周初霞

(浙江省教育廳教研室 杭州 310012)

1 進行單元教學(xué)設(shè)計的現(xiàn)實意義

《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版)》中明確指出： 學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。核心素養(yǎng)強調(diào)知識、能力、情感態(tài)度價值觀的有機統(tǒng)一?！昂诵乃仞B(yǎng)”不是直接由教師教出來的，而是在問題情境中借助問題解決的實踐培育起來的[1]。素養(yǎng)需要知識，但并不是知識越多素養(yǎng)越高。如何發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是當前高中生物學(xué)教學(xué)的關(guān)切。指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計是以育人為本的教學(xué)設(shè)計，著眼點需要從“教師的教”轉(zhuǎn)變成“學(xué)生的學(xué)”，從學(xué)科教學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)W科教育。指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教應(yīng)該為怎樣的學(xué)而教？從學(xué)習(xí)的時間維度來考慮應(yīng)該為長效學(xué)習(xí)而教；從學(xué)習(xí)的縱深維度來考慮應(yīng)該為深度學(xué)習(xí)而教；從學(xué)習(xí)的成果維度來考慮應(yīng)該為知識的創(chuàng)造性而教。指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計要超越課例設(shè)計，開發(fā)促進核心素養(yǎng)發(fā)展的單元教學(xué)設(shè)計。單元教學(xué)設(shè)計是一種介于課程規(guī)劃與課時教學(xué)設(shè)計之間的中觀層面的教學(xué)設(shè)計[2]。單元教學(xué)設(shè)計有助于教師突破“只見樹木不見森林”的課時思維，轉(zhuǎn)變教師只注重零散知識點落實的傳統(tǒng)課堂教學(xué)理念，幫助教師從“長時段”整體籌劃學(xué)科教學(xué)，注重學(xué)科整體組織化、結(jié)構(gòu)化知識的建構(gòu)。單元教學(xué)設(shè)計有利于培育學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，契合了學(xué)科核心素養(yǎng)的形成不是一蹴而就的，需要一個較長的過程才能形成這一特點。因此，生物學(xué)教學(xué)中要做好系統(tǒng)的課程教學(xué)規(guī)劃，在傳統(tǒng)課時教學(xué)設(shè)計之前要做好整體單元教學(xué)設(shè)計。

2 單元教學(xué)設(shè)計的主題和內(nèi)容要素

2.1 以重要概念為主題進行單元教學(xué)設(shè)計 高中生物學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計應(yīng)以什么為主題？“內(nèi)容聚焦大概念”是高中生物學(xué)課程的基本理念之一，在大概念的基礎(chǔ)上再概括、提煉出生物學(xué)獨特的核心素養(yǎng)——生命觀念，同時在學(xué)生主動學(xué)習(xí)的過程中發(fā)展科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，生物學(xué)教學(xué)整體教學(xué)設(shè)計時要著重考慮生物學(xué)大概念的建構(gòu)。大概念是在若干重要概念的基礎(chǔ)上形成的，重要概念又是在次位概念的基礎(chǔ)上形成，次位概念則是基于若干生物學(xué)事實性知識而形成的。基于此，筆者嘗試以重要概念為主題進行整體教學(xué)設(shè)計。

2.2 單元教學(xué)設(shè)計中需要研究的主要教學(xué)要素 單元教學(xué)設(shè)計要研究指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元學(xué)習(xí)目標、“情境—問題—活動”為主線的單元教學(xué)藍圖和學(xué)科素養(yǎng)達成為導(dǎo)向的單元教學(xué)評價等要素。單元教學(xué)設(shè)計框架如圖1所示。

圖1 單元教學(xué)設(shè)計框架

2.2.1 確定指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元學(xué)習(xí)目標 教師要深入研讀《普通高中生物學(xué)課程標準》。課程標準在呈現(xiàn)方式上有了階梯式的躍升，在課程目標、內(nèi)容要求、教學(xué)建議和學(xué)業(yè)質(zhì)量等方面都有了更為詳盡的要求，對教師把握教學(xué)要點有直接的幫助[3]。首先從課程層面理解生物學(xué)學(xué)科觀點、大概念，并分析大概念間的關(guān)系，大概念與生命觀念之間的關(guān)聯(lián)性；其次從模塊層面分析課程知識結(jié)構(gòu)，列出模塊體現(xiàn)的學(xué)科觀點與大概念；再次以重要概念為單位從單元層面來區(qū)分事實和概念，厘清單元重要概念的建構(gòu)需要基于哪些次位概念的學(xué)習(xí)，單元重要概念與其他重要概念之間有何內(nèi)在邏輯關(guān)系，單元重要概念對大概念形成有什么支撐作用等，并建構(gòu)概念圖。同時，結(jié)合分析學(xué)習(xí)者的已有知識背景和學(xué)習(xí)能力等教學(xué)實情，確立單元學(xué)習(xí)目標。單元學(xué)習(xí)目標的確定要指向?qū)W科核心素養(yǎng)的達成，目標的表述應(yīng)是明確的、具體的、可以觀察和測量的[4]。

