课题申报书：高中生“科学探究”核心素养发展的理论与实践研究

应众多关注核心素养研究的老师要求，左璜的核心素养研究室公众号将陆续推出研究室指导的部分课题申报书予以分享，供大家借鉴和参考。

本课题已获得全国教育科学“十二五”规划课题立项，申报书内容经湖南省娄底市第五中学张四槐老师授权发布，敬请尊重知识产权。同时，作为其课题的理论指导和第一参与人，也十分期盼着与各位同仁共同探讨和交流“核心素养”的研究与实践落地。欢迎留言！！！

一、核心概念的界定，国内外研究现状述评、选题意义及研究价值

学生核心素养已经成为当前国内外基础教育改革的DNA，围绕学生核心素养，未来的基础教育课程与教学都将迈向深化改革的新阶段。教育部关于《全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》（教基[2014]4号）将“研究制订学生发展核心素养体系，改进学科教学的育人功能”等作为着力推进的关键领域。“中国学生发展核心素养总框架”于2016年9月16日发布，高中学生发展核心素养指标要求及各学科核心素养也据此初步确定。其中，高中生物学科核心素养包括“生命观念”、“理性思维”、“科学探究”和“社会责任”四个方面。基于此背景，学科核心素养的落实与推进将成为新一轮基础教育课程改革成效的重要保障。为此，围绕学科核心素养，展开具体的学科课程与教学研究也将成为重要的课题，意义重大。

究竟应该通过怎样的路径才能确保学科核心素养这一培养目标的实现呢？具体到生物学科来说，现行的2002年颁发的《普通高中生物课程标准》将“倡导探究性学习”作为课程的基本理念，这一重要学习方式是落实和推进学生生物“科学探究”核心素养的重要途径之一。然而，这只是学习方式方法，并没有涉及到学习内容，更没有触及到生物学科的价值追求——创新。基于此，本课题确定通过“生物科技创新活动”来探讨如何提高高中生“科学探究”核心素养的相关理论和实践，包括生物科技创新活动的课程设计、活动组织方式、价值成效等问题。

（一）课题核心概念界定

生物科技创新活动是生物科技创新与实践活动的统称，是指青少年以个人、小组、班级、学校甚至与校外科研机构联合的方式，进行的与生命科学学科相联系的科技活动、研究性学习或综合实践活动等。此处的“创新”是相对于学生现有的认知水平、思维模式提出的有别于常规或常人思路的见解、发明或新描述。生物科技创新活动根本的目的在于培养学生的科学探究素养、创新精神和实践能力。

科学探究：特指高中阶段学生核心素养体系中的生物学核心素养之一,具体指能够发现现实世界中的生命科学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论，在开展不同的工作中，都乐于并善于团队合作。

“核心素养”指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合表现。突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践，具有跨学科、可发展、基础性特征。

本课题指：研究使用用适当的课内课外、校内校外生物科技创新与实践活动促进高中学生进行观察、提问、实验、交流，进而发展“科学探究”核心素养的方法策略和评价体系。

（二）国内外研究现状述评

1. “核心素养”研究成果及述评

（1）“核心素养”概念和学生核心素养框架的研究

国外研究情况：自1997年以来，国际经济合作与发展组织(OECD)、联合国教科文组织(UNESCO)、欧盟(EU)等国际组织先后开展关于核心素养的研究。受其影响，美国、英国、法国、德国、芬兰、日本、新加坡、中国台湾地区等也积极开发核心素养框架。2005年OECD专门发布了《核心素养的界定与遴选：行动纲要》描述：核心素养是对每个人都具有重要意义的素养，并且这些素养是能够发展与维持的。核心素养的内涵为：核心素养是指覆盖多个生活领域的，促进成功的生活和健全的社会的重要素养。” 2006年12月，欧盟通过了关于核心素养的建议案，核心素养包括母语、外语、数学与科学技术素养、信息素养、学习能力、公民与社会素养、创业精神以及艺术素养共计八个领域，每个领域均由知识、技能和态度三个维度构成。2013年2月，联合国教科文组织发布报告《走向终身学习——每位儿童应该学什么》,在基础教育

