加强科学教育 提升科学素养——人教版义务教育生物学教材落实科学素养的主要特点

 

卢媛
人民教育出版社课程教材研究所

摘要：近年来，我国对中小学科学教育高度重视，提出要加强科学教育，提升科学素养。提升学生的科学素养是中小学科学教育的重要目标，生物学教材是中小学科学教育的重要载体。人教版义务教育生物学教材主要通过理解科学知识、发展科学能力、建立科学观念、培育科学品质等，落实科学素养培育目标。

2023年2月，习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时指出：“要在教育‘双减’中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”2023年5月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，指出要“提高学生科学素质”。提升学生的科学素养是中小学科学教育的重要目标，科学素养是科学教育的主要内容。科学素养包括以下几个方面：科学知识、科学能力、科学观念、科学品质等。

生物学课程是科学教育的重要组成部分，生物学教材是中小学科学教育的重要载体。在落实科学素养培育目标方面，本文通过细化科学素养目标并与教材具体内容对接，对人教版义务教育生物学教材的内容进行分析和解构，归纳得出其主要有以下特点。

1 落实概念及梳理概念间的联系，理解科学知识

科学知识是科学素养的基础，包括科学现象、事实，科学名词、术语，科学概念、原理、规律、模型、理论等多种不同的层次和表现形式。

新教材以大概念为统领，围绕三级概念体系组织教材内容，每个单元、章、节分别对应不同的大概念、重要概念、一般概念。学生通过6个单元、若干章节的学习，实现知识和概念的建构。教材在引导学生建构概念方面，主要有3种方式：第一，以探究实践活动作为建构概念的基本方式，通过自主探究、跨学科实践建构各级概念或跨学科概念。例如，“光合作用”一节，设置了3个连续的探究活动，引导学生通过活动探究光合作用的条件、原料和产物，最终建构光合作用的概念。第二，在正文中以图文结合的形式描述相关事实或现象，再归纳、概括和总结概念，或直接讲述概念、原理、规律、理论等主干知识。这种直接传授概念的方式，在教材中与探究式学习相互补充，多见于事实性知识、概念性知识等陈述性知识，或不适合设计成探究实践活动而呈现的内容。第三，在单元小结中梳理所学概念，以图解建立概念间的联系，促进知识的体系化、结构化建构，或在作业系统中设计画概念图的习题。

2 基于探究实践活动、思维训练和科学方法，发展科学能力

科学能力是科学素养的核心，包括科学思维能力和科学实践能力。

2.1 科学思维能力

科学思维是指在认识事物、解决实际问题的过程中，尊重事实证据，崇尚严谨求实，基于证据和逻辑，运用比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等方法，进行独立思考和判断，多角度、辩证地分析问题，对既有观点和结论进行批判审视、质疑包容，乃至提出创造性见解的能力与品格。科学思维是科学素养的关键成分，包括逻辑思维（比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括、联想与想象）、非逻辑思维（形象思维、直觉思维）、建模思维、辩证思维、系统思维、批判性思维、创造性思维等。

科学思维在教材中的呈现有两条主线，一条是显性的《思维训练》栏目，包括：“发现问题，提出问题”“比较”“概括”“作出假设，验证假设”“分类”“分析并解释实验数据”“推理”“根据已知信息，作出判断”“设计对照实验”“系统、整体地思考问题”“评价证据与假说”等，以训练不同的思维技能。另一条是隐性的表现形式，即贯穿探究实践活动的全过程及教材各部分的一系列问题，如《观察·思考》《分析·讨论》《实验·探究》《单元页》《章引言》《想一想，议一议》、旁栏中的思考题、正文中的问题串、课后练习题等，都能激发学生的好奇心和探求欲，引导学生独立思考和自主学习。

值得注意的是，一些思维方法属于科学方法，科学方法包括普遍的哲学方法、一般的科学方法、具体的科学方法等，除了与科学思维有交集的部分，具体的科学方法包括观察、实验、调查、模型建构等。运用科学方法是科学探究的基本途径，是学生理解和解决问题的工具和手段，因此教材专门设置了《科学方法》栏目。

