中美高中生命科学课程标准的比较与优化

21世纪，社会发展对各国教育均提出了新的要求和挑战。为适应社会对人才培养提出的新要求，国际上很多国家和地区都在进行不同形式的基础教育课程改革。1998年，上海市启动中小学二期课程改革试验，在广泛听取广大教师、家长、学生、教材主编、教育专家等近千人次的意见和建议的基础上，出台了《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》。在美国，自1996年国家科学研究委员会编订了《国家科学教育标准》后，该标准即成为美国教育史上第一份全国性的科学教育标准，其中含有9～12年级（相当于我国高中阶段）生命科学内容标准。随后由美国国家科学院委托国家科学研究委员会牵头，美国进行了新一轮科学教育改革，并于2010年公布了《下一代科学教育标准》，经过公开评议和修改后，于2013年4月9日正式颁布，到2013年年底，美国有一半以上的州已在实施或承诺实施该课程标准。对两份课程标准的纵向研究有利于加深教育强国的认识，从而利于在教学中更好地实践高中生命科学课程标准的理念。

（一）课程定位比较

课程标准是确定一个国家学校课程水平、课程结构和课程模式的纲领性文件。经过对两份课程标准的研究我们可以得出，美国采用的是综合科学标准，即将科学化为整体，对科学整体教学有一个标准然后再分科（地理、物理、化学、生命科学、科学与技术），各自在知识、教学方式上进行阐述。中国采用的是分科标准，对生命科学的科学标准有自己的一套体系。两个标准在基本课程理念及指导思想上都是比较一致的。在课程定位和课程理念上，都强调提高生命科学素养，关注全体学生终身发展，强化科学探究，实施科学、技术与社会相结合的教育，并注重与信息技术的整合。

大家对生物并不陌生。生物学是研究生命现象及其规律的自然科学。动植物的形态结构和功能、对自然界的生物进行分类等都属于生物学的研究范围。在人类的生活和生产实践中，生物学产生、发展并壮大起来。早期的生物学主要是对自然的观察和描述、对动植物种类的分类整理等。20世纪，生物学成为自然科学中发展最迅速的学科。特别是20世纪50年代以来，随着物理、化学和数学对生物学的渗透以及许多新的研究手段、设备和技术的应用，脱氧核糖核酸（DNA）模型的建立，不仅推动了分子生物学的发展，同时也促进了生物工程技术的飞速发展。生物学经历了从现象到本质、从定性到定量的发展过程，“生命科学”一词正在更多地代替“生物学”而出现在公众的视野中。生命科学的研究范围大大拓宽，研究手段不断发展，对人类的生存和发展的影响越来越大。

两份课程标准中均把生物课程称为生命科学，《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》将上海市中学生生物课定义为生命科学课而非生物学课。传统生物学是研究生命现象及其规律的自然科学，而上海市中学生物学课程命名为生命科学课程，就是顺应学科发展、社会需要和学生的发展。生命科学课程突出并维护自身健康、生态、生物技术与社会发展等内容，已经超过了传统生物学的范畴。生命科学是以生命为研究对象的科学和技术的总称，它的研究范围包括生命的化学本质、生物体的结构和功能，直至生物与其生存环境互动作用诸层面，并涉及医学、农业、健康、人口、环境、生物工程等各个领域。其研究手段应用了各种现代技术，研究成果正在被转化为巨大的生产力，因而已经对社会的发展产生重要的影响。生命科学是一门综合性学科，它与数学、物理、化学、信息技术和工程技术等不断交叉融合、发展更新，并在自然科学领域中日益凸显出其带头学科的地位。

