新高考背景下生物師范生學科知識學習現(xiàn)狀的調(diào)查研究

李曉波，宋 嫚，陽興亞，侯垚瑤，劉 靜，陳 亮，董昌金，張潤鋒，陳新鵬

(1.陽新縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)五一學校，湖北 黃石 434002；2.湖北師范大學 生命科學學院，湖北 黃石 435002)

1 研究背景與意義

高考是我國人才選拔的一種重要方式，自恢復后我國一直在進行不斷改革和探索。為了全面提高學生的綜合素質(zhì)，2014年9月4日，國務院發(fā)布《關(guān)于深化考試招生制度改革的實施意見》，拉開了我國新一輪高考改革(新高考)的序幕[1]。新高考選考方案的實施使學生可以自由選課，激發(fā)其對未知知識領(lǐng)域的探究熱情，同時促使教師不斷完善自身專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，提高教育教學能力。當前教師知識結(jié)構(gòu)存在三個問題：學科知識結(jié)構(gòu)不完善，學科交叉知識缺乏，不熟悉教學方面的知識[2]。教師的學科知識是教師專業(yè)素養(yǎng)的基礎(chǔ)組成部分。弄清教師學科知識結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，對推動新高考改革具有重要的現(xiàn)實意義。

學科知識并不等同于專業(yè)知識，學科知識來源于教師知識。國內(nèi)外的研究將教師知識分為：1)課程知識；2)學科知識；3)教學知識；4)關(guān)于教學環(huán)境的知識；5)自身的知識[3]。在這五類知識中，學科知識與教學知識處于中心地位，占據(jù)著十分重要的地位。最早對學科知識進行討論的是教育家杜威，他指出“教師關(guān)注的學科知識是如何能夠幫助他們來理解兒童的需求和行為，并幫助他們決定將以何種方式給予學生恰當?shù)闹笇А盵4]。學科知識同時也可以稱本體性知識，是教師所具備的某一特定學科的知識，是其進行教學活動的基礎(chǔ)。但是本體性知識并不是指在這某一特定學科中的所有知識。美國斯坦福大學教授Shulman在教師知識分類中指出，學科知識指的是在特定學科中概念、原則和技能等這些知識在教師頭腦中的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，而教學知識指的是關(guān)于課堂管理和組織的一般原理和策略，它已經(jīng)超越教師所教的具體學科[5]。學科知識是教師專業(yè)素養(yǎng)中最基本的組成部分，也是其核心環(huán)節(jié)。具備扎實的學科知識是成為一名優(yōu)秀教師的前提。本研究所述生物學科知識是指生物教師在進行教學活動中應具備的生物知識，具體包括關(guān)于生物學科的基本概念與原理、相關(guān)理論及實驗方法等方面的知識[6]。隨著《普通高中生物課程實驗標準(實驗)》的頒布，生物學的課程內(nèi)容較以往也發(fā)生了較為明顯的變化。通過閱讀文獻發(fā)現(xiàn)，高中生物教師及生物師范生在新高考背景下應掌握的本體性知識包括：1)基本、概念原理知識；2)與生產(chǎn)生活聯(lián)系的知識；3)科學探究史知識；4)生物發(fā)展前沿知識；5)生物實驗相關(guān)知識；6)生物科學方法知識；7)生物技術(shù)知識[7]。在這些知識中，基本原理和概念知識、生物實驗知識和方法知識是最重要的知識。

新高考不僅要求教師注重夯實學生的知識基礎(chǔ)，還應當從學生未來發(fā)展的角度出發(fā)，培養(yǎng)學生的生物思維能力以及探究能力[8]。因此，教師的自身素質(zhì)對學生的未來發(fā)展和推動新高考來說十分重要。生物師范生是高中生物教師的預備力量，其學科知識主要來自于在校期間接受的系統(tǒng)性學習。生物師范生只有掌握扎實的學科知識，走上講臺后才能有效地提高生物教學的效率和質(zhì)量，為推動新高考改革貢獻自己的一份力量[9]。本研究以湖北師范大學的生物科學專業(yè)師范生為對象，參照《普通高中生物課程標準(實驗)》，根據(jù)生物學科知識分類，選取部分章節(jié)知識來設(shè)計問卷,調(diào)查生物師范生專業(yè)知識的學習現(xiàn)狀，分析比較生物師范生目前所掌握的學科知識能否滿足高中生物教師知識需求，了解師范院校的人才培養(yǎng)質(zhì)量的現(xiàn)狀，進而推動教學改革和人才培養(yǎng)方案修訂，提高師范生培養(yǎng)的質(zhì)量。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