2.2 科学实践能力

科学实践是形成科学素养的主要途径，包括科学探究、技术与工程实践。科学探究是科学学习的基本方式，提出问题是科学探究的起点，以问题为中心可激活学生思维，为学生提供思维支架，让学生动脑思考、动手实验和实际操作，亲身体验科学探究过程，理解科学知识产生和应用的过程，促进科学思维和实践能力的发展。

教材安排了丰富多样的探究实践活动，包括《观察·思考》《分析·讨论》《实验·探究》《调查》《思维训练》《课外实践》《模拟实践》《综合实践项目》等。《实验·探究》分为实验和探究两类。实验类明确了实验目的、材料用具和方法步骤，学生进行实验操作、制作或观察即可。探究类包括提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论等环节。有的探究开放性较大，需要学生自己提出问题、作出假设，完成实验方案的设计和实施，将概念和思维活动融入探究实践活动中，引导学生进行概念认知、思维贯通和探究实践为一体的学习，如二氧化碳是光合作用必需的原料、酸雨对生物的影响等。另外，教材还安排了8个跨学科实践活动，鼓励学生运用多种策略、技能、手段和工具开展跨学科实践活动。

3 依托正文、科学故事和课外阅读材料，建立科学观念

科学观念又称科学思想，是人们对自然及科学本身的基本看法。科学观念是科学认识和科学实践的导向，是科学素养中必不可少的要素，包括辩证唯物主义世界观、科学本质观、科学自然观、科学价值观等。

辩证唯物主义世界观是科学观念的核心和基础，主要表现为物质观、运动观、发展观、实践观等。例如，“植物在自然界中的作用”一节，通过植物为其他生物提供有机物、植物参与生物圈中的水循环、植物参与维持生物圈的碳氧平衡3个方面，从物质循环的角度，阐明植物在生物圈中的作用，体现了物质观、运动观。此外，科学家发现镇海林蛙、烟草花叶病毒的故事，海尔蒙特的柳树栽种实验，普里斯特利的小鼠实验，有关人类起源的研究等，都体现了发展观、实践观。

科学本质观是人们对科学本质的认识，科学本质包括科学知识的本质、科学探究的本质和科学事业的本质。科学观念的核心内容是认识科学本质，理解科学本质是科学素养的重要方面。例如，“认识生物”的章引言讲述了法布尔反复多次观察、触摸蝉的科学故事，体现了科学探究的归纳性：观察之于科学特别重要，科学知识主要来自对观察的归纳。“动物细胞”一节的《科学家的故事》讲述了施莱登和施旺通过对植物细胞和动物细胞的观察、研究，共同创建了“细胞学说”，体现了科学探究的经验性：科学研究是以观察为基础的经验性过程。施莱登和施旺成功的原因之一是自发现细胞以来的170多年里，许多学者在观察细胞方面积累了丰富的资料，这体现了科学知识的累积性：科学知识需要长期的积累。“人体内物质的运输”的章引言讲述了哈维开展解剖学观察和实验研究发现血液循环的故事，体现了科学探究的实证性：科学最讲究基于证据，以观察和实验检验其正确性。“生态安全”的章引言讲述了广泛使用DDT造成生态环境问题的故事，体现了科学的利与弊：科学总体上改善了人类生活，但也间接产生了一定弊端。

科学自然观是人们对科学与自然规律之间关系的认识，包括科学与人、科学与自然、科学与环境保护及生态平衡、科学与自然资源、人与自然的协调等基本观念。例如，“植物在自然界中的作用”一节介绍了对植物资源的利用和保护要走可持续发展道路，以及退耕还林还草还湖等国家政策。“生物圈”一节介绍了生态系统的整体关联性，渗透了“保护生物圈，人人有责”的意识。“维护生态安全”一节介绍了要合理利用和保护自然资源，防治环境污染，保护和修复自然生态系统。“人与自然和谐共生”一节介绍了人与自然关系的辩证统一性：坚持人与自然和谐共生的理念，引导学生尊重自然、热爱自然、保护自然，树立保护环境、保护生物资源的意识，增强学生的社会责任感。

