楊青青

(北京教育學(xué)院， 北京 100044)

2022年4月，眾望所歸的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo))正式發(fā)布。從命名看，新課標(biāo)與2017版《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱舊課標(biāo))最大的區(qū)別在于新課標(biāo)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)教育的九年一貫，注重在義務(wù)教育階段持續(xù)性、遞進(jìn)性地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣、科學(xué)思想方法、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。新課標(biāo)的頒布是我國(guó)科學(xué)教育改革和發(fā)展進(jìn)程中的重要舉措，也是學(xué)生核心素養(yǎng)在科學(xué)課程中的正式落地，同時(shí)也順應(yīng)了世界科學(xué)教育發(fā)展趨勢(shì)。新課標(biāo)沒(méi)有明顯劃定學(xué)科領(lǐng)域，而是用13個(gè)核心概念闡述義務(wù)教育階段科學(xué)課程的核心內(nèi)容。一方面體現(xiàn)了科學(xué)課程綜合性的性質(zhì)，另一方面鼓勵(lì)教師大膽嘗試跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐。新課標(biāo)重點(diǎn)關(guān)注13個(gè)核心概念的理解、學(xué)習(xí)和應(yīng)用并同時(shí)實(shí)現(xiàn)科學(xué)核心素養(yǎng)的思維目標(biāo)。理解核心概念的內(nèi)涵，首先需要梳理和把握核心概念的知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了核心素養(yǎng)中科學(xué)觀念的教育目標(biāo)，也使得核心素養(yǎng)真正落地。

在對(duì)比分析舊課標(biāo)與NGSS的基礎(chǔ)上，本文以“生命科學(xué)”領(lǐng)域?yàn)槔?，?duì)比分析2022版科學(xué)新課標(biāo)與NGSS的相關(guān)內(nèi)容，旨在厘清該領(lǐng)域在義務(wù)教育階段的主要知識(shí)內(nèi)容和核心概念知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)核心概念或次級(jí)核心概念的學(xué)段分布聚焦教學(xué)重難點(diǎn)，相信對(duì)我國(guó)科學(xué)教育在圍繞核心概念教學(xué)方面會(huì)有新的啟發(fā)。

一、中美課程標(biāo)準(zhǔn)中“生命領(lǐng)域”的學(xué)習(xí)主題及對(duì)比分析

新課標(biāo)指出義務(wù)教育階段科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念、科學(xué)思維能力、探究與實(shí)踐能力、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠基[1]。為方便描述，1～2年級(jí)稱為學(xué)段一，3～4年級(jí)稱為學(xué)段二，5～6年級(jí)稱為學(xué)段三，7～9年級(jí)稱為學(xué)段四。NGSS討論了從幼兒園到12年級(jí)的科學(xué)課程教育目標(biāo)(學(xué)生預(yù)期表現(xiàn))，比新課標(biāo)教育目標(biāo)更細(xì)化，尤其是小學(xué)，每一個(gè)年級(jí)都有一個(gè)清晰的目標(biāo)達(dá)成[2]。新課標(biāo)與NGSS都不約而同地表明1～9年級(jí)學(xué)生需要理解一系列“生命科學(xué)”領(lǐng)域的核心概念，這些概念可以幫助學(xué)生理解生命科學(xué)以及幫助學(xué)生分析、解決生活中遇到的與生物學(xué)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。

新課標(biāo)“生命領(lǐng)域”有四個(gè)核心概念，分別是：生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次、生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生物與環(huán)境的相互作用和生命的延續(xù)與進(jìn)化。筆者認(rèn)為稱其為學(xué)習(xí)主題更合適，NGSS類似。NGSS同樣包含四個(gè)學(xué)習(xí)主題——從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程；生態(tài)系統(tǒng)：相互作用、能量和動(dòng)態(tài)；遺傳：性狀的繼承與變異；生物演化：統(tǒng)一性與多樣性[3]。圖1展示了新課標(biāo)與NGSS學(xué)習(xí)主題驚人相似，比如新課標(biāo)的“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”與NGSS的“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”對(duì)應(yīng)；新課標(biāo)的“生物的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”與NGSS的“生態(tài)系統(tǒng)：相互作用、能量和動(dòng)態(tài)”對(duì)應(yīng)；新課標(biāo)的“生物與環(huán)境的相互作用”與NGSS的“生物演化：統(tǒng)一性與多樣性”對(duì)應(yīng)；新課標(biāo)的“生命的延續(xù)與進(jìn)化”與NGSS的“遺傳：性狀的繼承與變異”對(duì)應(yīng)。

圖1 新課標(biāo)與NGSS“生命科學(xué)”領(lǐng)域?qū)W習(xí)主題的對(duì)比

二、中美科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“生命科學(xué)”領(lǐng)域核心概念的對(duì)比分析

