对生物进化的学习进阶研究

⎧⎩
⏐
⏐
⎨⏐
⏐⎧⎩
⏐⏐⎨⏐⏐确定核心概念和关键能力建立假设进阶框架开发测评工具检验进阶假设修正进阶假设
进阶变量成就水平学习表现成就评价
学习或能力目标学习进阶可以定义为围绕某一核心概念展开的从小学到高中连续的学习路径，一般表现为低层次到高层次的概念序列。

1993年，美国颁布的《科学普及里程碑》一书中阐述了学生在1-12年级科学、技术等方面应达到的水平。

2004年，史密斯等学者向美国国家研究理事会（简称NRC ）正式提出学习进阶这个新名词。

2012年，美国新一代科学教育标准的前期框架《K-12科学教育的框架：实践、交叉观念和核心概念》（A Framework for K-12Science Education：Practices，Crosscutting Concepts，and Core Ideas ），以学习进阶的形式来展现核心观念和科学实践能力在各学段的发展水平，并将之运用到评价领域。

2013年美国颁布的《NGSS》中更是将学习进阶视为一个关键问题，这体现了学习进阶在当代教育研究中难以取代的重要地位。

研究学习进阶对教学设计、教材编写和学生评价都大有裨益。

明确学习进阶，便于教师获知学生的前概念，合理地选择教学方法，避免了由于不具体的学习目标导致教师对课标过度解读或解读不到位的情况发生。

学习进阶不断改进，为课程改革提供了方向和借鉴资料，有利于将小学、初中、高中的知识一体化，形成更完善的教学体系。

同时，学习进阶的重要环节之一就是教学评价，学习进阶的出现就带有评价的印迹，研究学习进阶有利于教师合理地评价学生的认知情况，式评价，究学习进阶也会继续推进课程改革的进行，习进阶是实现“少而精”、教与学的紧密结合、的中小学科学课程研究的必然需求。

状、进阶具有重要价值。

要地位的理论知识，也是对人们的自然观和世界观有着重要影响的理论。

生物进化的观点深刻揭示了物种形成和更替的原理，学习生物进化能使学生更科学地对待生物之间及人与自然间的关系，加深对科学本质的理解和体悟，因此研究生物进化的学习进阶对教师教学、学生学习都具有重要价值。

在教学实践中，高中教师普遍感到生物进化的教学难度较大，学生基础薄弱，初高中内容衔接困难，甚至很多初高中学生还保留着人类的祖先是大猩猩这样的错误观点，这说明目前对生物进化的教
学研究还待完善。

美国《NGSS》进行了描述，由于教材、学情的差别，合我国的课堂教学。

进一步探索。

文献调查法、文本研究法、化的核心概念有生物来自共同祖先，以及生物多样性与人类。

并根据现行的标准、教材、美国课程标准《NGSS》三个核心概念的学习进阶路径进行研究，为完善生物进化核心概念的学习进阶本土化研究、为修订教材、为建立合理的评价体系提供些许思路。

一、研究学习进阶的技术路线
建立学习进阶的基本过程可以总结为，明确要研究的核心概念和关键能力，基于学生认知水平建立进阶假设，设计测评工具，根据学生学后的测试结果修正假设框架，如有必要可多次修正，具体过程如下图所示。

二、研究样本（一）选择学校样本
为保证选择的被试者水平相当，且具有达成该学段学习任务的能力，本研究选用大庆实验中学（省示范性高中）的学生作为实验对象。

（二）选择被试样本
为保证测试结果的可靠性，本研究将采用同一群体作为被测对象，跟踪监测其从初中至高中的知识和能力水平变化。

在学习高中部分的生物进化知识之前测试学生对小学和初中内容的掌握情况，作为初中的学后水平
大庆实验中学刘
莉
对生物进化的学习进阶研究
研究
YANJIU
测试。

学生学习高中生物进化相关的内容之后再次对同一批学生做测试，作为高中阶段的学后水平测试。

学习进阶框架的制定主要针对义务教育阶段和高中学段，考虑到小学科学课考察力度较弱，不再对小学阶段单独做学后水平测试。

综合以上分析，选择成绩接近且授课教师相同的两个班级的学生，检验二段式测验试题的信度和效度。

选择生物成绩相近且授课教师相同的另外两个班级的学生作为被测对象。

三、学习进阶框架的构建及修正
根据研究的技术路线，围绕生物来自共同祖先，自然选择导致适应以及生物多样性与人类这三个核心概念先后进行二段式测试，分析测试结果，并根据测试结果修正学习进阶假设框架，最终确定生物进化的学习进阶的最终路径。

