課題申報書：高中生「科學探究」核心素養發展的理論與實踐研究

應眾多關注核心素養研究的老師要求，左璜的核心素養研究室公眾號將陸續推出研究室指導的部分課題申報書予以分享，供大家借鑑和參考。

本課題已獲得全國教育科學「十二五」規劃課題立項，申報書內容經湖南省婁底市第五中學張四槐老師授權發布，敬請尊重智慧財產權。

同時，作為其課題的理論指導和第一參與人，也十分期盼著與各位同仁共同探討和交流「核心素養」的研究與實踐落地。

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一、核心概念的界定，國內外研究現狀述評、選題意義及研究價值

學生核心素養已經成為當前國內外基礎教育改革的DNA，圍繞學生核心素養，未來的基礎教育課程與教學都將邁向深化改革的新階段。

教育部關於《全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》（教基[2014]4號）將「研究制訂學生髮展核心素養體系，改進學科教學的育人功能」等作為著力推進的關鍵領域。

「中國學生髮展核心素養總框架」於2016年9月16日發布，高中學生髮展核心素養指標要求及各學科核心素養也據此初步確定。

其中，高中生物學科核心素養包括「生命觀念」、「理性思維」、「科學探究」和「社會責任」四個方面。

基於此背景，學科核心素養的落實與推進將成為新一輪基礎教育課程改革成效的重要保障。

為此，圍繞學科核心素養，展開具體的學科課程與教學研究也將成為重要的課題，意義重大。

究竟應該通過怎樣的路徑才能確保學科核心素養這一培養目標的實現呢？具體到生物學科來說，現行的2002年頒發的《普通高中生物課程標準》將「倡導探究性學習」作為課程的基本理念，這一重要學習方式是落實和推進學生生物「科學探究」核心素養的重要途徑之一。

然而，這只是學習方式方法，並沒有涉及到學習內容，更沒有觸及到生物學科的價值追求——創新。

基於此，本課題確定通過「生物科技創新活動」來探討如何提高高中生「科學探究」核心素養的相關理論和實踐，包括生物科技創新活動的課程設計、活動組織方式、價值成效等問題。

（一）課題核心概念界定

生物科技創新活動是生物科技創新與實踐活動的統稱，是指青少年以個人、小組、班級、學校甚至與校外科研機構聯合的方式，進行的與生命科學學科相聯繫的科技活動、研究性學習或綜合實踐活動等。

此處的「創新」是相對於學生現有的認知水平、思維模式提出的有別於常規或常人思路的見解、發明或新描述。

生物科技創新活動根本的目的在於培養學生的科學探究素養、創新精神和實踐能力。

科學探究：特指高中階段學生核心素養體系中的生物學核心素養之一,具體指能夠發現現實世界中的生命科學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論，在開展不同的工作中，都樂於並善於團隊合作。

「核心素養」指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是關於學生知識、技能、情感、態度、價值觀等多方面要求的綜合表現。

突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐，具有跨學科、可發展、基礎性特徵。

本課題指：研究使用用適當的課內課外、校內校外生物科技創新與實踐活動促進高中學生進行觀察、提問、實驗、交流，進而發展「科學探究」核心素養的方法策略和評價體系。

（二）國內外研究現狀述評

1. 「核心素養」研究成果及述評

（1）「核心素養」概念和學生核心素養框架的研究

國外研究情況：自1997年以來，國際經濟合作與發展組織(OECD)、聯合國教科文組織(UNESCO)、歐盟(EU)等國際組織先後開展關於核心素養的研究。

受其影響，美國、英國、法國、德國、芬蘭、日本、新加坡、台灣地區等也積極開發核心素養框架。

2005年OECD專門發布了《核心素養的界定與遴選：行動綱要》描述：核心素養是對每個人都具有重要意義的素養，並且這些素養是能夠發展與維持的。

核心素養的內涵為：核心素養是指覆蓋多個生活領域的，促進成功的生活和健全的社會的重要素養。

」 2006年12月，歐盟通過了關於核心素養的建議案，核心素養包括母語、外語、數學與科學技術素養、信息素養、學習能力、公民與社會素養、創業精神以及藝術素養共計八個領域，每個領域均由知識、技能和態度三個維度構成。

