核心概念1.doc

1、核心概念1前言我国中学生物学课程标准明确提出“让学生深入理解生物学的核心概念”。何谓“生物学核心概念”？如何界定“生物学核心概念”？围绕核心概念如何组织学生进行高效学习？这三个问题是生物教师必需探讨、研究的。目前阶段，研究者们对于核心概念的界定及如何围绕核心概念教学开展了初步研究。许多杂志刊登了研究成果，多数教师对此已经初步关注。但对于核心概念的界定以及在课堂上进行怎样的教学设计更有利于学生理解核心概念及之间的逻辑关系，还需要做进一步引导研究和实践。本文是关于如何界定“生物学核心概念”、围绕核心概念如何组织学生进行高效学习的教学策略的文献综述。目的是分析综述文献中确定界定“生物学核心概念”的标

2、准和方法；确定围绕核心概念如何组织学生进行高效学习。2“核心概念”的界定生物科学知识可分为科学事实、科学概念、科学原理、科学理论、科学模型等类型。科学事实是指凭借人的感官可以直接或间接观察到的现象、事件、数据等，具有客观、具体、离散等特性。科学概念、科学原理、科学理论、科学模型等属于概念性知识，概念性知识是从众多事实基础上归纳推理出的结论，是人类思维活动的结果，具有主观、抽象、概括等特性。概念是思维的基本单位，是知识的细胞。（一）什么是生物学核心概念？“核心”是指生物学的核心问题，无论是哪个年龄段的学生，所面对的生物学核心问题都是一致的，都是关于生物最本质的问题，即结构和功能、遗传和进化、生物

3、与环境等。但不同年龄段的学生对生命本质的认识是相对的。所以，对同一生物学本质问题就有了不同层次的认识和看法。什么是核心概念？不同的专家对核心概念的界定有所差异。张颖之、刘恩山两位教授撰写的核心概念在理科教学中的地位和作用从记忆事实向理解概念的转变文章中阐述了多位国外学者对核心概念的界定。刘恩山教授认为，核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。生物学的学科知识基本结构图凸显了生物学核心概念的地位，强调概念之间的关联与概念体系的结构。生物学核心概念是对同一类生物学问题本质特征的概括，具有统摄一般概念性知识

4、和事实性知识的作用。它既是对大量下位生物学现象、事实和一般概念性知识的抽象和概括，又是形成上位的学科观念以及跨学科的科学主题及更具概括力的哲学思想的重要基础。核心概念相当于生物学科中的核心观点和思想，在某种程度上等同于课程标准所讲述的“核心知识”。所谓的核心知识囊括了重要的生物学概念、原理、理论和模型等。因此，“核心概念”也可以称之为“概念性知识”，是与生物科学事实相对应的知识。核心概念具有三个特征：构成生物学科基本框架；对今后学习起支撑作用；对学生具有思维训练的价值。（二）核心概念的确定标准赫德(Hurd)指出：核心概念的选择不是随意的,而是一定要展现学科的逻辑结构,即这些核心概念能够有效地

5、组织起大量的事实和其它概念。不仅如此,这些核心概念应具有一定的前沿性。因为这些内容将延续在学习者以后的生活中,并且极有可能会影响学习者对新知识的探索和获取,从而进一步影响未来的科学。赫德(Hurd)列出选择核心概念的标准如下:1.展现了当代科学的主要观点和思维结构;2.足以能够组织和解释大量的现象和数据;3.包含了大量的逻辑内容,有足够的空间用于解释、概括、推论等；4.在教学中可以用上各类情境下的例子,并可使用于日常生活中常见的情况和环境；5.可以提供许多机会,用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程；6.可以用于组建更高阶的概念,而且可望与其它学科的概念结构建立联系；7.表达了科学在

6、人类智力成果中所占有的地位。科学教育的原则和大概念一书中也指出了选择大概念（核心概念）应该具有的4项标准（英温哈伦编著韦钰译）。综上所述，笔者认为：选择核心概念的标准应该能够使受教育者掌握当代生物科学中由概念组织起来的科学知识、思维方法，提供做决策时所遇到问题的理解基础和能力，适应社会。而且这项工作是教育专家们应该研究的。（三）核心概念的表述各国的教育家们认同课程应该强调核心概念的理解，他们在此基础上研究制定了新的课程标准，将希望学生理解的核心概念内容较为详实地列出来，教学活动即围绕这些内容展开。研究者们认为，核心概念可以根据学生的认知能力和经验，按照一定的系列逐渐进阶发展，以层层深入的方式被