（一）“生物具有共同祖先”的研究结果和学习进阶最终路径
测试中暴露出的问题有：义务教育阶段学生不清楚生物进化的历程，正确率仅为13.92%；高中阶段学生不能清晰说明生物进化的证据和生命起源于共同祖先的证据，这些问题在高中阶段教材中介绍较少且知识点分散，学生没有注意到知识的整合和知识间的联系。

从测试结果来看，有必要在修改后的水平2中适当渗透解剖学及胚胎学证据在生物进化研究中的重要作用，完善学生对进化研究的认识。

为使学生对生物来自共同祖先这一问题形成多方面的认识，将该核心概念的学习进阶定为四阶，以下按照进阶次序由低到高说明各阶的成就水平和学习表现要求：
水平一：通过比较生物体结构、化石证据得出，地球上的生物在许多方面有相似性。

学习表现：能说出常见植物或常见动物的相似之处或共同特点；比较动物骨骼结构（解剖学）可以发现生物间的共同点；知道化石是生物留下的遗迹或遗骸，并不清楚其形成过程。

水平二：从原始地球环境的介绍得知生命的起源，并明确生命有共同的起源；证明生命有共同祖先的证据包括：化石、解剖学、胚胎学证据等；知道人类的起源。

学习表现：知道原始地球的环境与现在截然不同，甚至没有氧气，所以现今地球无法形成原始生命；生命由地球上逐渐产生的有机物组合而成；知道地球上所有的生命都起源于最初的那个细胞。

了解解剖学和胚胎学在研究进化历程中的作用；知道化石的定义、形成过程和对研究进化的重要作用。

知道人类的祖先是森林古猿，人类与大猩猩有很近的亲缘关系，但它并非人类的祖先。

水平三：通过化石、胚胎学、解剖学等证据，得知生命进化的历程。

学习表现：通过使用这几项技术能分辨出哪些生物是较高等的、哪些是较低等的；掌握生物进化的一般规律；知道生物进化是一个不断进行的过程，现今地球上同时存在着低等和高等生物。

水平四：能用分子水平的证据说明生物有共同祖先。

学习表现：发现生物界在分子层面也有许多共性，如ATP与ADP的相互转化、生物的遗传物质方面的相似性等；具有整合知识的能力，能将之前所学的相关知识有机整合，提供更多的分子水平证据。

（二）“自然选择与适应”的研究结果和学习进阶最终路径
从测试结果看出初中生对变异的理解薄弱，答题正确率仅为60%，因此在学习进阶的水平2中，增加对变异相关内容的学习要求。

结果还体现出义务教育和高中这两个学段的部分学生对抗药性出现的原因理解不到位，说明学生对自然选择与适应的理论知识存在理解障碍，不能合理地应用相关知识，所以将该核心概念的学习进阶调整为四阶，使学生在达到前三阶的基础之上才能顺利理解“自然选择导致适应”的含义，通过“少量多次”的渗透帮助学生充分理解这一概念，并对物种的形成、生物和环境的关系形成正确的认识。

以下是“自然选择与适应”的最终进阶路径。

水平一：自然的选择作用改变生物特征（性状），所以每种生物有其特定的生存环境；环境的变化可以决定生物的去留。

学习表现：通过分析生物的外形特点知道大自然决定某种生物能否在地球上生存。

知道环境对生物的重要作用，环境的变化可以决定生物类群的生存状况。

水平二：掌握变异的基本概念和特点；生物将朝着适应环境的方向进化。

学习表现：通过对遗传和变异的学习，学生能说出变异的定义和特点；变异对生物的作用可能有利也可能有害；知道变异的优劣由环境来决定。

虽尚未清楚进化的根本原因，但是认为生物最终都会适应环境，由于变异的出现各生物的生存机会不均等。

水平三：知道自然选择学说，明白自然选择是三个因素的结果：①过度繁殖；②由于突变和基因重组导致生物的变异；③生存斗争，知道基因频率、基因库、物种的概念，知晓生活在不同环境的生物具有不同特点，生物之间可以互相选择，一起发生进化。

学习表现：学生通过学习与阅读记住了自然选择的基本内容，但理解并不到位，知道生物按照自然选择学说所述过程进行进化，但仍不能用该学说解释自然界中的一些现象，如为何使用抗生素后细菌的抗药性越来越
强。

知道生物进化时种群的基因频率会发生变化，但不会计算基因频率。

知道物种的大致概念，但不十分清晰，可能还会将马和驴归为同一物种。

知道不同种生物间一般无法交配，不清楚具体的原因，无法对其定义。

通过猎豹和斑马的例子明白生物之间可以相互作用，一起进化，知道“共同进化”的概念。

水平四：自然选择导致适应；生物进化的标志是种群基因频率的改变；满足遗传平衡定律条件时，种群不进化；在具有不同环境条件的种群中，种群间差异达到出现生殖隔离时，会形成新物种，即变异、选择和隔离可导致新物种的形成；不同物种之间，生物与环境之间可以共同进化。