（二）课程理念比较

两份课程标准均注重提高生命科学素养。“科学素养”一词在教育领域中的提出并不是近几年的事情。20世纪70年代初期，在一些教育发达国家的中学自然科学课程中就提出了提高科学素养的理念，并把培养学生科学素养作为课程的基本任务。近年来，科学素养已成为广大科学教育工作者的共同理念，成为当今理科课程发展的共同趋势。两份课标的基本思想都是把培养学生的科学素养作为基本的目标。在《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》中明确提出：“生命科学素养是科学素养的重要组成部分，是指学生通过生命科学课程的学习，在今后个人生活和社会实践中应该具备的对生命科学信息的认识与理解、表达与交流、应用与实施、预测与判断、探究与创新的能力，基本养成科学健康的行为习惯和生活态度，形成人与自然和谐统一的观念、可持续发展的观念、进化的观念，增强社会责任感和使命感。”《上海市中小学自然科学学习领域课程指导纲要》中指出：“科学素养包括三个方面：第一是知识与技能，即科学事实、概念、原理、规律及基本技能等。第二是过程与方法，即围绕科学探究活动的基本过程和方法，包括提出问题、作出假设、制定计划、使用工具和收集证据、处理数据和解释问题、表达与交流等。第三是情感态度与价值观，即对科学的兴趣、情感，科学态度，科学的自然观、价值观等。”在《下一代科学教育标准》中，对科学素养的概念和内涵进行了描述性的说明：“科学素养是指了解并能够进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。”当今世界，科学技术的发展突飞猛进，知识经济初见端倪。科学技术是第一生产力，是经济发展的决定性因素，是世界各国综合国力竞争的关键。综合国力的强弱越来越取决于各类人才的质量和数量，取决于劳动者的素质，特别是全体公民的科学素养。科学技术的基础是教育，基础教育在综合国力的形成，特别是公民科学素养的培养和提高中处于重要的地位。另一方面，在科学技术不断地改变我们生活、改变我们周围世界的今天，具有良好的科学素养已经是每个公民必不可少的。一个具有科学素养的毕业生不一定要以科学或工程技术为职业，然而，当面对日常生活中的科学现象、事件和观点时，应能够运用科学原理和科学方法去做出判断或决策。在这方面，科学素养可以增强人们观察事物的能力、思考问题的能力、创造性地解决问题的能力、批判性思维的能力及团队中的合作能力等。

两份课程标准均强化科学探究，提倡学习方式的多样性。两份课程标准在最开始的部分，均提出了一些通用于整个标准的原则或定义，其中注重“探究式教学”都是一以贯之的概念。在《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》中，在课程的相关理念部分明确提出倡导探究性学习，力图通过探究式学习，促进学生学习方式的变革；在课程目标关于能力的部分，专门指出发展探究能力；在提出强化科学探究的同时，还提倡学习方式的多样化，要求生命科学课程教育应引导学生变单一的接受性学习为接受与体验、研究、发现相结合的学习，变单一的个体学习为自主与小组合作交流相结合的学习。美国《下一代科学教育标准》中也明确指出学习科学是一种能动的过程，强调科学教学必须让学生们参与以探究为目的的研究活动，使教师和同学一起相互启发、相互促进。在9～12年级的内容标准中，还专门列出了培养学生进行科学探究所需要的能力。面向全体学生，体现教育公平。以“科学实践”替代“科学探究”，强调实践能力的培养。科学不仅是对世界理解的一系列知识，也是用来建构、拓展、修正知识的一系列实践，因此，科学就是知识和实践的统一体。“科学探究”容易给人造成一种偏重于动脑的科学活动，以“科学实践”替代“科学探究”，目前可以起到纠偏的作用，尤其对于那些只讲授科学知识，不重视科学实践和实验活动的教师来说，显得更为重要和迫切。重视科学实践就意味着重视科学探究、验证性实验、设计、制作和调查等与实践有关的学生活动，建立起从这些活动中建构重要概念的理念。这就要求教师要改变观念，通过设计更多与重要概念相适应的实践活动，而不是单纯通过讲解来理解这些重要概念。

1.关注全体学生的终身发展。《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》指出：标准的设计面向全体学生，着眼于学生全面发展和终身发展的需要，以适应不同学校的条件和不同学生的学习需求，促进学生有个性地发展。《下一代科学教育标准》则指出：科学是面向所有学生的。这是关于“公平与优异”的原则。无论学生是什么情况，都应该有机会接受科学教育，以使自己具有高度的科学素养。

2.实施科学、技术和社会相结合的教育。“科学-技术-社会课程”（science-technologysociety curriculum，简称“STS课程”）是指科学、技术与社会交互作用的课程体系，即课程的开发与实施建立在科学技术与社会交互作用的价值观的基础之上。STS课程是20世纪80年代以来国际科学教育的一个重要发展动向。这种课程产生的直接社会背景是科学技术的盲目发展所带来的自然环境的破坏和社会生活的异化。因此，科学技术不是价值中立的，而是价值负载的；自然环境、人造环境、社会环境是交互作用的，相应地，科学、技术、社会彼此之间也是交互作用的；学生必须将其个人经验与科学、技术、社会彼此之间交互作用的动态系统有机地结合起来，才能获得适合时代需要的发展。STS课程的教育宗旨是培养了解社会、致力于社会的科学家和技术人才；培养了解科学技术及其后果并能参与涉及科学技术决策的公民。在《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》中指出：生命科学课程教育应与人类的日常生活相结合，使学生在学习过程中理解科学、技术和社会的相互关系，懂得如何用所学过的生命科学知识解释生活和自然中的一些现象，解决与生命科学有关的社会问题。

