活动时,应该围绕大概念和重要概念展开,依据重要概念精选恰当的教学活动内容和活动方式”,“教学活动不应仅仅停留在让学生记住一些零散的生物学事实的层面上,而是要通过对事实的抽象和概括,帮助学生建立生物学概念,并以此来建构合理的知识框架,为学生能够在新情境下解决相关问题奠定基础”。然而,与概念教学的重要性不相称的是,生物学实验教学论专著汗牛充栋,生物学概念教学论专著却凤毛麟角。在已有的生物学教学论专著中,专门论述概念教学的章节要么付之阙如,要么十分单薄。这可以说是笔者撰写本书的主要动因。
笔者在长期的中学生物学教材编写实践中,深感概念体系的搭建、概念性内容的选取和呈现始终是教材编写的首要问题。而在长期的课堂教学观察中,发现教学中的问题也往往出现在概念教学方面,或者概念教学与其他内容教学的关系方面。这也是笔者撰写本书的重要原因。
怎样才能写一本有用、管用的生物学概念教学论,并无现成的框架体系可供参考。笔者在自己以前做的并不系统的研究基础上,研读了大量国内外与此有关的理论文献和实践案例,结合自己多年积累的听课记录,逐渐明确了本书的撰写思路:针对目前概念教学存在的问题来写,而且要更进一步,针对出现这些问题的原因来写。
概念教学中出现的种种问题,表现在教学过程的设计和实施、教学策略的选择和应用、学习结果的预设和测评等方面,根本原因出在理论认识上。要使概念教学从经验取向走上科学取向的轨道,必须依靠理论的指导,这就需要对概念和概念教学的相关理论有基本的了解。
首先要了解什么是概念(关于概念的概念),概念的组成要素是什么,概念在学习者头脑中的存在方式是怎样的(概念的表征),概念有哪些不同的类型,不同类型的概念是否需要不同的教和学的方法,概念习得的心理机制是怎样的,教学如何有效促进这些心理机制的发生,概念在认知活动中有什么作用,这就是本书第一章探讨的问题。关于“概念的概念”这一理论问题,逻辑学、哲学、心理学、语言学等学科有着不同视角和话语体系的阐释,这些阐释有助于我们从不同角度理解概念的实质和类型,进而为明确概念教学的目标奠定理论基础。关于概念的心理表征和习得机制等问题,不同流派的心理学家也提出了各自的理论,其中晚近的理论与早先的理论相比,在研究的深度和广度上是不断扩展的,但各种理论之间并不是此对彼错的零和博弈,而是各有不同的侧重点和适用范围,对概念教学都有一定的启示。在这些理论问题上,笔者并未提出多少原创性的新理论和新观点,而是主要做了以下两个方面的工作:一是对已有的理论和观点进行了梳理和分析,指出了这些理论对概念教学的指导和借鉴意义(其中有些理论并不只是针对概念学习提出的,而是广义的心理发展理论或学习理论)及其可能存在的局限性;二是结合生物学和生物学教学的大量实例,对这些理论进行演绎阐释,这是普通的逻辑学、哲学、心理学等专著所欠缺的,也正是本书的读者(今天或明天的中学生物学教师和教学研究者)所需要的。
其次要了解生物学概念的框架体系和概念特点。要搞好生物学概念教学,仅了解概念和概念学习的一般理论是不够的,还必须了解生物学概念的特点。“科学与其说是一种知识体系,不如说是一种思维方式。”生物学概念的特点反映了生物学的思维方式,这正是生物学概念启智增慧的价值所在。任何一个学科的概念都是体系化的存在,没有哪个概念是孤立存在的。生物学概念教学除了让学生掌握一个个具体的概念,还需要让学生将所学概念联系起来,或者说将众多概念结构化,形成较完整的层次化、网络化的概念体系。从某种意义上说,建立良好的知识结构比多学一些具体知识更重要。将众多生物学概念组织起来成为结构化体系的“聚合器”是生物学的大概念(bigidea)和思想观念。因此,本书第二章探讨生物学思想观念、概念体系和概念特点三个方面的内容。这一章集中探讨了生物学的独特育人价值,特别是生物学概念教学所承载的“培根铸魂,启智增慧”的重要价值。与上一章不同的是,笔者撰写本章所研读的文献主要是国内外生物学哲学论著。生物学哲学是关于生物界和生物学的哲学,并未论及生物学的育人价值。笔者所做的工作主要是将生物学哲学与中学生物学教育特别是生物学概念教学相结合,探讨生物学思想观念如何影响学生的世界观、人生观、价值观,生物学概念的特点如何影响学生的思维方式,并提出了一些原创性的观点。
本书第三、四、五章属于生物学概念教学实践层面的内容,分别围绕教学目标的确定、教学过程的设计、教学策略的选择等主题展开。当然,这些实践层面的内容,也有各自的指导性理论,如教学目标分类学、一般教学过程模型和科学探究教学模式、教学策略的理论基础等。因此,笔者在这三章中,综合概括了相关理论内容,并结合生物学教学实际,提出了实施的思路和原则,呈现了大量案例及评析。