2.2.2 設(shè)計“情境—問題—活動”為主線的單元教學(xué)藍圖 單元教學(xué)設(shè)計要以“情境—問題—活動”為主線來開展教學(xué)活動，幫助學(xué)生在深度學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。首先，創(chuàng)設(shè)以能夠支撐整個單元的、整合性的真實生物學(xué)情境。學(xué)科知識本來就產(chǎn)生于某種特定的情境中，而脫離了特定的情境，學(xué)科知識就會僵化，缺乏生命力[2]。通過創(chuàng)設(shè)真實的生物學(xué)情境，將學(xué)科要解決的問題信息蘊含在特定的情境中，讓學(xué)生通過對情境中的相關(guān)信息進行積極的感知和理解來學(xué)習(xí)學(xué)科知識。這樣可幫助學(xué)生經(jīng)歷生物學(xué)知識產(chǎn)生的過程，讓學(xué)生明白為什么提出這一生物學(xué)概念，從而在習(xí)得生物學(xué)知識的同時形成生物學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。然后，基于情境提出核心問題(或任務(wù))，呈現(xiàn)系統(tǒng)化、多樣化的學(xué)習(xí)材料；進一步設(shè)計系統(tǒng)、有層次的子問題(或子任務(wù))。最后，根據(jù)學(xué)習(xí)材料和子問題開展有目的的、有方向的自主、合作、探究等主動學(xué)習(xí)活動；并呈現(xiàn)探究等學(xué)習(xí)成果，初步回答上課初始所提出的核心問題。學(xué)習(xí)活動旨在發(fā)展學(xué)生的特定素養(yǎng)和認識方式，因而學(xué)習(xí)活動的設(shè)計應(yīng)以達成學(xué)習(xí)目標為宗旨。同時，學(xué)習(xí)活動的設(shè)計應(yīng)該具有連續(xù)性、進階性和內(nèi)部邏輯性。

2.2.3 落實“教—學(xué)—評”一致的單元評價目標 教學(xué)設(shè)計是以有目的的學(xué)習(xí)而不是“偶然”學(xué)習(xí)為目的。這意味著最終的目標與預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果指導(dǎo)著學(xué)習(xí)活動的設(shè)計與選擇[5]。教學(xué)評價是單元教學(xué)設(shè)計的靈魂，是教師了解教學(xué)過程、調(diào)控教和學(xué)的行為、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。單元教學(xué)評價要指向?qū)W科素養(yǎng)的達成，特別要深入研究課標中的學(xué)業(yè)要求、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的不同等級及要求。評價以學(xué)生發(fā)展為本，以生物學(xué)課程內(nèi)容、學(xué)業(yè)質(zhì)量標準為依據(jù)，聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，促進教師的教和學(xué)生的學(xué)[6]。教學(xué)評價要多元化，不僅要注重學(xué)生的結(jié)果性評價，更要注重學(xué)生學(xué)習(xí)的形成性評價。形成性評價旨在學(xué)習(xí)過程中了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，以提高持續(xù)的反饋信息用于幫助教師提高自己的教學(xué)，對于學(xué)生來說是要促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，便于學(xué)生看到自己的長處和弱點，以及需要更加努力的部分[3]。教學(xué)評價要具體、明確，有檢測性；教學(xué)評價目標與學(xué)習(xí)目標之間要具有高度的相關(guān)性，以體現(xiàn)“教—學(xué)—評”一致。教學(xué)評價是教學(xué)過程中各個主體發(fā)現(xiàn)問題、解決問題最終使教學(xué)活動朝著預(yù)期方向發(fā)展的重要方式與手段，評價的核心理念或價值觀應(yīng)該是促進學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展，并以此反思教師自身的教學(xué)及其專業(yè)發(fā)展，即通過及時的反饋來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，而且能有效反轉(zhuǎn)教學(xué)過程以促進和完善教師的教。

