黎瀟陽(yáng) 任小文 王林玲

(1 重慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 重慶 401331；2 江蘇省梁豐高級(jí)中學(xué) 蘇州 215600)

1 HPS教育與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

HPS是科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)(History、 Philosophy & Sociology of science)的簡(jiǎn)稱(chēng)。其中，科學(xué)史是指人類(lèi)認(rèn)識(shí)科學(xué)、發(fā)展科學(xué)的歷史，是對(duì)人類(lèi)科學(xué)探究過(guò)程的記錄與整理，為面向未來(lái)提供了必要的史學(xué)記錄與人文情懷；科學(xué)哲學(xué)是指以科學(xué)作為研究對(duì)象的哲學(xué)，是對(duì)人類(lèi)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歸納與梳理，為真理的發(fā)現(xiàn)提供了方法論的支撐；科學(xué)社會(huì)學(xué)是指用社會(huì)學(xué)觀點(diǎn)研究科學(xué)與社會(huì)的相互關(guān)系及其影響的學(xué)科，是對(duì)人類(lèi)科學(xué)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化與遷移，為科學(xué)之推廣應(yīng)用提供了實(shí)踐途徑與落地力量。HPS教育即通過(guò)三者在科學(xué)教育的相輔相成、相互交融，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。正因其在科學(xué)教育中的意義深遠(yuǎn)、效果甚佳，從而成為了國(guó)際科學(xué)教育界中的熱門(mén)課題。

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，但也是在教學(xué)實(shí)踐中極易丟失理科屬性與科學(xué)本質(zhì)的課程。生物學(xué)學(xué)科的理科屬性與科學(xué)本質(zhì)決定了其精髓并不是展示學(xué)科的基本內(nèi)容，而是應(yīng)當(dāng)反映生命科學(xué)的本質(zhì)與規(guī)律，體現(xiàn)其應(yīng)用與發(fā)展。著眼于學(xué)生適應(yīng)未來(lái)個(gè)人發(fā)展與社會(huì)生活的必備品格與關(guān)鍵能力，從生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面培育生成學(xué)生的核心素養(yǎng)已經(jīng)成為了新時(shí)代下高中生物學(xué)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)的理念宗旨[1]。因而，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的制定和落實(shí)既是順應(yīng)世界科學(xué)教育改革的發(fā)展趨勢(shì)，也是提升我國(guó)科學(xué)教育國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要。核心素養(yǎng)自引入大陸及其本土化標(biāo)準(zhǔn)制定以來(lái)，就引發(fā)中小學(xué)基礎(chǔ)教育界的密切關(guān)注與行動(dòng)研究。如何在生物學(xué)中真正落實(shí)核心素養(yǎng)、彰顯育人價(jià)值已經(jīng)成為近期生物學(xué)教育研究中的熱點(diǎn)。如何運(yùn)用本土或外來(lái)的教育理念建構(gòu)核心素養(yǎng)實(shí)踐路徑并指導(dǎo)核心素養(yǎng)培育的具體教學(xué)活動(dòng)，實(shí)乃一線生物學(xué)教學(xué)研究當(dāng)務(wù)之急。

HPS教育與生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育具有理論意義上的高度契合。因?yàn)镠PS教育強(qiáng)調(diào)的不僅僅是將科學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，更重要的是讓學(xué)生通過(guò)科學(xué)史來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)的來(lái)龍去脈、構(gòu)建知識(shí)體系并培育科學(xué)觀念；通過(guò)科學(xué)哲學(xué)的學(xué)習(xí)來(lái)理解唯物主義辯證思想、掌握科學(xué)探究的方法并形成科學(xué)思維；通過(guò)科學(xué)方法的學(xué)習(xí)來(lái)體會(huì)科學(xué)發(fā)展日新月異、增加探究的欲望并提升科學(xué)探究能力；通過(guò)科學(xué)社會(huì)學(xué)的學(xué)習(xí)來(lái)體會(huì)“科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)”三大領(lǐng)域的交融、重視科學(xué)的人文意義并踐行社會(huì)責(zé)任。教學(xué)中如果運(yùn)用變式，將HPS教育理念應(yīng)用于生物學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)可以充分體現(xiàn)培育核心素養(yǎng)的有效性與科學(xué)性。于是，研究者基于一線實(shí)踐教學(xué)、以HPS教育理念為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出“四史線”教學(xué)法，以期為培育核心素養(yǎng)多一條實(shí)踐選擇。下文就該教學(xué)法如何應(yīng)用至“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”復(fù)習(xí)課教學(xué)做詳細(xì)的課例分析。