為更加準(zhǔn)確地了解每個(gè)主題的關(guān)鍵內(nèi)容以及各主題下的核心概念的知識(shí)結(jié)構(gòu)，下面對(duì)新課標(biāo)與NGSS相關(guān)核心概念及子核心概念分別對(duì)比，幫助一線教師聚焦教學(xué)重難點(diǎn)、設(shè)置學(xué)習(xí)內(nèi)容的梯度時(shí)提供理論依據(jù)。

(一)新課標(biāo)“生命領(lǐng)域”學(xué)習(xí)主題下的核心概念

新課標(biāo)“生命領(lǐng)域”共有20個(gè)核心概念，其中學(xué)習(xí)主題1“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”包含6個(gè)核心概念，強(qiáng)調(diào)生命系統(tǒng)是一種開(kāi)放的、復(fù)雜而多樣的系統(tǒng)，具有鮮明的層次結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)主題2“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”包含3個(gè)核心概念，強(qiáng)調(diào)生物體是不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息交流與反饋的系統(tǒng)，這種反饋存在系統(tǒng)內(nèi)部同時(shí)存在內(nèi)外部互動(dòng)中。系統(tǒng)可以通過(guò)自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持穩(wěn)態(tài)。學(xué)習(xí)主題3“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”包含5個(gè)核心概念，強(qiáng)調(diào)生物與生物之間、生物與環(huán)境之間存在各種緊密的聯(lián)系。人類的活動(dòng)能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大的影響，我們需要用科學(xué)辯證的視角去看待環(huán)境保護(hù)和生態(tài)安全。學(xué)習(xí)主題4“生命的延續(xù)與進(jìn)化”包含6個(gè)核心概念，強(qiáng)調(diào)在生殖、發(fā)育和遺傳過(guò)程中生物的遺傳信息代代相傳，遺傳信息可能會(huì)發(fā)生改變。生命周期和生物進(jìn)化是生命科學(xué)領(lǐng)域重要而復(fù)雜的概念，通過(guò)6個(gè)核心概念的串聯(lián)式、遞進(jìn)式的解讀，讓學(xué)生能夠在義務(wù)教育階段對(duì)生命的延續(xù)與進(jìn)化有一個(gè)基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)，也為進(jìn)入高中乃至高等學(xué)府的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

(二)中美“生命領(lǐng)域”小學(xué)階段核心概念呈現(xiàn)及對(duì)比

筆者將新課標(biāo)與NGSS核心概念從小學(xué)與初中兩部分進(jìn)行對(duì)比[4]。通過(guò)整理NGSS每一個(gè)學(xué)習(xí)主題包括的子學(xué)習(xí)主題和核心概念以及核心概念的年級(jí)分布，簡(jiǎn)要分析新課標(biāo)與NGSS的學(xué)段分布的異同。NGSS小學(xué)階段的核心概念呈現(xiàn)以第一個(gè)學(xué)習(xí)主題“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”為例，包含四個(gè)子學(xué)習(xí)主題，每個(gè)子學(xué)習(xí)主題又包括多個(gè)核心概念(如表1所示)。另外三個(gè)子學(xué)習(xí)主題也有類似的核心概念組成。

表1 NGSS學(xué)習(xí)主題“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”核心概念呈現(xiàn)及年級(jí)分布

新課標(biāo)學(xué)習(xí)主題“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”與NGSS學(xué)習(xí)主題“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”雖然學(xué)習(xí)主題命名相似，但包含的核心概念對(duì)應(yīng)不明顯，比如前者“生物具有區(qū)別于非生物的特征”在后者沒(méi)有相應(yīng)內(nèi)容，又如“多細(xì)胞生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次”在后者同樣沒(méi)找到相應(yīng)內(nèi)容。觀察表1和表2發(fā)現(xiàn)，NGSS的核心概念內(nèi)容體系更細(xì)化，同時(shí)把很多相關(guān)內(nèi)容納入其中，隨后筆者又將學(xué)習(xí)主題“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”核心概念整理如表3，將表1、表2和表3進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)新課標(biāo)核心概念“植物能制造養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”和“人和動(dòng)物通過(guò)獲取植物或其他動(dòng)物的養(yǎng)分來(lái)維持生存”與NGSS核心概念“所有動(dòng)物的生存和生長(zhǎng)都需要食物，它們從植物或其他動(dòng)物中獲取食物”具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。這幾個(gè)核心概念都從本質(zhì)上說(shuō)明了動(dòng)植物的生存所需要的基本條件以及動(dòng)植物獲取食物的方式不同，學(xué)生只有理解和掌握該核心概念的相關(guān)內(nèi)容才能在日常學(xué)習(xí)中更好理解動(dòng)植物的生存條件、生活方式和棲息地相關(guān)內(nèi)容。