阶段尤其重视身体健康、社会情绪、文化艺术、文字沟通、学习方法与认知、数字与数学、科学与技术等七个维度的核心素养。2002年美国制订了《“21世纪素养”框架》包括学习与创新技能，信息、媒体与技术技能，生活与职业技能三方面。

国内研究情况：“我国基础教育和高等教育阶段学生核心素养总体框架研究”项目始于2013年5月，项目由北京师范大学牵头，华南师范大学、河南大学、山东师范大学、辽宁师范大学共同承担，成果已公布。认为：核心素养是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合表现；是每一名学生获得成功生活、适应个人终身发展和社会发展都需要的、不可或缺的共同素养；其发展是一个持续终身的过程，可教可学，最初在家庭和学校中培养，随后在一生中不断完善。学生发展核心素养，主要指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。

述评：目前，国内外对核心素养的概念还没有明确的定论，都认为核心素养是所有学生应具有的最关键、最必要的基础素养，核心素养是知识、能力和态度等的综合表现，核心素养可以通过接受教育来形成和发展，学生发展核心素养是一个体系，其作用具有整合性。

综合上述观点，本课题研究中采纳我国核心素养的概念，即“核心素养”指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践，具有跨学科、可发展、基础性特征。

（2）关于如何发展学生“核心素养”的研究

美国力图做到教学设计与课程相匹配，由教师引导转向学生独立应用、说明和解释，发展批判性思维和问题解决能力。台湾和日本都是通过修订课程标准的具体内容设置来体现基于核心素养的课程改革。校长窦桂梅在《基于学生核心素养发展的“１＋Ｘ课程”建构与实施》一文中提出，“以‘主题’统整不同学科、课堂内外的学习内容，尝试将国家十几门课程根据学生身心发展特点及课程学科属性，学习规律，及可以迁移的方法整合为五大领域。”夏雪梅在《基于学生核心素养的学校课程建设：水平划分与干预实例》一文中以学生核心素养与课程的关联一致性作为划分标准，可将当前的学校课程分成六种水平（从无关联的单一课程到有质量的素养课程六个等级）。宋梦晓在《高中生物教学中提高学生生物科学素养的策略研究》（2014年）中依据现用课程标准对倡导探究性学习、渗透科学史、优化实验教学等策略进行了实践研究。

从目前已有的研究来看，学者们大都是从学校课程的设置或课程体系的建设上来探讨如何落实“核心素养”、进行了一些宏观性研究。在具体的教育活动中如何去实施课程体系？实施的效果如何？相关的研究特别少或处于空白。生物科技创新活动与科学探究核心素养发展之间具有相关性，因此，本课题拟将在现有研究的基础上，在“核心素养”理念下，根据高中学生的实际情况和生物教学的学科特点，研究如何通过科技创新活动来发展学生的“科学探究”核心素养，建立有质量的素养课程-——生物科技创新活动课程。

2.国内外生物科技创新活动开展现状研究

（1）国外生物科技创新活动开展现状

西方国家是现代科学的发源地，特别是发达国家，具有悠久而广泛的进行生物科技创新活动的基础。下面介绍几个典型的国家。

美国：在美国，生物科技创新活动通常由教师提出一个大方向，学生在此方向上自由选择调查研究的具体内容，通过调查和实验研究方式来进行学习，一方面使学生获得科学探究能力，另一方面增强学生的科学精神以及社会责任感和综合的社会实践能力。

法国：首先由生物教师2-3人自由组合成指导小组，提出一个涉及生命科学内容的课题，按每周2学时设计一整套活动方案。学生根据自己的兴趣选择教师提供的不同课题方案。强调学生的批判精神、创新能力以及独立分析问题、解决问题的能力。

