基于問題導向的單元學習過程： 學科核心素養(yǎng)的視角

孟凡龍 崔 鴻 ( 華中師范大學生命科學學院 武漢 430079； 2 揚州大學附屬中學東部分校 揚州 225003)

隨著《普通高中生物學課程標準(2017年版)》(以下簡稱“2017版課標”)的頒布，其倡導的基本理念之一“內容聚焦大概念”要求教師必須提升生物學課堂教學設計的站位，從關注單一的課時教學轉變到單元設計。學習單元由素養(yǎng)目標、課時、情境、任務、知識點等要素組成，并按某種需求和規(guī)范組織起來形成一個有結構的整體[1]。單元學習有利于教師理解學科育人的本質，重視學生能力、品格與觀念的培養(yǎng)。學科核心素養(yǎng)視域下的單元學習更加關注核心知識、關鍵能力、必備品格形成過程的學習，體現內化、順應、平衡的連續(xù)性，凸顯修正、發(fā)展、完善的過程性。

基于問題導向的單元學習過程需要圍繞“聚焦問題”展開，通過模擬真實問題情境，基于對生活、社會的觀察和體驗，設計教學活動，開展學習任務，嘗試基于證據的解釋論證，進而在表達遷移應用中，解決現實中的真實復雜問題(圖1)。例如，以模塊1大概念2中“重要概念2.2細胞的功能絕大多數基于化學反應，這些反應發(fā)生在細胞的特定區(qū)域”(以下簡稱“重要概念a”)為學習單元進行課堂教學時，首先要厘清其包含的次位概念、與其他重要概念之間的聯(lián)系及其所屬大概念的內容框架，依據學習目標梳理知識要點及其內在邏輯，在教學活動中滲透相應的核心素養(yǎng)水平，不同的教學環(huán)節(jié)能夠發(fā)展的核心素養(yǎng)要素有所差別，體現個性與共性的統(tǒng)一[2]。

圖1 基于問題導向的單元學習過程示意圖

1 聚焦問題： 探尋生活與學習的本質內涵

問題是課堂教學的核心，聚焦學生學習需要，以促進學生主動參與、深入探究為前提的問題設置，能促進學生深度思考，讓課堂教學真正成為學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)基地。問題意識是深入理解、把握事物本質的前提，基于問題線索，在知識理解和生活體驗中感悟知識本質，通過獨立思考，加強判斷，多角度、辯證地分析問題，進而做出選擇和決定。

教育教學的根本目的和出發(fā)點應然為生活世界的回歸，其教學意蘊在于確立人本意識和生命意識，重視教學過程中學生的動態(tài)發(fā)展[3]。生活既是教育教學的對象，更是教育教學的目的。

重要概念a中包含4個次位概念，分別涉及了酶、ATP、光合作用、細胞呼吸，以重要概念a為例進行單元學習的設計時要緊密聚焦兩個問題： ①細胞生活在環(huán)境中，在物質和能量上是如何保持相對獨立性的？又是如何與環(huán)境進行物質和能量交換的？②細胞從環(huán)境中獲取的物質和能量，在細胞內會發(fā)生怎樣的轉變？這些轉變?yōu)槭裁床荒茉诩毎獍l(fā)生？在分析以上問題的基礎上將重要概念a分解成四個子任務： ①討論酶催化細胞中化學反應的條件和特點；②解釋ATP作為直接能源物質驅動細胞中的化學反應；③探究植物細胞的光合作用機理及其應用；④探究酵母菌的細胞呼吸方式及其應用。

2 真實情境： 實現問題與情境的有效轉化

“真實情境”是基于現實問題創(chuàng)設以能夠支撐整個單元的整合性的真實生物學情境，通過創(chuàng)設真實的問題情境，將學科要解決的問題信息蘊含在特定的情境中，引導學生進行積極的感知和理解情境中的相關信息，幫助學生經歷生物學知識產生的過程，理解概念提出的背景語境，從而在習得生物學知識的過程中形成學科核心素養(yǎng)。教學情境的形式要多種多樣，如生活、想象、模擬、沖突、科技、實驗、試題等，通過發(fā)現問題和解決問題來發(fā)揮情境的價值，以達到激發(fā)學生思維，發(fā)展學生素養(yǎng)的作用[4]。

針對重要概念a創(chuàng)設情境： 人物扮演——一個葉肉細胞中的有條不紊的忙碌世界。葉肉細胞維持正常生存需要哪些條件？如何提供這些條件？引導學生從細胞水平認識生物催化劑、能源物質、光合作用、細胞呼吸等生理特點?；谒膫€子任務分別創(chuàng)設真實情境： ①開展在土豆片上滴過氧化氫溶液或者將過氧化氫溶液導入盛有新鮮豬肝研磨液的錐形瓶中的小組實驗或演示實驗；②展示大量發(fā)光的螢火蟲，并配以優(yōu)美的唐詩吟誦的視頻；③呈現我國去年的糧食產量和短缺的數據，提出緩解糧食危機的生物學方案；④如何能讓氣球自動鼓起來？播放礦泉水瓶口套一個氣球，30秒后氣球鼓起來的視頻。