学习表现：明白具有有利的可遗传变异的个体在生存和繁殖过程中产生后代机会多，具有优良性状的个体比例增加，相应基因的基因频率也会增加。

反之，不适应环境的变异将会在自然选择中逐渐被淘汰。

如果该物种没有灭绝的话，他们将朝向适应环境的方向进化。

掌握进化与基因频率的关系，会计算种群的基因频率和基因型频率，同时理解达到遗传平衡的五个条件。

知道隔离和生殖隔离的关系；充分掌握生殖隔离的概念，明确它是物种形成的标志。

能阐述共同进化的概念，知道除了在生物与生物间可以共同进化之外，生物和环境间可以相互作用，如地球上氧气的出现。

（三）“生物多样性与人类”的研究数据和学习进阶最终路径
从测试的结果看，学生对义务教育阶段的相关知识掌握情况较差，这与知识的遗忘有关，也与学生的学习态度和考察力度有关，教学中应注意加强。

高中生没有建立起生物多样性与其他概念间的联系，答题正确率仅为39.08%，访谈资料和课堂情况都说明高中教师并不重视生物多样性及其与其他概念联系的教学，加之高中教材中将生物多样性的价值及保护等内容安排在必修三教材，使学生对生物多样性的认知不完善。

综合来看，学生正答率低的主要原因在于教学安排、学习习惯等。

为此“生物多样性与人类”的最终进阶路径确定如下。

水平一：地球上有许多不同种生物，学生尝试对这些生物进行分类；人类从自然界和其他生物中获得许多资源；呼吁保护生物多样性。

学习表现：根据日常经验、化石、动物骨骼等证据，对生物进行简单分类。

知道地球上的植物和动物均对人类有很重要的作用，但不清楚非生物资源的价值。

通过进一步学习各种生物对人类的价值，使学生初步形成保护环境和资源的意识。

水平二：掌握生物多样性的定义，了解生物和非生物资源对人类的益处；知道生物和非生物资源的现状及人类对生物多样性的严重影响；呼吁学生保护生物多样性，能说出保护生物多样性的具体措施。

学习表现：但不知道
概念的本质。

生物和非生物资源都是人类生活不可缺少
的，对人类有很重要的作用。

知道环境恶化的严重情况
和生物种类锐减的基本情况，想到人
类对生物和非生物资源的破坏和浪费，认同这些严峻的
资源形势。

知道植物园、动物园、种子库、自然保护区的
建立都是为保护生物多样性；
意识，
水平三：
生态系统多样性；
致生物多样性的形成。

学习表现：
个方面，
类。

具有保护濒危物种的意识，
境，不人为干扰生态环境。

知道生物多样性与其他知识
的联系，知道共同进化使生态系统多样性增加，最终导
致生物多样性的形成。

四、研究启示
研究生物进化的学习进阶路径便于将小学、初中、
高中的知识一体化，形成更完善的教学体系，减轻学生
学习和教师教学的负担。

明确的学习表现要求，可帮助
教师更好地把握课程安排，避免教师对教材的解读和课
标的把握不当。

学生沿着学习进阶学习，可帮助其形成
较为清晰明确的知识体系，即使有知识的遗忘，也能根
据学习路径很快回顾起旧知识，并与新内容建立联系。

同时，研究中暴露出的若干问题能为教材的编写提
供建议。

例如，为帮助初中生形成共同进化的思想，可在
初中教材中补充几个共同进化的实例；高中学生对基因
频率的计算等问题掌握较差，可适当在初中阶段渗透基
因频率、隔离等概念，为后续学习打好基础；教材可有意
识地引导学生构建知识体系，比如以旁栏问题的形式让
学生总结出生命有共同祖先的证据，在得出生物多样性
的定义之后启发学生想一想生物多样性为人类带来的好
处，等等，这些问题的设置可帮助学生主动回顾已学，注
意知识体系的建构，帮助学生更全面地认识生物进化。

对生物进化的学习进阶研究可为教学评价提供依
据。

教学的目的是教会学生知识，教给学生正确的方法，
当有了明确的衡量标准时，教师只需关注学生是否达标
而不是单纯的要求成绩，对于不达标的知识点教师可以
有的放矢，节约练习时间，提升练习的精准度。

而如何根
据学习进阶要求考查相应的核心概念，在新情境下考查
概念间的联系应该采取哪种模式，还需要进一步探索。

编辑/李梦迪E-mail：514874815@
研
究
YANJIU。