2013年2月，聯合國教科文組織發布報告《走向終身學習——每位兒童應該學什麼》,在基礎教育

階段尤其重視身體健康、社會情緒、文化藝術、文字溝通、學習方法與認知、數字與數學、科學與技術等七個維度的核心素養。

2002年美國制訂了《「21世紀素養」框架》包括學習與創新技能，信息、媒體與技術技能，生活與職業技能三方面。

國內研究情況：「我國基礎教育和高等教育階段學生核心素養總體框架研究」項目始於2013年5月，項目由北京師範大學牽頭，華南師範大學、河南大學、山東師範大學、遼寧師範大學共同承擔，成果已公布。

認為：核心素養是關於學生知識、技能、情感、態度、價值觀等多方面要求的綜合表現；是每一名學生獲得成功生活、適應個人終身發展和社會發展都需要的、不可或缺的共同素養；其發展是一個持續終身的過程，可教可學，最初在家庭和學校中培養，隨後在一生中不斷完善。

學生髮展核心素養，主要指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。

述評：目前，國內外對核心素養的概念還沒有明確的定論，都認為核心素養是所有學生應具有的最關鍵、最必要的基礎素養，核心素養是知識、能力和態度等的綜合表現，核心素養可以通過接受教育來形成和發展，學生髮展核心素養是一個體系，其作用具有整合性。

綜合上述觀點，本課題研究中採納我國核心素養的概念，即「核心素養」指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐，具有跨學科、可發展、基礎性特徵。

（2）關於如何發展學生「核心素養」的研究

美國力圖做到教學設計與課程相匹配，由教師引導轉向學生獨立應用、說明和解釋，發展批判性思維和問題解決能力。

台灣和日本都是通過修訂課程標準的具體內容設置來體現基於核心素養的課程改革。

校長竇桂梅在《基於學生核心素養發展的「１＋Ｘ課程」建構與實施》一文中提出，「以『主題』統整不同學科、課堂內外的學習內容，嘗試將國家十幾門課程根據學生身心發展特點及課程學科屬性，學習規律，及可以遷移的方法整合為五大領域。

」夏雪梅在《基於學生核心素養的學校課程建設：水平劃分與干預實例》一文中以學生核心素養與課程的關聯一致性作為劃分標準，可將當前的學校課程分成六種水平（從無關聯的單一課程到有質量的素養課程六個等級）。

宋夢曉在《高中生物教學中提高學生生物科學素養的策略研究》（2014年）中依據現用課程標準對倡導探究性學習、滲透科學史、優化實驗教學等策略進行了實踐研究。

從目前已有的研究來看，學者們大都是從學校課程的設置或課程體系的建設上來探討如何落實「核心素養」、進行了一些宏觀性研究。

在具體的教育活動中如何去實施課程體系？實施的效果如何？相關的研究特別少或處於空白。

生物科技創新活動與科學探究核心素養發展之間具有相關性，因此，本課題擬將在現有研究的基礎上，在「核心素養」理念下，根據高中學生的實際情況和生物教學的學科特點，研究如何通過科技創新活動來發展學生的「科學探究」核心素養，建立有質量的素養課程-——生物科技創新活動課程。

2.國內外生物科技創新活動開展現狀研究

（1）國外生物科技創新活動開展現狀

西方國家是現代科學的發源地，特別是已開發國家，具有悠久而廣泛的進行生物科技創新活動的基礎。

下面介紹幾個典型的國家。

美國：在美國，生物科技創新活動通常由教師提出一個大方向，學生在此方向上自由選擇調查研究的具體內容，通過調查和實驗研究方式來進行學習，一方面使學生獲得科學探究能力，另一方面增強學生的科學精神以及社會責任感和綜合的社會實踐能力。