7、学生理解。这些逐渐进阶的核心概念表现出了概念的获得和发展，是可持续学习的基础。既然要将核心概念作为学生学习、教师教学活动要达成的主要目标，那应该如何表述核心概念呢？刘教授指出：“查阅各国教育文件发现，少有直接给出概念名词及其定义，大多是将概念放在一定的背景中，将希望这个学生掌握到的理解程度用完整句子、小段落的形式表述出来。例如：病毒是一类没有细胞结构、专营寄生生活的生物体。酶是活细胞所产生的具有催化作用的一类有机物。酶的催化作用具有高效性和专一性，作用条件一般比较温和（适宜的温度、pH等）。”这样的表述方式更易于确认需要学生理解和掌握概念的内容及其意义,也更易于建立概念之间的联系。把已经用熟的

8、核心概念的替身“细胞膜、遗传信息、光合作用、呼吸作用、中心法则”这些名词、术语等还原回学生易于理解的陈述句形式。部分教师还没有真正理解，此项研究任重道远，需要研究者和教师们努力。（四）概念的筛选方法刘恩山教授认为，采用国际比较研究法筛选概念的思路是：1.学科的概念或核心概念，很难由个人或小团体决定，应该汇集“专家的集体大智慧”；2.如果某个概念出现频率很高，在各个课程文件中被广泛提及，则认为该概念是相对重要的。筛选具体方法是：确定一节课中的概念目标：把握本部分内容涉及到的核心概念及概念之间的关系；此基础上阅读教材，分析教学要点；在确定的教学要点中，区别概念和事实；列出概念，用一句话来表述；比较

9、这些概念哪个更加抽象、上位，然后依次列出。生物教师学科知识结构评价研究一书中用案例指出了单元教学中筛选确定核心概念的方法：1.通过研究课程标准，确定核心概念。2.通过不同教材的“交集”确定核心概念。3.通过构建概念图归纳核心概念。综合各位学者观点，我认为梳理核心概念的思路是：1.研读课标和教材，确定概念目标，对模块及各章（单元）各节、每课时概念性知识内容进行分析和梳理(1)列出核心概念；(2)找出选择这些内容为核心概念的理由；(3)集体讨论、统一意见，确定核心概念。2.将筛选出的概念进行逻辑梳理及排列，即思考概念之间的联系，区分上位概念和下位概念例如,梳理分子与细胞模块的核心概念：(参照对生物

10、学核心概念及其内涵的研究胡玉华生物学通报)3如何进行有效的核心概念教学生物学概念是中学生物学学科知识的主要组成部分，是生物学学科思维的基本单位，对概念的掌握和运用是生物学教学过程的核心问题。因此，对概念新授课的教学，教师必须研究。（一）中学生物核心概念教学的备课主要步骤美国课程专家H.LynnErickon提出了“概念为本的课程与教学”。她认为，教学重心应该从讲授事实转移到“使用”事实，具体事实应该作为工具来帮助学生发展深层理解和有效转化知识的能力（理解力和迁移能力）；提高学业标准更多的是要求思维能力的提升，而不是掌握更多的事实材料。因此，课程内容应该围绕各学科的核心概念(居于学科中心，具有超

11、越课堂之外的持久价值和迁移价值的概念)进行选择，以便教授和评价更深层的理解力；学习重心应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。依据H.LynnErickon教授的概念教学模式，结合我国中学生物教学的特点，胡玉华主任认为进行中学生物核心概念教学的备课主要步骤为:1.以教学单元作为建构核心概念体系的基本单位因为教学单元是一个相对完整的教学内容体系，它由若干节具有内在联系的具体内容组成，它们之间形成了一个有机的整体。因此,教学单元是学生知识结构形成和发展的基本单位。以教学单元作为建构核心概念体系的基本单位，一方面教师可以整体把握本单元的教学核心

12、，从整体设计出发突出各节内容的联系性和整体性；另一方面作为承上启下的桥梁，将学科的核心概念与课时的核心内容的内在逻辑关系从纵向的角度联系起来。2.审视教学单元内容，建构本单元的核心概念体系从整体角度系统分析教学单元内容的相关性和层次性，建构本单元的核心概念体系。3.把核心概念转化为一些基本理解（学生的认知结构），这是期望学生从学习中逐渐形成的。4.把基本理解以“基本问题”的形式表达，以问题驱动教学和学习，促进学生的基本理解。5.根据基本问题设计教学活动、学习活动和评价活动，设计教学活动学习概念时，必须将事实性知识置于学习者的概念框架中；要通过各种丰富的有代表性的事实细节展现出来,要放在一定的应