3 活動體驗： 踐行有意義學習的重要機制

“活動體驗”是學生全身心投入以學生為主體的主動活動中，參與“探索”“發(fā)現”“經歷”知識形成的過程，是深度體驗的學習過程?；谡鎸嵡榫程岢鰡栴}解決方案，通過呈現多樣化的學習材料和層次化的子問題開展有目的、有方向的自主合作和探究等主動學習活動，在學生積極體驗中形成學習成果，初步建構核心問題的解決框架。學習活動旨在發(fā)展學生的特定素養(yǎng)和認識方式，其設計應具有連續(xù)性、進階性和內部邏輯性。通過“活動體驗”，使得學生有“親身經歷”的機會，用自己的身體、頭腦和心靈去模擬經歷知識的發(fā)生、形成、發(fā)展過程，在學生以全部的思想和精神去感受、體驗和模擬豐富復雜的痛苦或欣喜感覺的過程中，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。

針對四個子任務創(chuàng)造性地開展學生活動： ①引導學生分析實驗成功或失敗的產生原因、實驗機理、優(yōu)化視角。繼續(xù)深入開展實驗探究酶的特性和溫度、pH對酶活性的影響，通過跨欄運動，建構酶的催化實質模型，理解酶在細胞內物質和能量轉變中的作用。②設計實驗探究ATP、葡萄糖和脂肪分別處理螢火蟲個體、完整的發(fā)光器和研磨成粉末的發(fā)光器后的發(fā)光情況。通過剪紙構建ATP的結構模型，并通過資料分析解釋細胞中的ATP在能量貯存和利用中的地位和作用。③基于光合作用的發(fā)現歷程，開展提取和分離綠葉中的色素活動，分析葉綠體結構成分與光合作用的適應性。通過探究影響光合速率的內外因素的活動，理解光合作用中物質和能量轉換的實質及其在生產實踐中的應用；④通過開展探究酵母菌的呼吸方式的活動，嘗試科學設計實驗裝置，剖析細胞結構成分與呼吸作用的統(tǒng)一性。通過分析生產生活中人工控制呼吸速率的應用實例的活動，闡述呼吸作用的過程和場所，及其物質變化和能量轉換的實質。

4 解釋論證： 落實科學探究的核心實踐

解釋和論證是科學探究中的核心實踐，兩者相互協(xié)同、相互補充，既在以建構科學知識為目的的科學探究中承擔了不同功能，又相互協(xié)調，共同組成了科學探究的全貌，體現了科學探究的本質，有助于科學意義的建構。凸顯“解釋—論證”的科學探究具有改變基于邏輯實證主義、固定探究程式、探究結果定向、觀察實驗導向的科學探究等多重現實意義。解釋可以給論證提供對象，對某個解釋的支持者會致力于說服其同伴來理解解釋。同時，論證建立了一個背景，使不確定的解釋變得更加確定，最終被賦予價值[5]。

依托真實的問題情境和學生積極參與的活動體驗，嘗試基于證據地解釋論證重要概念a中的酶的作用特性和影響酶活性的因素、ATP的結構特點和功能特性、光合作用中物質能量轉換的實質和影響光合速率的因素及其生產實踐應用、細胞呼吸的方式和影響呼吸速率的因素及其生產生活應用。不僅要陳述學習的內容，還要展示所學概念的正例、反例和變式，或者對某一過程做出生動形象的說明和行為示范。能夠運用多樣的證據、表征表達自己對所學內容的理解或觀點，并能論證自己或他人的理解或觀點。

5 表達遷移： 構建學習與生活的模擬橋梁

“表達遷移”是基于證據的表達和運用多元表征的重要的學習方法，能將思維外顯化、堅持自己的獨特觀點、批判性吸收他人觀點的意識，并將新學到的知識遷移到生活和工作。養(yǎng)成個性化表達的心智習慣，提供機會讓學習者公開展現他所學的知識，加強反思、討論，辯護自己所學的新知。引導學習者應用新知，并經過主動思考、探索來同化所學新知。

在表達遷移的過程中建立新舊知識間的聯(lián)系，學以致用、有效轉化，同時也會不斷產生新的疑惑，凝練成新的問題，一個新的學習單元也就開始了。針對重要概念a，通過資料分析、小組演講進行表達交流、遷移應用： 初步探索細胞與環(huán)境間的物質與能量的交換特點、結構條件，光合作用和細胞呼吸的過程和本質，闡明它們對細胞、生物體、生物界乃至整個自然界的意義。

課堂教學過程中要有聚焦問題的教學意識，通過創(chuàng)設富含事實觀察、觀念形成、反思行動、實踐證實的真實問題情境，提供真實的思維場景，引導學生獲得事實、產生觀念，進而建立事實、觀念與問題之間的關聯(lián)，這個關聯(lián)是學生反思的結果。在這個過程中，學生能夠發(fā)展思維、形成觀念、孕育價值，學會人際交往的規(guī)則，發(fā)展核心素養(yǎng)。立足單元設計，關注學習歷程，提升核心能力。從學習的本質來講，學習唯有當學習活動產生之時，才有可能成為學習者的一種經驗得以發(fā)展。教育教學要深度探尋學習和發(fā)展的內在機理，要關注課堂教學始末的整體性、目標—過程—評價的一致性，才能推動有意義的學習實踐來發(fā)展個體與復雜情境互動的綜合能力，進而實現核心素養(yǎng)的落地生根。