1)文獻調(diào)研法。通過查閱文獻和調(diào)查生命學院的人才培養(yǎng)改革方案資料，深入了解生物學科知識的概念、新高考改革的內(nèi)涵和生物師范生的專業(yè)課程設(shè)置。目前學院開設(shè)的專業(yè)課程主要包括植物學、動物學、生物化學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、植物生理學、人體解剖生理學、生態(tài)學和分子生物學并對應有相關(guān)的必修課程實驗。通過與高中生物教材對比分析，明確專業(yè)課程的具體章節(jié)與高中生物教材的聯(lián)系。

2)問卷調(diào)查法。通過文獻分析，明確新高考背景下課標對生物教師學科知識有七類：生物基礎(chǔ)知識、生活化知識、科學史知識、前沿知識、實驗知識、科學方法知識和生物技術(shù)知識共七大類。結(jié)合師范生所學專業(yè)知識設(shè)計問卷，重點關(guān)注基礎(chǔ)知識、實驗知識和方法知識。通過問卷星線上形式向湖北師范大學生物科學專業(yè)師范生發(fā)放問卷，發(fā)放問卷300份，有效回收271份。調(diào)查問卷共23個問題，包括單項選擇題與多項選擇題。其中大一學生人數(shù)80人，占比33.67%，大二學生人數(shù)75人，占比27.67%，大三學生人數(shù)共55人，占比18.33%，大四學生人數(shù)61人，占比20.33%.

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖方法

在問卷星上導出Excel格式的文件數(shù)據(jù)，對不符合要求的問卷進行剔除，每個小題賦值1分，答對計1分，錯誤計0分。運用SPSS軟件對問卷數(shù)據(jù)進行分析，同時通過對比分析，得到不同年級的生物師范生學科知識學習的差異情況，最后根據(jù)數(shù)據(jù)利用Excel(Microsoft 2016版)作圖。

3 調(diào)查結(jié)果與分析

3.1 生物師范生學科知識的總體學習情況

如表1所示，生物師范生的各類知識正確率差異大，說明他們對這些知識的掌握程度有明顯區(qū)別。其中生物基礎(chǔ)知識、生物生活化知識、生物科學史知識與生物科學知識方法答題正確率在60.00%以上，而生物前沿知識、生物實驗知識與生物技術(shù)方法的答題正確率為49.35%、59%和25%.這表明在生物師范生的學科知識中，生物基礎(chǔ)知識、生物生活化知識、生物科學史知識和生物科學知識達到了培養(yǎng)目標，而在生物前沿知識、生物實驗知識和生物技術(shù)知識方面還存在明顯的不足。這些知識學習的差異不僅與學習者的個體學習能力差異有關(guān)，也與教學質(zhì)量以及知識本身的難易程度密切相關(guān)。

表1 生物學科知識答題情況(N=271)

3.2 不同年級師范生專業(yè)知識學習情況

根據(jù)表2所示，四個年級學生在生物基礎(chǔ)知識、生活化知識、科學史知識、前沿知識、實驗知識、生物科學知識方法和生物技術(shù)知識這些本體性知識的正確率具有明顯的差異，每個年級的學科知識都在逐漸提高，說明學校期間的課程學習有助于提高生物師范生學科知識，大四學生的學科知識平均得分最高。生物師范生在一年級和二年級主要以學習專業(yè)基礎(chǔ)知識為主，儲備基礎(chǔ)知識。而在三年級開始學習細胞和分子等核心專業(yè)課程，在下學期基本完成了大學階段的所有專業(yè)課，因此得分情況要略高于前兩者。同時及時的知識鞏固與復習以及參加的實習活動有利于提高其學科知識，這是大四學生基礎(chǔ)知識得分稍高于大三師范生的一個重要原因。