3.加强与信息技术的整合。教育部在颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》中，要求全国各地中小学必须“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”

（三）课程目标比较

《上海市中学生命科学课程标准（试行稿）》中的三维目标：课程目标分为课程的总目标和各学段的具体目标两部分，前者是后者的高度概括，后者是前者的具体体现。总目标：通过生命科学课程的学习，使学生获得生命科学的基础知识和基本技能，了解并关注生命科学的发展及其与人类生活、生产和社会发展的关系；具有一定的科学思维的能力、收集和处理信息的能力、分析与解决实际问题的能力以及合作学习、表达交流的能力等，初步学会科学探究的一般方法；热爱生命，热爱自然，关心社会，树立环境保护意识；为逐步树立辩证唯物主义的科学观打下基础；具有创新意识，增强爱国主义情感和社会责任感。

在高中阶段的目标是，通过高中阶段自然科学学习领域课程的学习，学生应该：1.形成对科学持续的内在兴趣，关注科学和技术的发展。2.具有敢于质疑、批判的科学精神和求真求实的科学态度，具有科学探究的自信心。3.掌握基本的科学概念、原理和规律，并对自然科学有一个初步、整体的认识。4.初步具有科学的思维方式和综合运用科学方法解决问题的能力。5.能根据不同的情况运用多种方式开展交流、表达思想，在合作中会协商分工、彼此尊重。6.关注科学与技术、社会之间的联系，初步学会对日常生活和公共事业中的一些科学技术问题做出正确决策。7.树立与自然和谐相处的观念，形成个人持续健康发展的意识，具有振兴中华的神圣使命感和责任感，形成弘扬中华民族精神、包容多元文化的国际意识。

总目标涵盖了学生主要的发展领域和侧面，反映了对课程实施的过程性要求，体现了生命科学课程以学生的全面发展为本的课程理念。在提出课程总目标的前提下构建了“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”三个维度的阶段目标。其中知识与技能是学生发展的基础，过程与方法是发展的能力，而情感态度与价值观是发展的动力。在高中阶段，这三维的阶段目标分别如下：

知识与技能方面：

1.初步获得有关生命科学的一些基本事实、概念、原理和规律的基础知识，主要包括：人体正常的结构和功能、健康的生理和心理基础、基本的保健方法、周围常见的生物类群、生态系统的基本类型、城市生态系统的特点等。

2.初步获得生命科学实验的一些基本技能。主要包括：常用器具设备的使用、临时装片的制作及显微镜观察、基本的动植物解剖技能、人体基本生理数据的测量、生物分类和检索表的使用等。

3.初步了解生命科学与人类生存和发展的密切关系。

4.获得有关生命科学的一些基本事实、概念、原理和规律的基础知识，初步形成对生命科学的整体认识。

5.通过一些训练，提高生命科学实验的有关技能，能完成较复杂的观察、测定、验证等实验，能自我评价实验过程并提出可行的改进意见，初步学会设计实验的基本方法等。

6.了解生命科学发展过程及相关技术的发展前景，了解生命科学在人类文明进步和现代社会发展中的重要作用。

过程与方法方面：

1.初步养成科学思维的习惯，能有意识地运用生命科学的知识解释某些较简单的生命现象和相关的实际问题。

2.能积极参与和亲身体验科学探究一类的学习活动，进行简单的生命科学探究实践。

3.能初步运用信息技术，获取、处理和表达有关生命科学的信息。

4.养成科学思维的习惯，能对自己发现的问题进行初步的探索，并根据实际情况不断修正研究计划。能综合运用所学的一些科学方法尝试解决所发现的实际问题。

5.能较完整地表达研究结果，通过自主学习和研究活动获得丰富的体验。

6.有较强的获取信息的能力，以及分析、处理和表达生命科学信息的能力。

情感态度与价值观：

1.对生命世界充满好奇心，初步养成求真务实的科学态度和勤于实践、乐于探究的科学精神。

2.通过共同探究的学习活动，懂得尊重他人，学会与他人合作。

3.热爱生命，亲近自然，爱护环境，热爱家乡，热爱祖国。

4.初步认识人与自然和谐发展的意义，关注并乐于参与环境保护。

5.关注与生命科学有关的社会热点问题。

6.逐步养成健康的生活态度和良好的行为习惯。

7.通过对生命科学史、生命科学概念形成过程的学习，初步树立捍卫科学的责任感和使命感，初步形成敢于质疑、求真务实、勇于创新的科学精神。

8.通过共同探究的学习活动，学会与他人合作，在合作中彼此协商分工，尊重他人。

9.通过对科学、技术和社会三者关系的全面了解和对可持续发展理论的学习，懂得尊重生命、热爱生命、热爱自然，懂得环境保护和可持续发展的意义，逐步形成可持续发展的生活习惯和价值观，努力追求人与自然的和谐相处。

