閆白洋 王穎 唐夢蕓

摘? ? 要：單元作業(yè)設計是發(fā)展學生生物學核心素養(yǎng)單元教學設計的重要組成部分?；谏飳W核心素養(yǎng)的單元作業(yè)設計策略有分析課程標準和單元內(nèi)容確定單元作業(yè)目標，強調真實情境、實際問題作為測試切入點，由“重知識、技能”向“重能力、素養(yǎng)”測評轉變，強調試題的探究性和試題類型的多樣性等，全方位測評學生生物學核心素養(yǎng)水平。

關鍵詞：生物學;核心素養(yǎng);單元作業(yè)設計;生物工程

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》提出了生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，并明確指出高中生物學科教學要以發(fā)展學生的核心素養(yǎng)為宗旨[1]。生物學核心素養(yǎng)的發(fā)展不是靠幾節(jié)課一蹴而就的，而是一個長期的循序漸進的過程，需要跨課時甚至跨學期、跨年級來實現(xiàn)。因此，需要教師系統(tǒng)化地思考并開展整體性、結構化的單元教學設計。單元作業(yè)設計是單元教學設計中的重要組成部分，單元作業(yè)設計具有系統(tǒng)性、及時反饋性等特點，對發(fā)展學生核心素養(yǎng)有著重要的價值。當前，多數(shù)論文都圍繞著課堂教學中發(fā)展學生核心素養(yǎng)的策略進行了研究，而對核心素養(yǎng)導向下的單元作業(yè)設計研究很少?；诖?，本文以“生物工程”單元為例，探索基于生物學核心素養(yǎng)的高中生物單元作業(yè)設計，為核心素養(yǎng)的評價和發(fā)展提供參考。

一、“生物工程”單元內(nèi)容分析與目標設計

“生物工程”單元的作業(yè)和試卷設計以《普通高中生物學課程標準（2017年版）》和《上海市高中生命科學學科教學基本要求（試驗本）》為依據(jù)。新課程標準將生物學知識分為大概念、重要概念和次位概念。此次案例主要是選擇性必修“生物技術與工程”模塊，涉及的大概念有“概念4 細胞工程通過細胞水平上的操作，獲得有用的生物體或其產(chǎn)品”“概念5 基因工程賦予生物新的遺傳特性”“概念6? 生物技術在造福人類社會的同時也可能會帶來安全與倫理問題”等內(nèi)容。基于此，我們在作業(yè)設計時，以概念4、概念5和概念6為載體，測評學生生命觀念、科學探究、科學思維和社會責任不同水平的行為表現(xiàn)。

生物工程是指人類應用生命科學原理，采用先進的工程技術手段，按照預先設計的藍圖，大規(guī)模地生產(chǎn)人類所需要的物質和產(chǎn)品的技術。本作業(yè)設計以生物工程單元分為6個課時：動植物組織和細胞培養(yǎng)、干細胞技術、細胞融合、細胞核移植、酶工程和基因工程。各課時作業(yè)包括簡答題、選擇題、填空題、判斷題等多種題型。作業(yè)設計的目的是通過情境鍛煉學生將已有的知識和題干信息相結合來解決實際問題，在認知中探索知識的深層含義，從知識本位轉向能力和素養(yǎng)本位，達到知識、情感、素養(yǎng)和能力的綜合提升。各課時作業(yè)之間相輔相成、逐步遞進，對學生認知與能力的要求逐漸提高。前一課時的作業(yè)為后續(xù)課時的學習打下基礎，后一課時會包含前一課時的內(nèi)容?；谏鲜龇治?，結合《普通高中生物課程標準（2017年版）》和《上海市高中生命科學學科教學基本要求（試驗本）》，設計了“生物工程”單元作業(yè)目標，如表1所示。單元作業(yè)目標不宜過多，不僅要有知識技能，而且要有能力和態(tài)度等。