表2 “生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”核心概念年級(jí)分布

表3 “生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”核心概念年級(jí)分布

從表1、表2和表3可以看出，核心概念呈現(xiàn)明顯的年級(jí)分布，比如新課標(biāo)中核心概念“生物具有區(qū)別于非生物的特征”在1～4年級(jí)都有涉及，核心概念“植物能制造養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”在1～6年級(jí)都有涉及；NGSS中核心概念“所有生物都有外部部件”“不同的動(dòng)物采取不同的方式幫助它們生存和成長(zhǎng)”只在1年級(jí)有涉及，而核心概念“植物和動(dòng)物都有內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)，為其生長(zhǎng)、生存、行為和繁殖承擔(dān)各種功能”只在4年級(jí)涉及。新課標(biāo)的概念學(xué)習(xí)是連續(xù)的，而NGSS的概念學(xué)習(xí)是跳躍式或斷檔式的。在小學(xué)階段，學(xué)生對(duì)于“生物與非生物的區(qū)別”這部分內(nèi)容不是1年級(jí)就能完全理解的，到2年級(jí)、3年級(jí)還需要通過(guò)講授和描述的方式幫助學(xué)生進(jìn)一步厘清什么是生物和非生物，其他核心概念也有類似情況，這也說(shuō)明了核心概念的一個(gè)重要特質(zhì)——隨著學(xué)段遞進(jìn)，核心概念的內(nèi)涵也在不斷更新和深入，從這一點(diǎn)看，新課標(biāo)比NGSS考慮得更周到，或者說(shuō)更適合中國(guó)學(xué)生學(xué)習(xí)生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)概念。其他學(xué)習(xí)主題核心概念的對(duì)比在此不一一贅述。

(三)中美“生命領(lǐng)域”初中階段核心概念的呈現(xiàn)及對(duì)比

表4展示了新課標(biāo)“生命科學(xué)”領(lǐng)域的四個(gè)學(xué)習(xí)主題在學(xué)段四中的核心概念分布，四個(gè)主題包含的核心概念在7～9年級(jí)均有體現(xiàn)，與小學(xué)三學(xué)段核心概念的學(xué)習(xí)做好了充分的銜接，這樣可以讓學(xué)生從1年級(jí)到9年級(jí)可以連貫而深入地認(rèn)識(shí)、理解、掌握一系列的核心概念，隨著認(rèn)知水平的提高，學(xué)生積累的概念理解能力和應(yīng)用能力也在不斷提高，這樣也利于學(xué)生在新的問(wèn)題情境中調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，綜合性地解決問(wèn)題。

表4 新課標(biāo)“生命科學(xué)”領(lǐng)域7～9年級(jí)核心概念呈現(xiàn)

通過(guò)7～9年級(jí)生命科學(xué)領(lǐng)域的核心概念及相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解生命體具有一定的結(jié)構(gòu)和功能層次，認(rèn)識(shí)和辨別自然界存在的多種多樣的動(dòng)植物和微生物，意識(shí)并理解人從屬于環(huán)境，人的一切離不開(kāi)環(huán)境，維持生態(tài)平衡對(duì)人類至關(guān)重要；學(xué)生能夠更加關(guān)注自身、家人和社會(huì)的健康，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣和行為習(xí)慣；知道生物的生殖、發(fā)育和遺傳是生命的基本特征，尊重生命多樣性和保護(hù)生命多樣性，最終保護(hù)的是人類。

NGSS在初中階段的四個(gè)學(xué)習(xí)主題與小學(xué)階段一樣，表5呈現(xiàn)了學(xué)習(xí)主題“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”的分解主題和核心概念的內(nèi)容。在子學(xué)習(xí)主題“結(jié)構(gòu)與功能”中共有3個(gè)核心概念；第二個(gè)子學(xué)習(xí)主題共有3個(gè)核心概念，概述了動(dòng)植物繁殖的多樣性；第三個(gè)子學(xué)習(xí)主題有2個(gè)核心概念，概述了光合作用的本質(zhì)及物質(zhì)能量在生物體中的傳遞；第四個(gè)子學(xué)習(xí)主題有1個(gè)核心概念，概述了記憶產(chǎn)生的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。

通過(guò)比較表4與表5發(fā)現(xiàn)，新課標(biāo)“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”更多是從結(jié)構(gòu)層次提煉了核心概念；而NGSS“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”一方面介紹了生物體的結(jié)構(gòu)層次，一方面介紹了生命體的生化過(guò)程，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)層次的描述比新課標(biāo)維度更細(xì)，涉及了分子的內(nèi)容。但從生命體的結(jié)構(gòu)層次遞進(jìn)的角度看，新課標(biāo)描述得更為全面、更為細(xì)致。