10.通过对生命科学发展过程的了解，能正确理解生命的本质、生物的进化。逐步形成生物体的结构与功能相统一的观点、生命活动平衡协调的观点以及生命世界永恒变化与发展的观点，为树立辩证唯物主义的自然观、科学观和世界观打下基础。

从生命科学素养的形成来说，知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个维度是同等重要、缺一不可的。从教学实践来看，这三个维度并不是彼此独立、毫无联系的。相反，他们之间是相互依存，互为基础，你中有我，我中有你的不可分割的关系，即是一个有机的整体，并通过相互渗透构成生命科学课程目标完整的结构体系。这一结构体系可用图3-1来表示。(www.xing528.com)

正如图3-1所示，生命科学课程的三维目标不是彼此孤立的，而是犹如空间结构的有机整体。三维目标的提出，体现了对课程改革的价值追求。实现这样的课程目标，对在基础教育领域全面实施素质教育，培养学生的创新精神、实践能力，从而形成具有社会责任感和健全的人格有着重要的意义。这里还想说明的一点是，以往的大纲与课程标准，常以知识、能力、情感态度与价值观为三维课程目标。那么，为什么要强调过程与方法呢？随着知识经济时代的到来，科学技术加速发展，知识与信息更新速度极快，我们的学生要适应将来社会发展的需求，光靠教师课堂上所传授的知识显然是不够的。为此，在上海市一期课改中，就重点强调了要发展学生智力、提高学生能力的理念。随着课程改革的进一步深入，二期课改中，教育工作者以现代教育理论为支撑，进一步提出了过程与方法的课程目标。

图3-1　三维目标的相互关系

《下一代科学教育标准》中的三维目标也反复强调科学教育中的三个维度，即实践（Practices）、跨领域概念（Crosscutting Concepts）和学科核心概念（Disciplinary Core Ideas）。

实践描述了科学家在研究和建构有关自然世界模型及理论时的行为，同时阐述了工程师们在使用和设计搭建模型与系统时一系列关键的工程实践。用“实践”一词代替“技能”，从而强调参与科学研究不仅需要技能，而且需要具有针对性的特定知识。使用“实践”能更好地解释和拓展“探究”在科学上的意义，说明实践需要的认知、社会和自然实践的范围。实践拓展了工程领域中的科学教育，尽管工程设计类似于科学探究，但两者仍然存在较大的区别。例如：科学探究涉及的是通过研究可以回答的具体问题，而工程设计包含的是可以通过设计来解决的问题。强调工程方面的内容将帮助学生了解在日常生活中科学、技术、工程和数学方面的联系。实践方面的内容包括：

1.提出问题和明确需解决的难题；

2.建立和使用模型；

3.设计和实施调查研究；

4.分析和解释数据；

5.利用数学和计算思维；

6.建构解释和设计解决方案；

7.基于证据的论证；

8.获取、评估和交流信息。

跨领域概念在所有科学领域中均可运用。其本身就表明和体现了在不同科学领域中统一的思维方式。强调在科学教育中需要明晰这些概念，是因为它们能帮助学生将不同科学领域中相互关联的知识组织成连贯的、条理清晰的、基于科学的对客观世界的认知。跨领域概念包括：

1.模式；

2.原因与结果；

3.尺度、比例和数量；

4.系统和系统模型；

5.能量与物质；

6.结构和功能；

7.稳定性与变化。

学科的核心概念具有聚焦K—12年级在科学方面最重要的课程、教学和评测内容的功能。至少具有以下条件中的两条的概念可被认可为核心概念。学科概念涉及四个领域：物质科学，生命科学，地球与空间科学，工程、技术和科学运用。

1.能跨越多门学科或工程领域的具有明显重要性的概念，或是一个具体学科知识组织中的关键概念；

2.能提供对于理解和研究更复杂概念和解决问题的关键工具；

3.能与学生的兴趣和生活经验相关，或能连接需要科学和技术知识的社会或个人问题；

4.通过增加深度和复杂性，能在持续的多个年级中教和学。

同样美国《下一代科学教育标准》中的三维目标结构体系可以用图3-2来表示。

右图中，三个维度就像一根绳索中缠结在一起的三股，应将其看做是一个有机结合的系统。实践是建构和使用核心概念的过程，以帮助学生实现对自然和现实世界的认识，三者之间呈现出相辅相成的关系。