3 單元教學(xué)設(shè)計的實踐研究案例

浙江省2018年高中生物學(xué)教學(xué)評比活動中，開展了以重要概念“細胞會經(jīng)歷生長、增殖、分化、衰老和死亡等生命進程”(以下簡稱重要概念a)為主題的單元教學(xué)設(shè)計評比，本案例是在溫州中學(xué)柯建星老師等獲獎選手的案例基礎(chǔ)上修改而成。

3.1 分析單元學(xué)習(xí)內(nèi)容確定單元學(xué)習(xí)目標 細胞在代謝的基礎(chǔ)上，完成增殖、分化、衰老、凋亡等生命過程，進而實現(xiàn)個體的生長、發(fā)育和繁殖?！凹毎ㄟ^分裂增殖”“細胞通過分化產(chǎn)生不同類型的細胞”“細胞凋亡是編程性死亡”等多個次位概念的基礎(chǔ)上形成重要概念a；重要概念a是“細胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實現(xiàn)增殖”這一大概念的重要支撐；重要概念a又是學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)量減半的精細胞或卵細胞”“遺傳信息控制生物性狀”等概念的基礎(chǔ)。這些概念之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 相關(guān)概念之間的關(guān)系

基于上述分析確定本單元學(xué)習(xí)目標： ①通過“模擬有絲分裂過程中染色體行為”活動，學(xué)習(xí)模型與建模的研究方法，并能運用結(jié)構(gòu)與功能觀來解釋有絲分裂過程中遺傳信息在親、子代細胞間的一致性。②通過“制作和觀察根尖細胞有絲分裂簡易裝片”活動，學(xué)會正確使用實驗器材，如實記錄實驗結(jié)果，并依據(jù)實驗結(jié)果構(gòu)建染色體、染色單體、核DNA數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型；嘗試分析影響實驗結(jié)果的原因。③通過對細胞分裂、分化、衰老、凋亡相互關(guān)系的分析和討論，能夠運用穩(wěn)態(tài)與平衡觀、局部與整體觀，解釋癌癥等疾病的發(fā)生原因，深入探討并提出治療癌癥的設(shè)想，認同健康文明的生活方式。④通過搜集有關(guān)細胞研究和應(yīng)用方面的信息并進行交流，學(xué)會運用生物學(xué)原理解釋人口老齡化、癌癥、干細胞研究等社會議題，加深對科學(xué)、技術(shù)、社會相互關(guān)系的認識。

3.2 情境、任務(wù)與活動 播放視頻： 人的一生，從受精卵經(jīng)過胚胎發(fā)育、個體發(fā)育和生長等階段，直至老年，并定格受精卵、嬰兒、青少年、老年等階段的畫面。

提出核心問題：“從生理上來分析，人的一生發(fā)生了哪些變化？在細胞水平上來分析，這些變化是如何實現(xiàn)的？”引導(dǎo)學(xué)生從細胞水平來認識細胞的分裂、分化、衰老、凋亡等生命進程。

3.2.1 任務(wù)1探究細胞通過分裂增殖 情境： 從受精卵到個體的發(fā)育過程中，如何實現(xiàn)細胞數(shù)目的不斷增加？細胞分裂時如何保證染色體的精確均分？

活動1： 嘗試構(gòu)建細胞分裂各時期染色體行為的模型 展示人、果蠅等不同生物的染色體組成圖，引導(dǎo)學(xué)生分析不同生物染色體的數(shù)目和形態(tài)不同；體細胞內(nèi)的染色體成對存在，不同對染色體之間大小、形態(tài)有差異。

學(xué)生小組合作利用毛根建構(gòu)一個細胞中含有2對染色體的模型；建構(gòu)分裂一次后子細胞中的染色體組成模型；建構(gòu)在細胞分裂過程中可能會出現(xiàn)的3個染色體行為變化最具特點的靜態(tài)模型。然后讓學(xué)生觀看細胞進行有絲分裂的真實視頻，并對自己建構(gòu)的模型進行對照，修正模型。

活動2： 制作和觀察根尖細胞有絲分裂臨時裝片 小組合作完成實驗。教師引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析，幫助學(xué)生更深刻地理解有絲分裂各時期特點；并嘗試對影響實驗結(jié)果的因素進行分析、提出改進。

活動3： 構(gòu)建細胞有絲分裂過程中染色體、染色單體、核DNA數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型 通過小組合作，依據(jù)實驗結(jié)果，利用表格法整理有絲分裂各時期相關(guān)數(shù)量變化，并用坐標曲線來表示數(shù)量變化過程。引導(dǎo)學(xué)生比較物理模型和數(shù)學(xué)模型的不同點，感悟數(shù)學(xué)建模的研究方法。