第三章“生物学概念教学的目标”,首先将生物学概念教学的目标明确界定为“主要是指希望学生通过生物学概念的学习,在智慧技能上获得的发展结果,或者通俗地说,是学生通过生物学概念的学习,在遇到相关生物学问题时应当表现出的思维能力水平”。并且指出这里所说思维能力“主要是学生围绕生物学概念而展开的认知过程所表现出的思维能力,亦可简称生物学认知思维能力”。这一观点的提出虽然借鉴了加涅的学习结果分类理论,但并非加涅理论的生搬硬套,而是基于多方面的理论思考。这在本书第一章关于概念及其属性的论述中就已经初见端倪:从逻辑学上看,概念是思维的基本形式之一,它是抽象、概括等思维的产物,又是判断和推理等思维的工具;从哲学上看,概念是人们头脑中产生的关于事物本质属性的认识,只能通过思维来建构;从心理学上看,概念是关于事物类别的心理构想或表征,它使得人们能够辨别某一类别的实例和非实例。可见,不论从逻辑学、哲学还是心理学视角来看,概念都属于思维的范畴,掌握一个概念就意味着发展了与这个概念相关的思维能力。
将生物学概念教学的目标定位于发展智慧技能或思维能力,这一新观点显然有别于“知识、能力、情感态度价值观”三维目标的框架,跳出了长期以来将知识目标与能力目标并列、将知识教学与能力培养并列甚至对立起来的窠臼。笔者期待这能成为我国中学生物学概念教学朝着提质增效、充分彰显生物学概念的育人价值而迈出的关键一步。
第四章“生物学概念教学过程的设计”,在进行生物学概念学习任务分析的基础上,笔者综合了加涅的基于信息加工理论的教学过程模型、皮连生的基于广义知识分类的学与教的一般过程模型、施瓦布等学者提出的各种科学探究教学模式的优长,结合生物学教学的特点,提出了生物学概念教学过程模型。这一模型的主旨是发挥生物学概念承载的育人价值,通过生物学概念教学来发展学生的生物学核心素养。其具体特点是:第一,注重真实情境下的激疑生趣,以兴趣和求知欲来驱动学习过程,而不是以生硬的教学目标或强加的学习任务来驱动学习过程,“应当将生物学概念的学习和应用尽可能置于现实生活的情境中,从情境中产生学习生物学的兴趣和动机,将所学应用于分析和解决真实情境下的问题,将概念学习的结果落实为分析和解决实际问题的能力,也就是落实为加涅所说的智慧技能,同时培养学生的社会责任素养”;第二,强调内容聚焦大概念,实现教学“少而精”,同时有利于学生形成正确的生命观念;第三,注重让学生通过探究来建构概念,这是将概念学习目标落实为智慧技能的有效途径。本章还就一个完整的教学设计案例,根据笔者所提出的生物学概念教学过程模型进行了详细的评析。
第五章“生物学概念教学的策略及案例”,分六节论述了生物学概念教学的六大策略:情境创设策略、问题驱动策略、探究建构策略、HPS策略、概念结构化策略、应用和评价策略,对每种策略都选择了具体教学案例进行评析。概念教学的策略当然不止这六种。本书之所以只论述这六种策略,主要是基于第四章提出的生物学概念教学过程模型。该模型注重真实情境下的激疑生趣,这就需要采用适当的策略来创设情境、设计问题串,即需要运用情境创设策略和问题驱动策略。问题提出以后如何解决,可以让学生亲自参与探究活动,这正是本书所提倡的通过探究来建构概念,即需要采用探究建构策略;也可以通过教师授或者教师提供相关资料让学生来分析和讨论,其中通过教师讲授生物科学史,或者让学生分析讨论生物科学史的资料,使学生获得相关问题的答案,建构相关概念,即需要采用HPS策略。不论是通过学生的探究还是通过其他方式,学生在初步建立起对新概念的理解后,还需要建立概念之间的联系,并且通过进一步概括来建构大概念,体现该模型“内容聚焦大概念”的特点,这就需要运用概念结构化策略。该模型还注重通过应用、反馈和评价来加深概念性理解,因此,应用和评价策略不可或缺。
这六大策略都是生物学教学实践中常用的,但这不意味着本章内容就是老生常谈。本章在综合大量理论文献和实践经验的基础上,针对目前教学中这些策略的运用所存在的问题,提出了运用这些策略的基本思路和原则,并且结合大量的案例(包括正例和反例)来说明。例如,第二节提出的问题设计五原则是:聚焦目标,形散神聚;激疑生趣,活跃思维;层层递进,环环相扣;难易适度,疏密有致;表述明确,收放结合。又如,第四节提出的运用HPS教学策略五原则是:价值优先,去粗取精,问题导向,融合互动,客观评述。笔者提出这些看起来有些新意的原则,并非刻意追求观点的原创性,而是将加强其现实针对性作为首要的考量。
以上是对本书框架体系和撰写思路的大致介绍。笔者深知,作为一本生物学概念教学论专著,本书内容还不够系统和完整,有些观点可能失之偏颇,诚望大家批评指正。如果它能够对广大生物学教师搞好概念教学、充分发挥生物学概念教学的育人功能,起到一点启发和借鉴作用,笔者就深感欣慰了。
最后,请允许笔者向广大生物学教育工作者,特别是奋战在中学生物学教学第一线的老师们致以崇高的敬意!让我们共同努力,将中学生物学课堂打造成“培根铸魂、启智增慧”的重要平台!
赵占良
2021年7月18日