表1? ?“生物工程”單元作業(yè)目標

[單元目標 目標描述 目標維度 1 說出動物組織和細胞培養(yǎng)技術概念、原理和所需條件 知道 2 列舉動物組織和細胞培養(yǎng)技術在實際生產(chǎn)生活中的應用 知道 3 解釋干細胞的概念、類型 理解 4 列舉干細胞的應用及應用前景 理解 5 概述植物細胞融合的原理及過程 理解 6 概述單克隆抗體概念、生產(chǎn)過程及應用價值 理解 7 說出細胞核移植概念、所用工具及原理 知道 8 說出細胞核移植的過程 知道 9 說出酶生產(chǎn)、分離提純的流程及應用 知道 10 概述酶固定技術方法及應用 理解 11 說明基因工程的原理及其基本過程 理解 12 列舉轉基因技術的應用 知道 13 認識生物工程技術安全性 態(tài)度 14 初步學會搜集、處理信息和獲取新知識的能力，歸納與概括、演繹與推理能力 能力 ]

二、作業(yè)試題以真實情境、實際問題作為測試切入點

基于生物學核心素養(yǎng)的命題融入了真實、有意義的測試情境，讓學生在情境中表現(xiàn)自己的真實水平，情境越真實越能反映學生的核心素養(yǎng)水平。將生物學概念運用到情境中去，在一定的情境中解決問題是核心素養(yǎng)測評的重要特征之一。為了測評學生的生物學核心素養(yǎng)，在基于核心素養(yǎng)的命題中，提供給學生必要的引導材料，如以數(shù)據(jù)、圖表等作為題目的情境，考察學生對知識的分析、理解和應用的能力。注重情境的試題編制不僅可以引導學生從生物學的維度觀察社會生產(chǎn)、生活，還可以培養(yǎng)學生運用生物學概念解決實際問題的能力，激發(fā)學生的好奇心與求知欲，使學生認識到生物學對人類社會生活的重要性，增強他們適應社會、終生學習的能力。

例如：2017年11月27日，世界上首只體細胞克隆猴“中中”在中國科學院神經(jīng)科學研究所、腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心的非人靈長類平臺誕生;12月5日第二只克隆猴“華華”誕生，正式宣布我國在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細胞克隆，據(jù)下圖思考克隆猴的產(chǎn)生過程。

（1）克隆猴“華華”的誕生證明了什么？依次使用的技術有哪些？

（2）克隆猴“中中”“華華”的誕生正式宣布我國在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細胞克隆，闡明克隆對人類發(fā)展的利與弊。

（3）設計問卷調查人們對克隆技術的了解情況，以及對克隆技術的態(tài)度。

在此作業(yè)試題中，情境選擇2017年底真實的新聞事件。此事件與生物學課程中的細胞核移植內(nèi)容密切相關，而且是我國首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細胞克隆。通過情境和問題的解答，可以引導學生對克隆技術過程的深入理解，增加民族自豪感?？梢砸龑W生在面對克隆技術的利與弊中，通過邏輯推理闡明個人立場，在設計問卷調查的過程中，培養(yǎng)學生的科學探究能力。

三、作業(yè)試題由“重知識、技能”向“重能力、素養(yǎng)”測評轉變。

素養(yǎng)是學生將所學知識遺忘后剩余的東西，而測評學生學習后遺留的東西需要依靠以素養(yǎng)立意而不是傳統(tǒng)的以知識立意的試題來測評，生物學知識僅作為測評素養(yǎng)的載體。核心素養(yǎng)立意的試題編制弱化學生對知識的機械記憶，強化學生靈活運用知識、技能解決實際問題的能力。因此，試題的設問以生物學核心素養(yǎng)為指向，依據(jù)生物學核心素養(yǎng)的評價框架，直接測評學生具備生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的水平。并要關注核心素養(yǎng)的區(qū)分度，設問的層次漸進性，保持由易到難的梯度， 從而使不同素養(yǎng)水平的學生能獲得有區(qū)分度的成績。除此之外，針對核心素養(yǎng)的測評增加了答案的開放性，答案根據(jù)核心素養(yǎng)劃分的表現(xiàn)水平制定，可以更加客觀地反映學生的核心素養(yǎng)水平。