日本：生物科技活动主要以“综合学习实践”模式进行，是学生利用学过的知识、技能解决实际问题的综合运用课。

（2）国内中学生物科技创新活动开展情况

我国生物科技创新活动属于研究性学习。教育部在《全日制普通高级中学课程计划》中增设了包括研究性学习在内的综合实践活动。教育部于2001年研究制定了《普通高中“研究性学习”实施指南（试行）》。按《普通高中学分制方案》，研究性学习为15学分，占必修学分的12.7%，必修270课时。

马林慧于2006年发表了《上海市青少年生物科技创新与实践活动现状的调查与研究》，其结论为：上海市创新教育和活动处于全国前列。上海市高中生参加生物科技创新与实践活动的比例低；有1/4的生物教师没有特别思考过生物科技活动；受重视程度有待加强。作者提出：加强师生相关理论学习，正确认识生物科技创新与实践活动的重要性；加强上海市普通中学研究性学习与拓展课的开发与实施力度；加强技能培训、完善评价体系等7点建议。

本课题组于2015年对湖南省娄底市10所高中进行研究性学习和生物科技创新活动调查，调查结果显示45%的学生未进行过研究性学习活动，50%的学生表示研究性学习、社会实践活动是由自己在假期自由完成，教师没进行指导。仅有4%的学生进行了简单的生物科技活动，6名学生进行过生物科技创新类的课题研究。原因是高考压力大，没时间进行，教师没有指导和安排。75%的生物教师没有指导生物科技创新活动的意识和能力。

（3）中学生物科技创新活动的竞赛情况及分析

从“全国青少年科技创新大赛”竞赛活动的学科分类来看，共有12个学科，其中有6个学科属于生物学科范畴。纵观历届青少年科技创新大赛的获奖项目，生物类的获奖项目占总项目的比例相当大，如2012年占了40%。对2012年全国青少年科技创新大赛获奖情况进行统计（见下表）:

2012年“第27届全国青少年科技创新大赛”获奖情况统计表（中学组）

课题组分析了省级、市级青少年科技创新大赛的情况，发现生物类参加竞赛项目数、获奖数都超过40%。数据说明生物科技创新活动是中学生生物科技活动的主体，在科技活动中处于主体地位。

综上所述，国外活动课程起步早，普及程度高，教学内容、教学形式科学，效果好，教学资源丰富，成功经验值得借鉴。

我国从2001年课改开始，国家重视研究性学习和青少年科技创新活动。但从调查到的实际情况看：第一，我国的研究性学习、科技创新活动在初高中开展的情况远低于国家的要求，各个地方、各学校发展水平相差大。第二，生物科技创新活动是中学科技教育的主体，适合开展生物类的研究性学习。第三，生物科技创新活动开展率低，不符合国家教育政策要求。第四，生物教师缺乏组织、指导生物科技创新活动的意识和能力。第五，开展生物科技创新的目的一是为科技创新大赛取得成绩；二是为考试服务。活动目的不符合培养创新精神和科学探究素养的目标。如何加强、普及生物科技创新活动是值得研究的重要课题。

（三）选题的意义和研究价值

1．时代意义与价值

《关于深化考试招生制度改革的实施意见》（国发[2014]35号）指出：唯分数论影响学生全面发展，一考定终身使学生学习负担过重。规范高中学生综合素质评价，客观记录学生成长中的突出表现，注重社会责任感、创新精神和实践能力。教育部关于《全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》（教基[2014]4号）、《中国学生发展核心素养》（2016年09月14日）等文件指出：确保实践活动占有一定课时或学分；下一步将以中国学生发展核心素养作为课程设计出发点，针对学生年龄特点，进一步明确各学段、各学科的育人目标和任务，建立基于核心素养发展情况的评价标准，把学习的内容要求和质量要求结合起来，以此推动中国学生发展核心素养的落实。本课题研究生物科技创新活动促进科学探究核心素养发展，研究具体活动对具体素养发展的作用，符合时代和政策要求。