表2 不同年級生物師范生學科知識學習情況

3.3 生物師范生學科知識的掌握情況與高中教師知識需求分析

3.3.1 生物基礎(chǔ)知識 生物基礎(chǔ)知識是生物學科中常見的、容易記憶的一類知識。高中生物基礎(chǔ)知識與大學專業(yè)課教材密切相關(guān)，相應的知識點在大學教材如細胞生物學、生物化學和遺傳學中進行了深入介紹和擴展。為了弄清生物師范生的基礎(chǔ)知識，在問卷中我們設(shè)計了與高中生物教學密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識點，包括最小的原核細胞、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、種子的發(fā)育、種群、遺傳信息的傳遞、細胞壁和胞飲作用。其中，第1題和第2題考查的原核細胞和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，分別是高中生物必修一《分子與細胞》第一章和第二章學生學習的的重點內(nèi)容，也都是高考的考點；第4題所考察的中心法則，是必修二《遺傳與進化》的核心概念，第5題考查的群落與環(huán)境的關(guān)系，是必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第四章的重要概念，它們都屬于高考的核心考點；而3、6、7三題涉及的雖不是高考直接考察的內(nèi)容，卻是教師在備課的過程中拓展教材深度和廣度時必須了解的知識。利用交叉分析法研究不同年級學生對生物基礎(chǔ)知識掌握的情況，發(fā)現(xiàn)不同年級學生的部分答案呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)。結(jié)果表明，生物師范生的基礎(chǔ)知識點正確率達到60%以上。高年級學生(大三和大四)基礎(chǔ)知識的正確率高于低年級學生。高中生物必修教材《分子與細胞》和《遺傳與進化》分別以細胞和遺傳物質(zhì)為主線展開基礎(chǔ)知識概念的介紹，高中教師開展課堂教學前需要扎實掌握與細胞和遺傳物質(zhì)相關(guān)的基礎(chǔ)知識。但是有部分基礎(chǔ)知識正確率低于60%，沒有到達期望值，這可能與考察的知識點難易程度有一定的關(guān)系。因此，生物師范生的基礎(chǔ)知識與高中生物老師的基礎(chǔ)知識需求存在差距。

3.3.2 生活化知識 生活化知識是指與生活密切相關(guān)的知識。新課程標準提出，要求學生掌握與生活化知識相關(guān)的核心概念，具備解決現(xiàn)實生活問題的能力。通過高中必修教材和大學生物教材對比發(fā)現(xiàn)，特別是植物學、動物生理學、細胞生物學、遺傳學等專業(yè)教材增加了與現(xiàn)實生活聯(lián)系密切的生物知識。本次問卷選取人血液的pH、食物鏈、條件反射、植物蒸騰作用等與生活密切相關(guān)的知識，均為高中必修課本中要求學生掌握的知識點，也是生物師范生已經(jīng)深入學習過的，在理論教學和實驗教學都有涉及。問卷調(diào)查結(jié)果表明學生對生活化知識點正確率高，8、9、10題的正確率達到70%以上。從結(jié)果來看，生物師范生這部分知識的掌握情況基本達到了培養(yǎng)的目標。