例如：近日，一則關于“中國富豪為年輕30歲，花費400萬”的消息在各大網(wǎng)絡平臺上引起熱議。四位中國客人遠赴烏克蘭，在一家號稱全球唯一可以注射胚胎干細胞治療的診所開啟他們的續(xù)命計劃，據(jù)說這個計劃是花400萬打幾針液體胚胎干細胞，就可以年輕30歲，這種治療方式開銷巨大，一針將近60萬。胚胎干細胞治療真有那么神奇嗎？

（1）胚胎干細胞的功能是（? ?）

A.具有全能性? ? ? ?B.可以去分化

C.無限增殖? ? ? ? ? ? ? D.可以逆轉錄

（2）注射胚胎干細胞在醫(yī)學上的確能治療多種疾病，但真如報道中所說的可以年輕續(xù)命嗎？通過查閱資料，說出你的看法和理由。

（3）雖然人胚胎干細胞研究具有巨大的應用前景，但胚胎干細胞大多取自人工流產(chǎn)的早期胚胎或是體外受精中剩余的胚胎，早期胚胎究竟算不算生命，因此胚胎干細胞研究在國際上引起了很大的爭議。目前對于這個問題的回答，隨著不同宗教、文化背景和對生命的不同看法而有所不同。那么，我們應該怎樣看待用于治療的胚胎干細胞研究？

此作業(yè)試題圍繞著注射胚胎干細胞年輕30歲的社會熱點，讓學生能夠關注并參與社會熱點中的生物學議題的討論。問題設計由易到難，循序漸進，在討論時，學生必須明確胚胎干細胞的生物學概念，并采用適當?shù)目茖W思維方法揭示胚胎干細胞的結構和功能特點，從而辨別并揭穿偽科學。

四、強調試題的探究性，測評學生的科學思維與科學探究水平

試題的探究性是側重設計學生通過科學思維或科學探究才能解決的真實問題。學生通過探究解決問題的過程，既需要運用生物學知識和技能，要用到歸納綜合、推理演繹、模型與建模等科學思維，也要經(jīng)歷生物科學探究過程。強調題目的探究性對測評學生科學思維和科學探究水平來說至關重要。因此，在題目設計時，命制一些學生在平時學習中未接觸過的材料試題，包括科學發(fā)展史中的某些素材、探究性問題的情境等。學生通過閱讀、理解、分析試題所提供的信息或情境，結合生物學基礎知識和基本技能，模擬科學研究方法，提出問題與假設，設計實驗方案，分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結論，解釋或評價生命現(xiàn)象、預測發(fā)展趨勢等問題。讓學生沿著科學家進行科學研究的思維過程去解答問題，從中感悟科學精神，學習科學方法，進行測評學生的科學探究能力、科學思想和科學態(tài)度。

例如：癌細胞是一種變異的細胞，與正常細胞不同，有無限增殖、可轉化和易轉移三大特點，能夠無限增殖并破壞正常的細胞組織?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)某裝修涂料中有甲、乙兩種化學物質，可能會導致細胞癌變。如何利用動物細胞培養(yǎng)技術設計實驗鑒定并比較甲、乙物質的致癌作用的強弱呢？

[實驗材料]：小白鼠細胞。

[藥品用具]：胰蛋白酶液、動物細胞培養(yǎng)液、動物細胞固定液、適宜濃度的龍膽紫溶液、滴管、培養(yǎng)皿、剪刀、錐形瓶、細胞培養(yǎng)箱、載玻片、蓋玻片、光學顯微鏡、小白鼠正常體細胞有絲分裂高倍顯微鏡照片、裝修材料甲、乙物質。

[實驗步驟]：制備細胞懸液：把小白鼠胚胎放在培養(yǎng)皿中剪碎，轉入錐形瓶中，加入胰蛋白酶液處理，使胚胎組織離散成單個細胞，再加入動物細胞培養(yǎng)液，制成細胞懸液。取A、B、C三個潔凈的培養(yǎng)瓶，分別加入等量的細胞懸液。