2 “四史線”教學(xué)法——HPS教育變式

進(jìn)化理論是生物學(xué)學(xué)科形成與確立的重要基石，更是對(duì)人們形成科學(xué)的世界觀具有重要影響的理論。在新課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)生物進(jìn)化理論具備了輪廓性、具象化的了解，但對(duì)于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育仍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[2—4]和教學(xué)實(shí)踐，開(kāi)發(fā)出“四史線”教學(xué)法應(yīng)用于“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”全章復(fù)習(xí)課教學(xué)，不僅可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)理解，還可進(jìn)一步培養(yǎng)其形成進(jìn)化與適應(yīng)的生命觀念、發(fā)展辯證批判的科學(xué)思維、提高解決問(wèn)題與創(chuàng)新的科學(xué)探究能力以及增強(qiáng)關(guān)注社會(huì)議題、嘗試解決生活問(wèn)題的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

2.1 建構(gòu)科學(xué)歷史主線，深化生命觀念 復(fù)習(xí)課應(yīng)達(dá)成化零為整、逐級(jí)聚類(lèi)內(nèi)化知識(shí)的目標(biāo)，以幫助學(xué)生將碎片化的知識(shí)建構(gòu)成完整的知識(shí)體系，進(jìn)而生成解釋生物學(xué)事件和理解生物學(xué)現(xiàn)象的意識(shí)、觀念與思想方法?；诳茖W(xué)進(jìn)程歸納出科學(xué)歷史教學(xué)主線，能夠帶領(lǐng)學(xué)生理解那些承前啟后、轉(zhuǎn)折躍遷的科學(xué)事件，并在理解生物學(xué)事件的基礎(chǔ)上深化“適應(yīng)與進(jìn)化”的生命觀念，幫助解決“知識(shí)從何而來(lái)”的問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程：學(xué)生通過(guò)合作學(xué)習(xí)的形式，根據(jù)新課的學(xué)習(xí)和教材的內(nèi)容梳理出相應(yīng)“歷史主線”：①進(jìn)化理論的發(fā)展史主線；②生物進(jìn)化中某一物種形成史主線；③生物多樣性形成的進(jìn)化史主線。然后分組展示，最后得到完整且正確的歷史主線：①進(jìn)化理論的發(fā)展史主線：神創(chuàng)論—拉馬克的進(jìn)化學(xué)說(shuō)—達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)—以自然選擇學(xué)說(shuō)為核心的現(xiàn)代生物進(jìn)化理論—中性突變說(shuō)等新理論；②生物進(jìn)化中某一物種形成史主線(圖1)；③生物多樣性形成的進(jìn)化史主線(表1)。

圖1 生物進(jìn)化中某一物種形成史主線概念圖

表1 生物多樣性形成的進(jìn)化史主線表

設(shè)計(jì)意圖：立足本章基礎(chǔ)內(nèi)容和重難點(diǎn)，通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)策略和概念圖策略展開(kāi)復(fù)習(xí)；以科學(xué)史為綱要，探究與教材編排內(nèi)容緊密相關(guān)的三條史線，學(xué)生可以在互動(dòng)交流中厘清各節(jié)之間和各節(jié)之中內(nèi)容的關(guān)系，清晰地生成全章知識(shí)脈絡(luò)，強(qiáng)化“從地球環(huán)境的演化歷程來(lái)看，生命是地球環(huán)境發(fā)展到一定水平的產(chǎn)物，而生命在形成和繁盛之后，對(duì)環(huán)境的發(fā)展演化產(chǎn)生了極為重要的作用”。從而最終幫助學(xué)生形成“生命與環(huán)境是相互影響、相互作用、共同發(fā)展進(jìn)化”的“進(jìn)化與適應(yīng)”的生命觀念，能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生物的多樣性與統(tǒng)一性，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，且學(xué)生在科學(xué)史學(xué)習(xí)中真切感受“生物學(xué)學(xué)科的科學(xué)本質(zhì)”會(huì)成為其終身抹不掉的珍貴記憶。