NGSS“生命科學(xué)”領(lǐng)域第二個(gè)學(xué)習(xí)主題是“生態(tài)系統(tǒng)：相互作用、能量和動(dòng)態(tài)”，分解為3個(gè)子學(xué)習(xí)主題，4個(gè)核心概念共同闡明了生物與環(huán)境的相互作用、生物體生長(zhǎng)和種群增長(zhǎng)會(huì)受到資源限制以及不同生態(tài)系統(tǒng)中生物之間作用關(guān)系具有共同模式。第二個(gè)子學(xué)習(xí)主題含有2個(gè)核心概念，闡明物質(zhì)和能量在生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)水平之間的傳遞。第三個(gè)子學(xué)習(xí)主題包含2個(gè)核心概念，概述了生態(tài)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)變化的本質(zhì)特征以及生物多樣性的完善程度對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要價(jià)值。新課標(biāo)學(xué)習(xí)主題“生物與環(huán)境的相互關(guān)系”更多強(qiáng)調(diào)生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)以及人對(duì)環(huán)境的影響，而NGSS更多地強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)特點(diǎn)和物質(zhì)能量流動(dòng)，兩者的側(cè)重點(diǎn)不同，但都關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的平衡。NGSS的另外兩個(gè)學(xué)習(xí)主題不再贅述。

表5 NGSS“從分子到生物體：結(jié)構(gòu)與過(guò)程”核心概念呈現(xiàn)

三、小結(jié)與展望

新課標(biāo)中命名的核心概念比如“生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次”，通過(guò)分析其包含的核心概念及知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)看，筆者認(rèn)為稱為“學(xué)習(xí)主題”更適切，NGSS亦是如此。通過(guò)對(duì)比分析兩者“生命科學(xué)”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)主題發(fā)現(xiàn)，義務(wù)教育階段該領(lǐng)域主要內(nèi)容聚焦在四個(gè)方面：生命系統(tǒng)、生物多樣性、生物與環(huán)境和生物的繁殖和進(jìn)化。為更好理解學(xué)習(xí)主題的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨后對(duì)比分析了每個(gè)學(xué)習(xí)主題的核心概念及子核心概念，發(fā)現(xiàn)新課標(biāo)與NGSS無(wú)論是學(xué)習(xí)主題的設(shè)定還是核心概念的選擇上都高度相似，兩者重疊的核心概念及知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)在很大程度上揭示了“生命科學(xué)領(lǐng)域”在義務(wù)教育階段的關(guān)鍵內(nèi)容。

梳理新課標(biāo)學(xué)習(xí)內(nèi)容的年級(jí)分布發(fā)現(xiàn)，有些概念僅存在一些學(xué)段，有些概念存在于1～9年級(jí)，這可能與學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)規(guī)律和心理發(fā)展水平有關(guān)。新課標(biāo)在核心概念的呈現(xiàn)上最優(yōu)于舊課標(biāo)的地方體現(xiàn)在概念學(xué)習(xí)的進(jìn)階性：同一個(gè)科學(xué)概念或?qū)W習(xí)內(nèi)容在不同年級(jí)呈現(xiàn)，不同年級(jí)呈現(xiàn)的內(nèi)容具有明顯的遞進(jìn)性和螺旋上升性，這對(duì)于學(xué)生理解某一個(gè)科學(xué)概念并進(jìn)行深入學(xué)習(xí)是非常重要的也是非常有效的途徑。

如何幫助一線教師在科學(xué)教育教學(xué)中逐步地提質(zhì)增效，筆者認(rèn)為研究課標(biāo)中的核心概念及概念層級(jí)知識(shí)結(jié)構(gòu)是第一要?jiǎng)?wù)。當(dāng)然，核心概念及層級(jí)知識(shí)結(jié)構(gòu)可研究的內(nèi)容很多，文中的梳理只是一個(gè)引子?？茖W(xué)教育同仁還可以從某一個(gè)次級(jí)核心概念的內(nèi)容、年級(jí)分布、年級(jí)進(jìn)階或者圍繞一個(gè)內(nèi)容關(guān)鍵詞，比如“植物”包含的核心概念體系等視角進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)更多維度和多元化視角對(duì)“生命科學(xué)”領(lǐng)域的層級(jí)知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，相信科學(xué)教師會(huì)對(duì)核心概念及知識(shí)層級(jí)結(jié)構(gòu)有更廣、更深的理解和認(rèn)識(shí)，也能對(duì)一線教學(xué)的教育目標(biāo)的設(shè)定、教學(xué)重難點(diǎn)的選擇、教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、作業(yè)設(shè)計(jì)、小初學(xué)習(xí)一體化等問(wèn)題尋找到新的答案。▲