法國：首先由生物教師2-3人自由組合成指導小組，提出一個涉及生命科學內容的課題，按每周2學時設計一整套活動方案。

學生根據自己的興趣選擇教師提供的不同課題方案。

強調學生的批判精神、創新能力以及獨立分析問題、解決問題的能力。

日本：生物科技活動主要以「綜合學習實踐」模式進行，是學生利用學過的知識、技能解決實際問題的綜合運用課。

（2）國內中學生物科技創新活動開展情況

我國生物科技創新活動屬於研究性學習。

教育部在《全日制普通高級中學課程計劃》中增設了包括研究性學習在內的綜合實踐活動。

教育部於2001年研究制定了《普通高中「研究性學習」實施指南（試行）》。

按《普通高中學分制方案》，研究性學習為15學分，占必修學分的12.7%，必修270課時。

馬林慧於2006年發表了《上海市青少年生物科技創新與實踐活動現狀的調查與研究》，其結論為：上海市創新教育和活動處於全國前列。

上海市高中生參加生物科技創新與實踐活動的比例低；有1/4的生物教師沒有特別思考過生物科技活動；受重視程度有待加強。

作者提出：加強師生相關理論學習，正確認識生物科技創新與實踐活動的重要性；加強上海市普通中學研究性學習與拓展課的開發與實施力度；加強技能培訓、完善評價體系等7點建議。

本課題組於2015年對湖南省婁底市10所高中進行研究性學習和生物科技創新活動調查，調查結果顯示45%的學生未進行過研究性學習活動，50%的學生表示研究性學習、社會實踐活動是由自己在假期自由完成，教師沒進行指導。

僅有4%的學生進行了簡單的生物科技活動，6名學生進行過生物科技創新類的課題研究。

原因是高考壓力大，沒時間進行，教師沒有指導和安排。

75%的生物教師沒有指導生物科技創新活動的意識和能力。

（3）中學生物科技創新活動的競賽情況及分析

從「全國青少年科技創新大賽」競賽活動的學科分類來看，共有12個學科，其中有6個學科屬於生物學科範疇。

縱觀歷屆青少年科技創新大賽的獲獎項目，生物類的獲獎項目占總項目的比例相當大，如2012年占了40%。

對2012年全國青少年科技創新大賽獲獎情況進行統計（見下表）:

2012年「第27屆全國青少年科技創新大賽」獲獎情況統計表（中學組）

獲獎等級	獲獎項目總數	生物有關的項目	生物有關的項目占總項目的比例（%）
一等獎	53	24	45.28
二等獎	121	50	41.32
三等獎	147	55	37.41
合計	321	129	40.18

課題組分析了省級、市級青少年科技創新大賽的情況，發現生物類參加競賽項目數、獲獎數都超過40%。

數據說明生物科技創新活動是中學生生物科技活動的主體，在科技活動中處於主體地位。

綜上所述，國外活動課程起步早，普及程度高，教學內容、教學形式科學，效果好，教學資源豐富，成功經驗值得借鑑。

我國從2001年課改開始，國家重視研究性學習和青少年科技創新活動。

但從調查到的實際情況看：第一，我國的研究性學習、科技創新活動在初高中開展的情況遠低於國家的要求，各個地方、各學校發展水平相差大。

第二，生物科技創新活動是中學科技教育的主體，適合開展生物類的研究性學習。

第三，生物科技創新活動開展率低，不符合國家教育政策要求。

第四，生物教師缺乏組織、指導生物科技創新活動的意識和能力。

第五，開展生物科技創新的目的一是為科技創新大賽取得成績；二是為考試服務。

活動目的不符合培養創新精神和科學探究素養的目標。

如何加強、普及生物科技創新活動是值得研究的重要課題。

（三）選題的意義和研究價值

1．時代意義與價值

《關於深化考試招生制度改革的實施意見》（國發[2014]35號）指出：唯分數論影響學生全面發展，一考定終身使學生學習負擔過重。

規範高中學生綜合素質評價，客觀記錄學生成長中的突出表現，注重社會責任感、創新精神和實踐能力。

教育部關於《全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務的意見》（教基[2014]4號）、《中國學生髮展核心素養》（2016年09月14日）等文件指出：確保實踐活動占有一定課時或學分；下一步將以中國學生髮展核心素養作為課程設計出發點，針對學生年齡特點，進一步明確各學段、各學科的育人目標和任務，建立基於核心素養發展情況的評價標準，把學習的內容要求和質量要求結合起來，以此推動中國學生髮展核心素養的落實。