2.2 梳理科學(xué)哲學(xué)史主線，培育科學(xué)思維 生命科學(xué)的進(jìn)展離不開(kāi)定量研究與實(shí)證分析，亦離不開(kāi)哲學(xué)方法論的指導(dǎo)。例如，從描述現(xiàn)象到解釋現(xiàn)象、最終上升為生物科學(xué)一般意義上的普遍規(guī)律，生物科學(xué)哲學(xué)作為科學(xué)哲學(xué)的一大分支，其為生物科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展提供了世界觀與方法論的指導(dǎo)。以科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展作為主線展開(kāi)探究，既可以讓學(xué)生體會(huì)到人類(lèi)對(duì)科學(xué)認(rèn)知的螺旋式上升樣態(tài)，以培養(yǎng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、孜孜以求的科研態(tài)度；又能讓學(xué)生總結(jié)梳理知識(shí)發(fā)現(xiàn)的一般性規(guī)律，以培育學(xué)生辯證唯物的科學(xué)思維，幫助解決“知識(shí)如何獲取”的問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程：讓學(xué)生依據(jù)高中歷史必修3第12課(破解生物起源之謎)與第13課(從蒸汽機(jī)到互聯(lián)網(wǎng))的內(nèi)容，以科學(xué)技術(shù)的不同發(fā)展水平對(duì)應(yīng)于世界史上三大不同的技術(shù)革命時(shí)期，分析其對(duì)應(yīng)時(shí)期的生物進(jìn)化理論發(fā)展脈絡(luò)，讓學(xué)生明白科學(xué)技術(shù)與人類(lèi)認(rèn)知的相互影響。巧設(shè)“科學(xué)家思想發(fā)展線索、哲學(xué)方法發(fā)展線索”問(wèn)題鏈，邀請(qǐng)學(xué)生組內(nèi)討論，開(kāi)展組際交流與互評(píng)。最后總結(jié)為兩條主線：①科學(xué)家思想發(fā)展線索：附魅精神(神創(chuàng)論)——批判精神(獲得性遺傳、自然選擇)；②哲學(xué)方法發(fā)展線索：形而上學(xué)(孤立靜止片面地看待物種)——唯物辯證法(聯(lián)系運(yùn)動(dòng)發(fā)展地看待進(jìn)化)。

設(shè)計(jì)意圖：基于奧蘇泊爾的有意義學(xué)習(xí)理論，把高中歷史部分的內(nèi)容作為先行組織者材料展現(xiàn)給學(xué)生，再給予目標(biāo)定向的支架式探究教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到較低的人類(lèi)生產(chǎn)力水平衍生出了自然界一種讓人類(lèi)無(wú)法消解的魅惑力。根究起來(lái)，正是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)水平的有限導(dǎo)致了神創(chuàng)論的發(fā)生及傳播，而隨著科技水平的不斷提高，生物進(jìn)化理論才能不斷發(fā)展，由此體會(huì)到科技作為第一生產(chǎn)力影響社會(huì)文化的重要性。這樣的教學(xué)方式一方面使得學(xué)生了解生物進(jìn)化所蘊(yùn)含的哲學(xué)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實(shí)的求知態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維；另一方面還可以促進(jìn)生物學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，使學(xué)科間有統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)并相互聯(lián)系，成為彼此印證的統(tǒng)一體系，有效促進(jìn)課程一體化。