3.3.3 生物科學史知識 生物科學史不僅有助于提高學生對知識的理解,還讓學生了解到知識的來源,深刻理解知識的目的和作用,同時鞏固學科知識和激發(fā)學生學習興趣。大學教材中介紹了在很多領(lǐng)域作出重大貢獻的科學家，如《細胞生物學》中介紹了細胞的發(fā)現(xiàn)、顯微鏡的誕生以及細胞學說的建立過程，《分子生物學》中講述了驗證DNA作為遺傳物質(zhì)的證據(jù)以及DNA雙螺旋的建立過程，《遺傳學》中介紹了孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳學定律的歷史。高中生物教師講授科學史時不僅要了解知識，更重要的是把每個科學史蘊含的生物方法和科學精神傳遞給學生，這對生物師范生提出了較高的要求。關(guān)于細胞發(fā)現(xiàn)史的知識點的正確率，大一至大四依次為41.6%、56.6%、60.9%、70.5%，有關(guān)顯微鏡誕生的知識，正確率為79.2%、80.1%、83%、86.9%.從學生答題的正確率來分析，各個年級對科學史的不同知識點掌握情況不一樣，但大四學生答題正確率均相對較高；總體上顯微鏡的誕生知識點正確率明顯高于細胞的發(fā)現(xiàn)部分，這可能與我們的實驗課程經(jīng)常使用顯微鏡有關(guān)。雖然生物師范生的生物科學史知識部分學習情況總體較好，但是還有部分科學史知識仍需要加強學習。

3.3.4 生物前沿知識 新課標要求學生了解目前的科研成果以及未來研究的發(fā)展趨勢，這對教師和學生都提出了很高的要求。該部分內(nèi)容要求學生不僅掌握教材的基礎(chǔ)知識，還更要求學生進行課外拓展學習，同時也要求高中生物教師將有趣的科學前沿進展融入課堂內(nèi)容,加強互動式教學,這對于激發(fā)學生學習興趣和擴展知識具有重要的意義。大學教材《細胞生物學》《分子生物學》《基因組學》《免疫學》和《生物信息學》中介紹了很多前沿知識。我們通過選取青蒿素和限制酶來考察學生的生物前沿知識掌握情況。關(guān)于限制酶的題目，大一至大四正確率依次為50.5%、53%、54.5%、55.7%，均未合格。通過與高中教師的知識需求比較發(fā)現(xiàn)，生物前沿知識雖在理論課和分子生物學實驗中有介紹，但仍存在明顯不足。這可能與師范生平時過多關(guān)注考試相關(guān)的考點，忽視了這部分知識的學習有關(guān)，也和學生接觸前沿知識機會不多有關(guān)。

3.3.5 生物實驗知識 高中的實驗教學開展不僅需要生物教師介紹課本知識，還要求教師具備很強的動手操作能力來演示實驗過程，培養(yǎng)學生的學習興趣。目前學院開設(shè)了與專業(yè)理論課程相對應的實驗課程，如生物化學實驗、遺傳學實驗、動物學實驗、細胞生物學實驗，免疫學實驗等。高中生物課本(包括必修一、必修二和選修三)上包含了19個實驗，涉及糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA.通過分析課程內(nèi)容可知，大學開設(shè)的實驗課程已經(jīng)完全覆蓋了高中課程實驗知識。本研究選取了需要通過實驗才能觀察得到的知識：細胞分裂中期染色體的觀察、培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分、葉綠素成分。關(guān)于中期染色體的觀察正確率為61.3%(大一)、66.3%(大二)、72.7%(大三)、85.2%(大四)。關(guān)于培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的正確率為31.3(大一)、33.7%(大二)、36.4%(大三)、44.6%(大四)。葉綠素成分的正確率為39.6%(大一)、41%(大二)、50.9%(大三)、54.3%(大四)。結(jié)果表明，學生對各個實驗的掌握情況波動性大，其中染色體觀察實驗正確率最高，且已經(jīng)完成所有實驗課程的大四學生正確率明顯更高。可見大學實驗課程教學有一定的成效，但一些實驗課在增加實驗知識積累方面并未達到預期效果。

3.3.6 生物科學方法知識 生物科學方法是認識生命本質(zhì)的手段和途徑，包括思維方法和學科方法，本論文中提到的方法指學科方法。具備良好的生物科學方法知識才能正確地開展課堂教學。這部分知識在師范生實驗課程中有所體現(xiàn)，例如《細胞生物學實驗》中不同細胞器的分離、《植物學實驗》中提取植物色素和《遺傳學》中探討基因在染色體的位置等。對這些生命現(xiàn)象認識都需要高中生物教師具備正確的生物科學方法知識。本研究在問卷中設(shè)計了差速離心法、重捕法、推理法的科學方法知識。結(jié)果表明不同的生物方法正確率基本達到60%以上，說明學生對生物科學方法理解達到了培養(yǎng)目標要求。生物師范專業(yè)的實驗課程是生物科學專業(yè)(師范類)的特色，這個結(jié)果也說明豐富多彩的實驗課程有利于師范生熟悉良好的科學方法知識。