2. 实际意义与价值

受应试教育的影响，综合实践活动、生物研究性学习、生物科技创新活动开展情况在课时、内容、质量方面都低于《课程计划》等文件要求，降低了高中教育质量。在高考改革和全面深化课程改革的今天，特别需要研究在核心素养理念下怎样开展生物科技活动，怎样提高生物科技创新活动的普及率，怎样促进“科学探究”核心素养发展、怎样评价科技创新活动对核心素养发展的作用等，因此本研究具有重大现实价值。为基于核心素养的教学提供范例。

3.理论意义与价值

“科学探究”核心素养怎样评价、怎样培养是研究空白，生物科技创新活动对发展核心素养的作用也是空白，因此研究具体的核心素养的评价指标和培养方法具有理论价值。

二、研究目标、内容、假设与创新

（一）研究目标

本研究以高中学生“科学探究”核心素养培养为目标、以生物科技创新活动为载体，研究生物科技创新活动促进科学探究素养发展的方法体系和评价体系。

（二）研究内容

1.普通高中“生物科技创新活动”课程主题的设计及其理论基础研究；

2.普通高中“生物科技创新活动”组织教学的原则与策略研究；

3.普通高中“生物科技创新活动”促进“科学探究”核心素养发展的主要因素分析；

4.普通高中生“科学探究”核心素养的表现水平及其测评；

5.普通高中生“生物科技创新活动”促进“科学探究”核心素养发展的行动研究。

（三）研究假设

教学论基础：学生本人在学习和生活中遇到的真实的问题，这问题不能从教材或其他简单途径就能解决的，假设将其作为生物科技创新活动的问题。按“做中学”模式，即：（1）产生一个真实的问题，作为思维的刺激物；（2）从事必要的观察，对待这个问题；（3）有条不紊地开展他所想出的解决问题的办法；（4）有机会和需要通过应用或实。通过一系列的“科学探究过程”就可以促进学生发展“科学探究”核心素养发展。

（四）创新之处

1.研究视角、概念创新

目前有关生物科技创新方面的研究，主要是对参加科技创新大赛学生的培训案例的研究。科技创新大赛对创新性的要求为：前人没有解决或没有完全解决的问题，是有别于他人的方法和路线，或是否定或发展了前人的工作。根据此定义，高中生很难找到创新性问题。本课题在全面深化课程改革的背景下，从学生发展“科学探究”核心素养的角度出发，对学生“创新”进行定义：学生本人在学习和生活中遇到的真实的问题，这问题不能从教材或其他简单途径就能解决的，假设将其作为生物科技创新活动的问题，通过复杂的探究寻找答案的过程或获得不同一般的科学答案的过程都叫创新活动。再有对生物科技活动的教育价值关注不够，为创新竞赛而开展创新活动。本研究从创新活动的教育价值、对核心素养发展的角对生物科技创新活动进行系统研究，增强生物科技创新活动的育人功能，研究具有前瞻性，其研究成果对全国高中生物科技活动的开展有较大参考价值。

2.研究内容创新

褚宏启、张咏梅在《我国学生的核心素养及其培育》（2015年）中说：目前就我国而言，有两个核心素养必须被大力强调：一是创新能力，这是我国教育的最大短板，二是民主素养。用关键词“生物科技活动”、“高中生物科技活动”检索十年内的数据，检索到马林慧的《上海市青少年生物科技创新与实践活动现状的调查》等十篇相关文献，从现状、实证、实践、作用等方面研究，不够系统。本研究着眼于核心素养培养、着眼于“创新”，将生物科技创新活动当作课程，研究普遍开展的方法策略。

本研究预期成果：

(1)开发出适合高中生的“生物科技创新活动”的课程体系；

(2)建构出适合高中生的“生物科技创新活动”教学理论与策略体系；

(3)发展出测评高中生“科学探究”核心素养的技术和工具。

三、研究思路、方法、技术路线和实施步骤

（一） 研究思路

调查我国生物科技创新活动开展的客观情况，依据核心素养培养要求，根据杜威的“做中学”理论、建构主义理论、人本主义理论研究生物科技创新活动促进高中生科学探究核心素养发展的方法策略。通过具体案例、采用个案、行动研究、对比分析等方法研究生物科技创新活动对核心素养发展的作用和评价方法，提高生物科技创新活动的有效性。