2.3 挈領(lǐng)科學(xué)方法史主線，強(qiáng)化科學(xué)探究 科學(xué)學(xué)科的“過(guò)程和方法”教學(xué)作為新課中培養(yǎng)學(xué)生技能的一大法寶不可缺失，在復(fù)習(xí)課中更應(yīng)強(qiáng)化利用。在章節(jié)復(fù)習(xí)中梳理“科學(xué)方法應(yīng)用史”線索可增強(qiáng)學(xué)生在實(shí)際情境中使用對(duì)應(yīng)科學(xué)方法的準(zhǔn)確率，亦可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科發(fā)展的把握，培育學(xué)生合理使用技術(shù)、勇于開(kāi)拓創(chuàng)新的科研精神，幫助解決“知識(shí)如何創(chuàng)新”的問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程：教師帶領(lǐng)學(xué)生分析教材中的史實(shí)資料，并向?qū)W生提供先行組織者材料——分子鐘驗(yàn)證法(近年科學(xué)家利用線粒體DNA和Y染色體來(lái)判斷生物起源與進(jìn)化的方法)，帶領(lǐng)學(xué)生梳理生物進(jìn)化論發(fā)展過(guò)程中所涉及到的科學(xué)方法的演替史，歸納出科學(xué)方法應(yīng)用歷史主線。對(duì)于本課，達(dá)爾文對(duì)加拉帕克斯群島13種地雀的喙進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察，然后通過(guò)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)對(duì)喙描述歸納，接下來(lái)達(dá)爾文通過(guò)自然選擇學(xué)說(shuō)、其他科學(xué)家通過(guò)隔離和物種形成學(xué)說(shuō)對(duì)此進(jìn)行演繹解釋?zhuān)詈罂茖W(xué)家再通過(guò)分子鐘對(duì)進(jìn)化的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行驗(yàn)證，遂整理歸納科學(xué)方法應(yīng)用歷史主線如下：形態(tài)觀察法—描述歸納法—假說(shuō)演繹法—分子鐘驗(yàn)證法。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)習(xí)日漸繁多的科學(xué)探究方法，幫助學(xué)生提升科學(xué)探究理論的水平并提高依據(jù)具體情境成功解決具體問(wèn)題的能力，而且史線歸納這一活動(dòng)本就在師生互動(dòng)中模擬了科學(xué)探究過(guò)程，以學(xué)促教；了解日新月異的學(xué)科發(fā)展，可以讓學(xué)生深切感受到提升自身探究能力的緊迫感，加強(qiáng)自我提高內(nèi)驅(qū)力，以期達(dá)到強(qiáng)化科學(xué)探究核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)，使教育實(shí)現(xiàn)教學(xué)功能的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了育人功能。

2.4 回顧科學(xué)社會(huì)史主線，宣揚(yáng)社會(huì)責(zé)任 現(xiàn)今“科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)”愈發(fā)緊密地結(jié)合在一起，科學(xué)技術(shù)的革新迭代不斷促進(jìn)科學(xué)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，科學(xué)事業(yè)的發(fā)展不斷地推進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步繁榮，社會(huì)的進(jìn)步又不斷催生科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代，三者互促互進(jìn)、共存共榮。用科學(xué)事業(yè)史作為教學(xué)主線，讓學(xué)生深刻理解“科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)”三者的關(guān)系，在生物科學(xué)的學(xué)習(xí)中，同時(shí)把握生物學(xué)學(xué)科的科技屬性和人文屬性，幫助解決“知識(shí)去往何處應(yīng)用”的問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程：教師讓學(xué)生回顧本冊(cè)第六章“從雜交育種到基因工程”有關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生采用頭腦風(fēng)暴法，結(jié)合本章與第六章所學(xué)內(nèi)容，歸納育種手段的變革史線以及人類(lèi)與自然關(guān)系的發(fā)展史線，討論生物科研事業(yè)的發(fā)展對(duì)于人類(lèi)生存和發(fā)展的益處?；仡櫽N對(duì)應(yīng)的知識(shí)：人類(lèi)在一萬(wàn)年以前對(duì)具有優(yōu)良性狀的野生動(dòng)物和植株進(jìn)行挑選和馴化，隨著時(shí)間的推移，人類(lèi)發(fā)明了雜交育種、誘變育種以及基因工程等育種優(yōu)化手段，但由于對(duì)基因的特性了解不深入，導(dǎo)致了超速開(kāi)發(fā)現(xiàn)象，人類(lèi)與自然界的關(guān)系由利用自然演變?yōu)檫^(guò)度開(kāi)發(fā)；隨著國(guó)際上生物技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，人類(lèi)與自然界的關(guān)系勢(shì)必走向和諧共生。故整理出育種手段的變革史線：選擇性育種—雜交育種—誘變育種—基因工程；同時(shí)發(fā)掘出人類(lèi)與自然關(guān)系的發(fā)展史線：依附自然—利用自然—過(guò)度開(kāi)發(fā)—和諧共處。