3.2.2 任務(wù)2討論細胞通過分化產(chǎn)生不同類型的細胞 情境： 播放人從受精卵形成到胎兒形成過程的視頻，說明人體內(nèi)有200多種類型的細胞；展示人造血干細胞的分化過程的圖片。

活動1： 根據(jù)視頻和圖片，小組合作討論細胞分裂與分化的相關(guān)問題，嘗試建構(gòu)細胞分化的概念，明確細胞分化與個體發(fā)育的關(guān)系。討論細胞分化異常(如細胞癌變)的成因、預(yù)防和治療等相關(guān)問題，并提出自己的健康生活方式。

活動2： 閱讀美國科學(xué)家斯圖爾德的胡蘿卜組培實驗、蝌蚪腸細胞核移植實驗和培育“多莉”羊等資料，總結(jié)影響細胞全能性表達的可能因素。小組合作提出利用細胞全能性尋求人類移植器官來源的可能途徑。

活動3： 課后查閱人類利用骨髓移植、干細胞技術(shù)等治療白血病的資料，課堂進行交流。

3.2.3 任務(wù)3認同細胞衰老與凋亡是自然的生理過程 情境：展示老年人的圖片，觀察老年人的體貌特征，如皺紋和老年斑等。提出問題： 老年人有哪些生理變化？人體為什么會衰老？

活動1： 估一估——一個人的一生大約有多少天，3千、3萬還是30萬天。畫一畫： 你的同桌80歲時的模樣。小組合作從細胞的成分、結(jié)構(gòu)、功能等對細胞衰老的特征進行分析，歸納出衰老細胞的特征。

活動2： 閱讀細胞凋亡研究科學(xué)史相關(guān)資料。分析人體如何清除衰老細胞，理解細胞凋亡的意義，比較細胞凋亡與細胞壞死的區(qū)別。

活動3： 播放中央電視臺的關(guān)愛老年癡呆癥的一則公益廣告；展示我國老齡化人口的數(shù)據(jù)。通過角色扮演，討論人口老齡化帶來的問題以及我們的應(yīng)對策略。

3.3 單元評價目標 本單元的評價目標包括： ①在“制作和觀察根尖細胞有絲分裂臨時裝片”活動時，能依據(jù)實驗量規(guī)熟練完成顯微鏡操作、臨時裝片制作等實驗步驟，如實記錄實驗結(jié)果和分析實驗結(jié)果，并能自行調(diào)整、設(shè)計實驗改進方案。需要具備科學(xué)探究的四級水平。②在學(xué)習(xí)“細胞的生命進程”時，能用模型、概念圖來解釋生命進程中發(fā)生的規(guī)律性變化，并對自己的現(xiàn)實生活問題作出決策。需要具備科學(xué)思維的四級水平。③在學(xué)完“細胞的生命進程”后，能初步運用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀解釋有關(guān)生命現(xiàn)象，比較不同生命現(xiàn)象特征之間的差異。需要具備生命觀念的四級水平。④在學(xué)完“細胞的生命進程”后，能通過文獻調(diào)查、訪談等方法，針對本地的癌癥、人口老齡化、生物技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用等社會熱點問題進行討論，提出自己的見解并加以評論，辨別偽科學(xué)、制定并踐行健康生活計劃。需要具備社會責(zé)任的四級水平。

單元整體教學(xué)設(shè)計是一種教學(xué)設(shè)計理念和策略，強調(diào)把一個主題或項目的單元教學(xué)內(nèi)容作為一個整體，實施統(tǒng)一的教學(xué)目標、教學(xué)過程和教學(xué)評價，凸顯了學(xué)科核心素養(yǎng)養(yǎng)成的長期性、滲透性和整體性等特點。單元教學(xué)設(shè)計有利于教師追求學(xué)科教學(xué)目標的有效設(shè)計和持續(xù)落實，而不拘泥于一個課時的內(nèi)容來落實學(xué)科核心素養(yǎng)；有利于教師在具體單元中更好地確定該單元最有育人價值的教學(xué)目標，以教學(xué)情境、問題和活動為載體，為高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的最終達成打下堅實的基礎(chǔ)。因此，單元整體教學(xué)設(shè)計是學(xué)科核心素養(yǎng)有效落實的重要手段，值得進一步在教學(xué)實踐中深入研究。