1. 建构主义理论

建构主义者认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程，而这一过程常常是在社会文化互动中完成的。

核心素养包含认知结构中最基本、关键的要素，这些要素能为进一步学习、发展提供基础。生物科技创新活动为学生主动建构提供了平台和途径。在活动过程中，学生走出“接受教育”模式，开始深度按照接收到的原始信息构建自己的理解、慢慢开始自己的探索。生物科技创新活动为学生提供时空开放、信息资源开放、合作关系开放的环境，学生对某一问题的建构更接近客观。

2. 人本主义学习理论

人本主义的学习理论从全人教育的视角阐释了学习者的成长历程，以发展人性；注重启发学习者的经验和创造潜能，引导其结合认知和经验，肯定自我，进而自我实现。人本主义学习理论重点研究如何为学习者创造一个良好的环境，让其从自己的角度感知世界，发展出对世界的理解，达到自我实现的最高境界。

核心素养是一个有机整体，核心素养也是知识、技能和态度等的综合表现，是知识、能力、态度或价值观等方面的融合，既包括问题解决、探究能力、批判性思维等“认知性素养”，又包括自我管理、组织能力、人际交往等“非认知性素养”。在“应试教育”的背景下，“课时主义”把教学内容碎片化，导致知识点的处理缺乏全局性的掌握。生物科技创新活动是一项综合性的教学，是多种要素的有机结合的活动，符合核心素养倡导的“整合”理念。

（二）研究方法

1.调查研究法（包括访谈、问卷调查和测量）:抽查20所普通高中，分析生物科技创新活动开展情况。测量生物科技创新活动对“科学探究”核心素养的作用。

2.个案研究法：通过对具体的生物科技创新活动案例进行分析研究，以点带面，找出存在的普遍性问题和解决对策。

3.行动研究法：以学生为主体，以学生发展核心素养为核心，围绕研究目标展开教育实践，在实践中总结、修正，在研究中行动，在行动中研究。

（三）技术路线与实施步骤

对本校2005-2016年获省级、国家级青少年科技创新大赛奖的40名学生的发展情况进行调查、对我国生物科技创新活动调研—研究核心素养理论—制定方案—设计并开展生物科技创新活动—-评价活动对促进科学探究核心素养的作用——总结、反思——设计新的、改进的生物科技创新活动——归纳、提升、提炼规律——结题推广

1.准备阶段 ：课题的申报、开题（2016年1月-2016年12月）

①收集资料，成立课题研究小组

②确定课题研究方案，拟定课题实施计划

③收集、整理整理前期研究成果、准备开题

2.研究实施阶段：（2017年1月-2018年6月）

①课题组学习研讨、细化研究项目

②查阅文献资料、梳理整合

③设计调查、访谈问卷，进行调查、访谈

④小结、形成调查报告

⑤设计生物科技创新活动方案并进行与“科学探究”核心素养发展相关性的前期论证。

⑥开展生物科技创新活动实践研究。

⑦以学生发展“科学探究”素养为指标，评估生物科技创新活动

⑧“因地制宜开发生物科技创新活动教学资源”研究。

⑨提高科技创新辅导能力研究。

3.成果总结推广阶段：（2018年7-12月）

①对本课题的研究和各项工作写出全面的总结，向有关部门提交书面材料

②撰写研究报告

③汇编案例集

④编著生物科技创新活动校本教材。

简介

张四槐，湖南省娄底市第五中学老师，担任教研科长和高中生物教学、学生科技创新辅导等工作，是湖南省特级教师、正高级教师、国家级骨干教师、湖育南省首批高中教师高端研修成员、湖南省新课程省级骨干培训专家、湖南省基础教育专家、湖南省教师专业发展委员会常务理事、课改主持人、娄底市生物学科带头人。

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