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)社會(huì)學(xué)方向的學(xué)習(xí)，使“科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)”交融的STS教育真正落地生根，通過(guò)頭腦風(fēng)暴法設(shè)計(jì)課堂討論，用史線的梳理幫助學(xué)生理解生物進(jìn)化論的科技應(yīng)用與社會(huì)影響，宣揚(yáng)學(xué)以致用、保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任，發(fā)揮“深度—溫度”的雙度課堂教學(xué)效益，同時(shí)發(fā)揮科技知識(shí)應(yīng)用的效益。

3 HPS教育變式實(shí)踐總結(jié)

“四史線”教學(xué)法，首先用科學(xué)歷史來(lái)溯源科學(xué)的本質(zhì)，以探求知識(shí)從何而來(lái)；然后通過(guò)科學(xué)哲學(xué)的探究梳理知識(shí)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律，以通曉知識(shí)如何獲?。辉偻ㄟ^(guò)科學(xué)方法的探究體會(huì)知識(shí)是不斷更新和變革中的，從而得到知識(shí)創(chuàng)新之法；最后通過(guò)科學(xué)社會(huì)學(xué)的探究讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)到科學(xué)與社會(huì)是如何緊密發(fā)展的，以明晰知識(shí)應(yīng)用之意義。最后通過(guò)這四個(gè)層次的逐級(jí)遞進(jìn)來(lái)達(dá)成融合目標(biāo)——發(fā)現(xiàn)知識(shí)、創(chuàng)造科技、熔鑄文明以使人與自然和諧共生。其操作步驟和理論意涵具體如圖2所示。

圖2 HPS四史線教學(xué)法概念圖

本文中“四史線”教學(xué)法基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)，展開(kāi)“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”的教學(xué)，從理論與實(shí)踐雙重層面上驗(yàn)證了：只要經(jīng)過(guò)一線教師的教法創(chuàng)新，就可依托HPS教育開(kāi)發(fā)出其變式，成為指向核心素養(yǎng)落地的縱深路徑。整節(jié)課的教學(xué)中以脈絡(luò)建構(gòu)、理哲交融彌補(bǔ)復(fù)習(xí)課知識(shí)固化、目標(biāo)單一的漏洞；以產(chǎn)學(xué)交互、學(xué)研互融解決復(fù)習(xí)課囿于應(yīng)試、單向發(fā)展的弊病。對(duì)于“四史線”教學(xué)法的實(shí)際操作，教師可依教學(xué)情境搭建相關(guān)的“史線”，采用小組討論、探究學(xué)習(xí)、模型推演、角色扮演、創(chuàng)造性寫(xiě)作等多種教學(xué)策略。實(shí)踐中“四史線”教學(xué)法不但可以用于“現(xiàn)代生物進(jìn)化理論”全章復(fù)習(xí)課，而且還可應(yīng)用于“流動(dòng)鑲嵌模型探究過(guò)程”“證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)”等其他章節(jié)的復(fù)習(xí)課。此外，其對(duì)物理、化學(xué)中附有科學(xué)史素材的課堂教學(xué)也具有可行性和實(shí)踐意義。