科学价值观是人们对科学价值的基本看法^[2]。科学的社会价值是指科学与社会相互作用过程中对人类社会的作用或意义^[6]。科学对社会和人类的重要作用和巨大影响主要有促进社会发展、改善人类生活，等等。例如，“细菌”一节介绍了利用细菌制作食品、生产药物、净化污水、生产清洁能源；“免疫与免疫规划”一节介绍了免疫规划能预防传染病。另外，课外阅读材料也有所体现。例如，《科学·技术·社会》介绍了抗生素的研制和使用、无土栽培、节水农业、干细胞和造血干细胞、血液透析和肾移植、人类与传染病的斗争、退耕还林还草等；《科学家的故事》栏目还介绍了癌症诱导分化之父王振义、结晶牛胰岛素的合成者王应睐团队、中国疫苗之父汤飞凡等科学家的故事，这些实例都反映了科技进步造福人类，帮助学生初步形成科学价值观。

4 借助探究实践活动、科学故事和课外阅读材料，培育科学品质

科学品质是整个科学素养的动力系统，维持并支配着知识的获取和能力的发展。科学品质包括科学态度、科学精神、对科学的兴趣（矢志以求、为之献身）、情感（热爱科学、崇尚科学）、动机等。科学态度是指对待科学问题的基本态度和价值取向，包括实事求是、严谨求实、勇于探索和合作精神等。科学精神是人们在长期的科学实践活动中形成的共同信念、价值标准和行为规范，主要包括求真、理性、求实、创新等方面。

科学态度和科学精神集中体现在前言、科学故事和课外阅读材料中。例如，教材开篇的“致同学”中，就明确阐述了科学态度和科学精神的内涵：（1）保持好奇心。好奇心产生兴趣，兴趣是最好的老师。（2）学会提问。提出一个问题往往比解决一个问题更重要。（3）探究实践。实践出真知。科学问题靠证据和逻辑来回答。通过观察、实验和调查寻找证据，通过逻辑推理作出解释，体验探究的真谛，感受实践的魅力。（4）分工合作。乐于倾听，勇于表达；取长补短，协调配合。“施莱登、施旺与细胞学说”明确了施莱登和施旺成功的原因是“善于思考、勇于探索的科学精神，以及严谨认真、一丝不苟的科学态度”。在章引言的科学故事中，屠呦呦发现青蒿素、舒德干发现昆明鱼化石、哈维发现血液循环，体现了追求真理、尊重事实和证据、实事求是、勇于创新的科学精神。《科学·技术·社会》栏目中呈现了弗莱明发现青霉素、詹纳发明牛痘接种法、巴斯德研制疫苗，体现了实事求是、严谨求实的科学态度和勇于创新的科学精神。这些科学故事综合体现了科学研究要具有敢于批判、敢于质疑、善于思考、勇于创新、勇于探究、不畏困难、坚持不懈的科学精神以及科学家精神^[8]。

综上，这几大要素相互交织、相互促进，共同构成了科学素养这一有机整体。科学知识是培养和形成其他要素的载体。科学概念是科学观念的基础，科学观念是在理解科学概念的基础上形成的对客观事物的总体认识。科学态度和科学精神是科学价值观的具体体现，反映了个体对科学知识和科学方法的认知、信念和价值取向。探究实践过程体现科学思维、科学方法的运用，探究实践是形成科学观念、科学精神的重要途径。科学思维是培育理性思维、批判质疑、勇于探究等科学精神的重要途径。人教版义务教育生物学教材的设计将科学素养的要素渗透贯穿全书，贯彻加强科学教育、提升科学素养的要求，全面落实科学素养培育的目标。

来源：卢媛.加强科学教育提升科学素养——人教版义务教育生物学教材落实科学素养的主要特点[J].中学生物教学,2026,(16)14-17.