本課題研究生物科技創新活動促進科學探究核心素養發展，研究具體活動對具體素養發展的作用，符合時代和政策要求。

2. 實際意義與價值

受應試教育的影響，綜合實踐活動、生物研究性學習、生物科技創新活動開展情況在課時、內容、質量方面都低於《課程計劃》等文件要求，降低了高中教育質量。

在高考改革和全面深化課程改革的今天，特別需要研究在核心素養理念下怎樣開展生物科技活動，怎樣提高生物科技創新活動的普及率，怎樣促進「科學探究」核心素養發展、怎樣評價科技創新活動對核心素養發展的作用等，因此本研究具有重大現實價值。

為基於核心素養的教學提供範例。

3.理論意義與價值

「科學探究」核心素養怎樣評價、怎樣培養是研究空白，生物科技創新活動對發展核心素養的作用也是空白，因此研究具體的核心素養的評價指標和培養方法具有理論價值。

二、研究目標、內容、假設與創新

（一）研究目標

本研究以高中學生「科學探究」核心素養培養為目標、以生物科技創新活動為載體，研究生物科技創新活動促進科學探究素養發展的方法體系和評價體系。

（二）研究內容

1.普通高中「生物科技創新活動」課程主題的設計及其理論基礎研究；

2.普通高中「生物科技創新活動」組織教學的原則與策略研究；

3.普通高中「生物科技創新活動」促進「科學探究」核心素養發展的主要因素分析；

4.普通高中生「科學探究」核心素養的表現水平及其測評；

5.普通高中生「生物科技創新活動」促進「科學探究」核心素養發展的行動研究。

（三）研究假設

教學論基礎：學生本人在學習和生活中遇到的真實的問題，這問題不能從教材或其他簡單途徑就能解決的，假設將其作為生物科技創新活動的問題。

按「做中學」模式，即：（1）產生一個真實的問題，作為思維的刺激物；（2）從事必要的觀察，對待這個問題；（3）有條不紊地開展他所想出的解決問題的辦法；（4）有機會和需要通過應用或實。

通過一系列的「科學探究過程」就可以促進學生髮展「科學探究」核心素養發展。

（四）創新之處

1.研究視角、概念創新

目前有關生物科技創新方面的研究，主要是對參加科技創新大賽學生的培訓案例的研究。

科技創新大賽對創新性的要求為：前人沒有解決或沒有完全解決的問題，是有別於他人的方法和路線，或是否定或發展了前人的工作。

根據此定義，高中生很難找到創新性問題。

本課題在全面深化課程改革的背景下，從學生髮展「科學探究」核心素養的角度出發，對學生「創新」進行定義：學生本人在學習和生活中遇到的真實的問題，這問題不能從教材或其他簡單途徑就能解決的，假設將其作為生物科技創新活動的問題，通過複雜的探究尋找答案的過程或獲得不同一般的科學答案的過程都叫創新活動。

再有對生物科技活動的教育價值關注不夠，為創新競賽而開展創新活動。

本研究從創新活動的教育價值、對核心素養發展的角對生物科技創新活動進行系統研究，增強生物科技創新活動的育人功能，研究具有前瞻性，其研究成果對全國高中生物科技活動的開展有較大參考價值。

2.研究內容創新

褚宏啟、張詠梅在《我國學生的核心素養及其培育》（2015年）中說：目前就我國而言，有兩個核心素養必須被大力強調：一是創新能力，這是我國教育的最大短板，二是民主素養。

用關鍵詞「生物科技活動」、「高中生物科技活動」檢索十年內的數據，檢索到馬林慧的《上海市青少年生物科技創新與實踐活動現狀的調查》等十篇相關文獻，從現狀、實證、實踐、作用等方面研究，不夠系統。

本研究著眼於核心素養培養、著眼於「創新」，將生物科技創新活動當作課程，研究普遍開展的方法策略。

本研究預期成果：

(1)開發出適合高中生的「生物科技創新活動」的課程體系；

(2)建構出適合高中生的「生物科技創新活動」教學理論與策略體系；

(3)發展出測評高中生「科學探究」核心素養的技術和工具。

三、研究思路、方法、技術路線和實施步驟

（一） 研究思路

調查我國生物科技創新活動開展的客觀情況，依據核心素養培養要求，根據杜威的「做中學」理論、建構主義理論、人本主義理論研究生物科技創新活動促進高中生科學探究核心素養發展的方法策略。