13、用情境下。从而使学生参与基本问题讨论和过程学习，这些活动和过程应有助于学生达到基本理解，最终完成知识建构，形成核心概念。在整个过程中，教师都要反复思考这样的问题：通过这个教学单元，最终希望学生知道什么？理解什么？(二)概念教学的策略各位学者专家通过分析概念教学的成功案例，认为概念教学的主要策略有以下几种：1.应用科学史进行概念教学；2.通过探究实验进行概念学习；3.通过比喻或模型进行概念学习；4.使用概念图进行教学；5.信息技术辅助；6.前科学概念的发现与纠正。(三)生物学概念教学模式生物学概念所包含属性具有不同的抽象与概括程度，即生物学具体概念与生物学抽象概念。生物学具体概念是指生物学具体事

14、物的概念。生物学具体概念一般不能下定义，其本质特征是人们在日常生活中逐渐发现并归纳出来的，是按生物学事物的指认属性形成的，具有“原型模型”。其外延是一个独一无二的生物学事物或一类生物学事物。例如，克隆羊“多莉”、熊猫“盼盼”、“鸟”、“花”、“细胞”、“青蛙”。生物学抽象概念是指反映生物学事物的某种属性或生物学事物与事物之间的某种关系的概念。生物学抽象概念一般都给出了定义，其本质特征是按事物内在的、本质的属性形成的概念。例如“光合作用”、“神经调节”、“生态系统”。根据生物学具体概念与生物学抽象概念这两种类型，建构两种生物学概念教学模式：“归纳式”生物学概念教学模式与“多轮认知结构”生物学概念

15、教学模式。教学前，教师应对复杂多样的生物学概念进行分析，区分它们是具体概念还是抽象概念，弄清生物学概念的内涵与外延情况、生物学概念间的等级与层次，围绕生物学概念可构建的概念或命题网络，再根据概念的特点并结合学生的情况，采用不同的教学模式进行生物学概念教学，以提高有效性。1.“归纳式”生物学概念教学模式教学过程中，提供感性材料，通过学生观察、科学想象、实验探究，进行分析、归纳，概括出它们共同的重要特征以形成概念的生物学概念教学模式。可概括为：“实例观察启发思考形成概念”。这一般适用于生物学具体概念，这类概念其本质特征是人们在日常生活中逐渐发现并归纳出来的，一般不能下定义，只需通过提供原型、典型例

16、证的方法让学生在感性认识的水平上去体悟概念。初中生物学教材中涉及的概念大多是此类。因此，教学中一般采用此模式进行生物学概念教学。2.“多轮认知结构”生物学概念教学模式教学过程中，采用多种策略，引导学生主动学习生物学概念的定义，理解概念的内涵与外延，建构新的概念体系，并通过正反例变式训练达到灵活运用。这是从一般到特殊的生物学概念教学模式。可概括为“理解陈述-同化概念-绘制概念图-正反例训练”。这种模式一般适用于生物学抽象概念教学。这类概念反映事物内在的、本质的某种属性或事物与事物之间的某种关系，一般都给出了定义。高中教材中涉及的概念大多是此类。以上两种概念教学模式都只有少量的教学案例，需要教师们

17、继续研究实践。核心概念在理科教学中的地位和作用从记忆事实向理解概念的转变张颖之1,2,刘恩山一、核心概念是什么英文文献中经常会出现“核心概念”(keycon2cept),“基本概念”(fundamentalconcept),“主要概念”(majorconcept),“基本观点”(fundamentalide2a),“核心观点”(keyidea),“大观点”(bigidea),“主要概括”(majorgeneralization)等,这些词的意义几乎相近。1美国著名教育学家赫德(Hurd)认为,组成科学课程中的概念和原理应该能够展现当代学科图景239,是学科结构的主干部分,它们被称为核心概念(k

18、eyconceptsorrepresentativeideas)。戴伊(Day)指出3,核心概念是某个知识领域的中心,虽然不是所有人都接受了这些知识,但它们却获得了广泛的应用,而且这些知识还能经得起时间的检验。费德恩(Feden)等人认为3,核心概念是一种教师希望学生理解并能在忘记其非本质信息或周边信息之后,仍然能应用的概念性知识,并且他们认为核心概念必须清楚地呈现给学生。美国课程专家埃里克森(Erickson)认为4,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。这些核心概念具有广阔的解释空间,源于学科中的各种概念、理论、原理和解释体系,为领域的发展