图3-2　《下一代科学教育标准》中的三维目标结构体系

（四）课程结构与内容的比较

从把握现代生命科学概貌的角度来看，生命科学内容标准至少应该包括：分子生物学和细胞生物学的基础理论、稳态、环境与调节理论、遗传与进化理论。因为它们分别反映了生命系统在物质结构、功能调节、信息传递这三方面的本质特征和规律。两份课程标准的课程内容中，均体现了上述内容。

上海市中学生生命课程内容设计思路分为初中和高中。初中阶段：生命科学课程选择人与自然为主题，即从人体生命活动的平衡与调节到维护自身的身心健康，从人周围的生物世界到人与生存环境的协调统一。高中阶段：生命科学课程选择生命活动本质为主题，即从物质、能量和信息三个方面探讨生命活动的本质，探索生命延续和进化的内在规律，揭示保护生物多样性与可持续发展的关系。高中阶段的生命科学教育的内容结构是在初中生命科学教育的基础上，针对高中学生的心理结构和认知水平已经达到了较高水平的特点，选择了以生命活动的本质为主题，从亚显微和分子水平揭示了生命的物质基础和结构基础，并按照物质、能量和信息三条主线展现生命活动的本质；在此基础上，进一步探索生命延续和进化的内在规律，并向生物多样性和生态系统平衡拓展，更深入地探讨生物多样性和可持续发展的必要性与可能性，从整体上形成“人-自然-社会”和谐统一的生存理念，并使学生对生命世界探索的能力得到发展。

此外，生命科学不是一门独立的自然科学，它与科学、技术、社会息息相关，安排了“现代生物技术的应用”这一主题，体现了STS教育思想在生命科学课程中的渗透，并建立起一个较为完整的科学、技术与社会发展的图景，比较全面地认识科学、技术在社会发展中的作用。高中阶段的生命科学课程分为基础型课程、拓展型课程和研究型课程三类。基础型课程是全体学生必须修读的课程，是初中义务教育阶段和高中阶段课程内容的最低标准，是国家对公民的最基本要求。其内容主要包括生命科学的基础知识、基本技能及相关方法，着重培养最基本的科学态度、科学精神、科学方法、科学知识体系和分析问题解决问题的能力，同时为学生的进一步发展奠定基础。拓展型课程是为了满足不同学生的学习需求，供学生自主选择修习的，具有一定开放性的课程。不同学校可以开设不同类型的拓展课程，以体现学校的办学特色。拓展型课程着眼于培养、激发和发展学生对生命科学的兴趣爱好，体现生命科学知识的扩展、延伸与综合能力的深入发展，开发学生的潜能，促进学生个性的发展，是培养学生生命科学过程与方法、情感态度与价值观以及可持续发展观念的重要载体。另外，生命科学的拓展型课程是一种自主拓展课程，主要由基础型课程延伸的生命科学课程内容和满足学生个性发展需要的其他学习活动组成。研究型课程是为了帮助学生运用研究性学习方式，发现和提出问题、探究和解决问题，培养学生自主与创新精神、研究与实践能力、合作与发展意识。研究型课程是全体学生限定选择修习的课程，每个学生都应根据教学计划的要求，修满一定的课时或学分，但课题的内容可由学生根据自己的兴趣来选择。研究型生命科学课程着重在科学、技术与社会关系的专题性、综合性研究或探究过程中，实现生命科学知识的迁移和相应的创新精神与实践能力的培养。研究型课程的实施大部分安排在课外，少数放在课内实施。由此可以看出，由基础型课程、拓展型课程、研究型课程所构成的课程结构，既继承我国教育重视基础的传统，又体现了现代教育的特点。生命科学课程结构框架如图3-3所示。

高中阶段的基础型课程教学内容和学习水平分为7个一级主题，分别是走近生命科学（内含二级主题为：走进生命科学的新世纪、走进生命科学实验室）、生命的基础（内含二级主题为：生物体中的化合物、细胞的结构、非细胞形态的生命——病毒）、生命的物质变化与能量转换（内含二级主题为：生物化学反应的特点、光合作用、呼吸作用、营养物质的转换）、生命的信息（内含二级主题为：生物体的信息传递和调节、遗传信息的传递和表达）、生命的延续（内含二级主题为：细胞分裂与生命的延续、遗传和变异、生物的进化）、生物多样性与可持续发展（内含二级主题为：生物多样性、保护生物多样性）、现代生物技术的应用（内含二级主题为：转基因技术、克隆技术、现代生物技术的影响）。

图3-3　生命科学课程结构框架

《下一代科学教育标准》的高中生命科学课程内容如表3-1所示。

表3-1　《下一代科学教育标准》中高中生命科学的课程内容