通過具體案例、採用個案、行動研究、對比分析等方法研究生物科技創新活動對核心素養發展的作用和評價方法，提高生物科技創新活動的有效性。

1. 建構主義理論

建構主義者認為學習是學習者基於原有的知識經驗生成意義、建構理解的過程，而這一過程常常是在社會文化互動中完成的。

核心素養包含認知結構中最基本、關鍵的要素，這些要素能為進一步學習、發展提供基礎。

生物科技創新活動為學生主動建構提供了平台和途徑。

在活動過程中，學生走出「接受教育」模式，開始深度按照接收到的原始信息構建自己的理解、慢慢開始自己的探索。

生物科技創新活動為學生提供時空開放、信息資源開放、合作關係開放的環境，學生對某一問題的建構更接近客觀。

2. 人本主義學習理論

人本主義的學習理論從全人教育的視角闡釋了學習者的成長曆程，以發展人性；注重啟發學習者的經驗和創造潛能，引導其結合認知和經驗，肯定自我，進而自我實現。

人本主義學習理論重點研究如何為學習者創造一個良好的環境，讓其從自己的角度感知世界，發展出對世界的理解，達到自我實現的最高境界。

核心素養是一個有機整體，核心素養也是知識、技能和態度等的綜合表現，是知識、能力、態度或價值觀等方面的融合，既包括問題解決、探究能力、批判性思維等「認知性素養」，又包括自我管理、組織能力、人際交往等「非認知性素養」。

在「應試教育」的背景下，「課時主義」把教學內容碎片化，導致知識點的處理缺乏全局性的掌握。

生物科技創新活動是一項綜合性的教學，是多種要素的有機結合的活動，符合核心素養倡導的「整合」理念。

（二）研究方法

1.調查研究法（包括訪談、問卷調查和測量）:抽查20所普通高中，分析生物科技創新活動開展情況。

測量生物科技創新活動對「科學探究」核心素養的作用。

2.個案研究法：通過對具體的生物科技創新活動案例進行分析研究，以點帶面，找出存在的普遍性問題和解決對策。

3.行動研究法：以學生為主體，以學生髮展核心素養為核心，圍繞研究目標展開教育實踐，在實踐中總結、修正，在研究中行動，在行動中研究。

（三）技術路線與實施步驟

對本校2005-2016年獲省級、國家級青少年科技創新大賽獎的40名學生的發展情況進行調查、對我國生物科技創新活動調研---研究核心素養理論---制定方案---設計並開展生物科技創新活動----評價活動對促進科學探究核心素養的作用——總結、反思——設計新的、改進的生物科技創新活動——歸納、提升、提煉規律——結題推廣

1.準備階段 ：課題的申報、開題（2016年1月-2016年12月）

①收集資料，成立課題研究小組

②確定課題研究方案，擬定課題實施計劃

③收集、整理整理前期研究成果、準備開題

2.研究實施階段：（2017年1月-2018年6月）

①課題組學習研討、細化研究項目

②查閱文獻資料、梳理整合

③設計調查、訪談問卷，進行調查、訪談

④小結、形成調查報告

⑤設計生物科技創新活動方案並進行與「科學探究」核心素養發展相關性的前期論證。

⑥開展生物科技創新活動實踐研究。

⑦以學生髮展「科學探究」素養為指標，評估生物科技創新活動

⑧「因地制宜開發生物科技創新活動教學資源」研究。

⑨提高科技創新輔導能力研究。

3.成果總結推廣階段：（2018年7-12月）

①對本課題的研究和各項工作寫出全面的總結，向有關部門提交書面材料

②撰寫研究報告

③彙編案例集

④編著生物科技創新活動校本教材。

簡介

張四槐，湖南省婁底市第五中學老師，擔任教研科長和高中生物教學、學生科技創新輔導等工作，是湖南省特級教師、正高級教師、國家級骨幹教師、湖育南省首批高中教師高端研修成員、湖南省新課程省級骨幹培訓專家、湖南省基礎教育專家、湖南省教師專業發展委員會常務理事、課改主持人、婁底市生物學科帶頭人。

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