19、提供了深入的视角,还为学科之间提供了联系。总而言之,核心概念是位于学科中心的概念性知识,包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释,这些内容能够展现当代学科图景,是学科结构的主干部分。赫德(Hurd)进一步提出272,核心概念的选择九月开学季，老师你们准备好了吗？幼教开学准备小学教师教案小学教师工作计.初中教师教案初中教师工作计.1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.58教育学报2010年不是随意的,而是一定要展现学科的逻辑结构,即这些核心概念能够有效的组织起大量的事实和其他概念。不仅

20、如此,这些核心概念应具有一定的前沿性,因为这些内容将延续在学习者以后的生活中,并且极有可能会影响学习者对新知识的探索和获取,从而进一步影响未来的科学。赫德(Hurd)列出选择核心概念的标准如下:展现了当代科学的主要观点和思维结构;足以能够组织和解释大量的现象和数据;包含了大量的逻辑内容,有足够的空间用于解释,概括,推论等;在教学中可以用上各类情境下的例子,并可使用于日常生活中常见的情况和环境;可以提供许多机会,用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程;可以用于组建更高阶的概念,而且可望与其他学科的概念结构建立联系;表达了科学在人类智力成果中所占有的地位。二、核心概念的表述美国、英国、加

21、拿大、澳大利亚等国的教育家们认同课程应该强调核心概念的理解,他们在此基础上研究制定了新的课程标准,将希望学生理解的核心概念内容较为详实地列出来,教学活动即围绕这些内容展开。如美国“2061计划”要求学生学习得更加深入、更加贯通、更有关联性,还要求最大限度地减少记忆那些孤立的事实和概念,而应把重点放在核心概念上。5261研究者们认为,核心概念可以根据学生的认知能力和经验,按照一定的系列逐渐进阶发展,以层层深入的方式被学生理解。这些逐渐进阶的核心概念表现出了概念的获得和发展,是可持续学习的基础。6既然是要将核心概念作为学生学习、教师教学活动要达成的主要目标,那应该如何来表述核心概念呢?埃里克森(E

22、rickson)认为传统课程采取的是动词+短语这种方式,例如“说明基因突变的原因”。这是知识性表述,但不是核心概念的基本理解,她主张在学习目标中将希望学生达成的核心概念基本理解用完整的语句表述出来,如:“插入、删减或取代DNA片段都可能会改变基因”。然后根据这些核心概念基本理解陈述提出问题,进而根据这些问题设计教学活动。这些活动应帮助学生达成对核心概念的基本理解。“2061计划研究组”在科学素养的基准中说到当用一组动词来详细进行分级时,由于不同的读者对动词按什么顺序排列更为合适有不同的见解,因此研究人员在经过多次尝试后,认为最好的方法是使用一个统一的词汇“知道”,然后更加精确地详细说明学生所要

23、知道的内容。5238例如:对于相同的内容“原子的结构组成”,可以用三个不同的行为动词来表示理解程度的差异:“意识到原子的结构组成”、“知道原子的结构组成”、“理解原子的结构组成”;也可以使用相同的行为动词,但通过在语句中陈述不同的知识内容来展现目标差异:“知道原子有几个部分”、“知道原子由电子、中子和质子组成”、“知道原子有一个包含中子和带正电质子的核,其外围环绕着一层带有负电的电子”。2061计划的研究人员认为后者在表示理解的程度时更为合理有效。我国小学科学教育研究者也非常重视核心概念的表述。他们认为,儿童学习科学意味着修正和拓展对核心概念的理解,而不是记住事实性信息、知识和定义,提供高质量

24、的探究式科学教育活动需要教师选择和设计指向核心概念的主题和内容。基于此,他们比较和区分了教学目标中两种不同的陈述方式:概念性陈述和非概念性陈述。非概念性陈述的许多描述是事实而不是科学概念,是用短语而不是用完整的语句表述的概念。7例如:“能指认植物的主要组成部分,说出各种部分的名称”,这是知识性的表述,不是概念。“植物由不同的部分组成,这些部分在植物的生长过程中发挥不同的功能”,这句话说明了植物的组成结构能够实现的特定功能,是概念性的表述。他们认为,儿童说出植物每一部分的名称并不重要(因为这是事实性的知识),重要的是了解每一部分由于其结构不同而起到了不同的作用和功能(这是概念的核心部分)。因此,

25、他们尝试把课程标准中的相关要求转化为概念表述,在这个基础上完成教学活动的设计以及教学成果的评价,确保学生要沿着概念发展的“箭头”,指向核心概念。8为了更加明确的描述出希望学生理解的内容,研究者们采用了这样一种完整的陈述句形式来表述核心概念,在表述中尽可能少的使用术语。例如:“能量既不会产生,也不会消失,只能从一种形式转1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.第1期核心概念在理科教学中的地位和作用59换成另一种形式。”,“植物吸收光并利用光在含碳(有机)分子的原子之间形成强有力的化学键(共价