3.3.7 生物技術(shù)知識 高中生物選修教材與必修教材相比，涉及到生物技術(shù)相關(guān)知識明顯增多。例如植物組織培養(yǎng)技術(shù)，植物精油提取技術(shù)和基因工程技術(shù)等。各個年級關(guān)于植物組織培養(yǎng)的正確率依次為24.8%(大一)、30.3%(大二)、32.7%(大三)、41%(大四)，而植物精油提取技術(shù)的正確率為11.9%、27.7%、27.3%、29.7%.從問卷的調(diào)查結(jié)果可以看出，各個年級對生物技術(shù)的知識正確率明顯偏低，說明學生并沒有完全掌握課程大綱要求的實驗技術(shù)。這可能因為師范生動手操作機會少，課程實驗參與度低，沒有認真準備相關(guān)的知識。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

本項目以湖北師范大學生物科學專業(yè)師范生為對象展開調(diào)查，由上述分析可知，生物師范生在七類本體性知識的答題情況不一樣，師范生在生物基礎(chǔ)知識、生活化知識、生物方法知識、科學史知識得分情況較為良好，說明基本能滿足高中生物教師需要，而生物的前沿知識、生物技術(shù)知識、生物實驗知識得分并不理想，不能滿足高中教師的知識需求。筆者認為，生物師范生的專業(yè)知識學習狀況與學院制定的人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、教師的教學質(zhì)量和學生自身的努力等諸多因素都密切相關(guān)。

4.2 建議

在我國，教師教育仍是教師培養(yǎng)的主要渠道，是未來教師成長的重要場所。師范生在校期間專業(yè)課程學習緊密關(guān)系到未來生物教師的專業(yè)化水平。師范生專業(yè)知識的掌握情況和專業(yè)素養(yǎng)也與從教后的教學質(zhì)量密切相關(guān)。因此針對生物師范生專業(yè)知識的學習提出以下幾點建議：

4.2.1 創(chuàng)新個性化培養(yǎng)機制，增強實踐育人能力 目前師范院校開設(shè)的專業(yè)課包括理論課和實驗課，能全面涵蓋高中教材的知識點。在穩(wěn)定和加強基礎(chǔ)型實驗前提下，增加綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型實驗，實現(xiàn)“基礎(chǔ)+綜合+創(chuàng)新實驗一體化”；同時教學與中學學科教學及研究相結(jié)合、與學生的科技創(chuàng)新及科技教育實踐興趣相結(jié)合，構(gòu)建“3×2”實驗教學體系，提升學生實踐能力和創(chuàng)新精神。大力倡導本科生進實驗室培訓和參與院校兩級的科研立項，建立本科生導師制，培養(yǎng)學生的科學研究能力。

4.2.2 優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)，加強專業(yè)教學團隊建設(shè) 高校教師是最先掌握學科研究熱點和了解發(fā)展方向，高素質(zhì)的師資隊伍是培養(yǎng)學生的關(guān)鍵。堅持把生物前沿進展知識融入課堂，將生物與科學、技術(shù)、社會聯(lián)系起來。通過內(nèi)培外引，一方面選派優(yōu)秀骨干教師出國進修或攻讀學位，另一方面引進高層次人才，培養(yǎng)領(lǐng)軍人才和學術(shù)帶頭人，聘請基礎(chǔ)教育的教學名師作為客座教授，拓展校外優(yōu)秀教師資源。堅持教學名師、學術(shù)帶頭人領(lǐng)銜教學團隊，形成了師范生科技創(chuàng)新實踐教育、生物學綜合性探究實驗教學實踐等教學團隊。