（1）寫出A、B、C三個培養(yǎng)瓶的實驗變量處理。

[實驗結果]

（2）查閱文獻發(fā)現(xiàn)甲、乙物質會導致分裂細胞染色體畸變，從而引起細胞癌變。如何比較甲、乙物質的致癌作用強弱，寫出相應的實驗過程。

（3）動物細胞培養(yǎng)技術除了研究化學物質的致癌作用外，在實際生產(chǎn)生活中還有哪些用途，請列舉例子。

該作業(yè)試題主要是培養(yǎng)學生的科學探究能力，要求學生在完成作業(yè)時，能夠基于給定的條件，設計并實施探究實驗方案或工程學實踐方案，用多種方法如實記錄和分析實驗結果。并且要求學生關注生物學技術在日常生活中的應用。

五、 創(chuàng)新試題類型，全方位測評學生生物學核心素養(yǎng)水平

試題類型的創(chuàng)新對全方位測評學生的核心素養(yǎng)水平至關重要。目前生物學試題多以單選題、填空題為主。生物學核心素養(yǎng)要求用生命觀念和科學思維來解釋與分析社會、生產(chǎn)和生活中所遇到的生物學問題，用科學探究的方式來解決這些問題，正確分析自己所需要承擔的社會責任并勇于實踐。單選題和填空題等碎片化的知識與能力測評形式限制了學生思維水平的發(fā)揮，也無法真實準確地測評學生的核心素養(yǎng)水平。因此，在命題中可以增加多選題和論述題等表現(xiàn)形式，內(nèi)容上可以增加推演型、開發(fā)型、開放型等試題，讓學生充分地表達自己的思維狀況和邏輯推理水平，進而測評學生核心素養(yǎng)水平。

例如：蘇云金芽孢桿菌生長到一定階段，會釋放出芽孢和伴孢晶體，當昆蟲吞食伴孢晶體后，能使小腸上皮細胞萎縮退化，導致昆蟲死亡。科學家如何利用基因工程技術，使棉花也能具有這種抗蟲性呢？

（1）以抗蟲棉花為例，闡明利用基因工程技術生產(chǎn)抗蟲棉花的流程，并寫出在此過程中所利用的工具酶? ? ? ? ?、? ? ? ? ? 。

（2）利用基因工程的方法生產(chǎn)抗蟲棉花植株，成功的標志是? ? ? ? ? ? ? 。（多選）

A.棉花植株葉肉細胞中有抗蟲基因

B.棉花植株葉肉中有抗蟲基因的mRNA

C.棉花植株葉肉中有抗蟲蛋白質

D.棉花植物葉片蟲洞數(shù)目遠遠少于普通棉花植物葉片

（3）舉例說明基因工程技術在人類生活中的應用有哪些？

（4）大面積種植抗蟲棉對該地區(qū)生態(tài)平衡會造成怎樣的影響？

該作業(yè)試題圍繞基因工程主題設計，有多種題型，如填空題、選擇題、論述題、開放性題目等。不同題型考查不同的核心素養(yǎng)類型，題型的多樣化可以多方面地培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，讓學生充分地去思考、表達。

在核心素養(yǎng)理念的指導下，高中生物單元教學設計受到學生、教師、家長乃至社會的普遍重視。單元作業(yè)設計是高中生物教學中的一個必不可少的環(huán)節(jié)，是學生知識鞏固和能力素養(yǎng)提升的重要途徑，教師在單元作業(yè)設計的過程中滲透對學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得尤為重要。但是，當前單元作業(yè)設計相關研究較少，還需要不斷地去探索。

參考文獻：

[1]劉恩山，劉晟.核心素養(yǎng)作引領，注重實踐少而精——《普通高中生物學課程標準》修訂思路與特色[J].生物學通報，2017，52（8）：8-11.