26、键),从而捕获能量。”之所以采取这样的表述方式,一方面是因为这样的表述方式更易于确认需要学生理解和掌握概念的内容及其意义,也更易于建立概念之间的联系;另一方面是因为不希望教师和学生将注意力只集中在词汇上而不是去理解概念,误将熟练掌握术语替代深入理解概念这种现象。当然,学生在理解词汇含义后,正确使用专业词汇应该受到称赞和鼓励。但是,理解应该是首要的。三、核心概念在课堂教学中的地位美国地平线研究组(HorizonResearchTeam)主席维斯(Weiss)及高级研究助理帕斯利(Pasley)经过了18个月的观察,对364节课详细分析,发现优质课堂主要有几个特征9,其中包括:(1)在课堂教学过程

27、中,教师善用多种策略(如:展现真实世界中的实例,为学生提供一手经验等),为某个科学概念提供清晰的阐释;(2)吸引学生从事动脑筋的活动;(3)帮助学生理解学科的核心概念等。作为优质课堂的主要特征之一,围绕学科核心概念进行课堂教学成为国际科学教育界关注的热点。传统教育往往强调对事实信息的记忆和背诵,然而要达到深层理解的程度仅凭大量的事实记忆是远远不够的,必然要涉及到对抽象概念原理的精心组织。10传统课堂教学涉及的方法使得学生难以进行有意义的知识组织,通常在转入下一主题前,只是能触及到一些表面性的事实知识,没有时间形成重要的、组织起来的知识,许多传授科学的方法也过分强调事实性知识。研究指出,教师往往

28、努力给学习者尽可能多的事实,但他们没有认识到自己正在做着对于学生和自己都有害的事情。1112比格认为13,有充分的理由假定,对大多数关注事实知识课程(factuallearning)来说,遗忘的过程一直继续到记忆实际上完全丧失为止。因此他认为一个事实应当被看作是对某个原理的支持或反驳,即事实是如何包含在一般原理之中的,否则对事实的学习是没有意义的。教师应该试图把他们要求学生识记的事实构成整体所需要的概括教给学生。针对这种关注事实信息的课堂教学所产生的种种弊端,埃里克森(Erickson)认为课程与教学应该超越事实,以概念为本。4她认为,提高学业标准更多的是要求思维能力的提升,而不是掌握更多的事

29、实内容。因此,课程内容应该围绕各学科的核心概念进行选择,具体事实应该作为铺垫来帮助学生发展深层理解;教学重心应该从讲授事实转移到使用事实,以便传递和评价更深层的理解力;学习重心也应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为根本的知识结构进行深层理解,培养和发展思维能力。值得说明的是,这种关注核心概念的教学并不是忽视对事实的学习(factuallearning),它是给学习者提供了某些途径,使他们能够组织、保持并应用对于理解核心概念至关重要的那些事实。为了更加生动的对此进行说明,费德恩(Feden)举了一个雨伞的例子,即伞把代表的是事实,伞柄是主题,而张开的涵盖了所有信息的伞面则代表核心概念

30、。14这提示教师在教学方法上要强调探讨问题而不是学习现成答案,把主要精力花费在培养学生敏锐鉴别的思维而不是死记硬背,强调理解核心概念而不是记忆零碎的信息,重论证而不是背诵,并且鼓励学生一起学习,彼此自由交流思想和信息,或运用现代教学设备发展智力。15在设计教学活动的过程中,教师还需要关注学生的前概念以及支持发展学生的元认知能力。16四、有关核心概念教学的讨论与建议围绕核心概念来组织知识,是一种非常经济和有效的组织科学课程或教学活动的方式;课程内容围绕核心概念组织展开,课堂教学帮助学生掌握核心概念,将有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。在课堂教学中,核心概念应成为课堂教学目标之一。在制定教学目

31、标的过程中,教师需要思考:核心概念之间的联系,核心概念与原有概念之间的联系以及核心概念与其他相关概念之间的联系。对于每一节课来说,教师还需要对核心概念进行细化,将上位的核心概念拆分为一系列较为具体的概念。麦凯希(McCathy)和莫里斯(Morris)提出了一个梳理核心概念的思路14:想象一下,一把大雨伞下面有一把小雨伞,下面还有一把更小的雨伞。具体来说,以下步骤可能可以帮助教师确定一节课中的概念目标:把握本部分内容涉及到的核心概念及概念之间的关系;在此基础上阅读教材,分析教学要点;在确1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.60教育学报2010年