基于真實情境提升問題解決能力的初中生物復(fù)習(xí)課——以“被子植物一生”UbD單元教學(xué)設(shè)計為例

王 璐徐 揚

（1.北京市第一七一中學(xué) 北京 100013）

（2.北京教育學(xué)院數(shù)學(xué)與科學(xué)教育學(xué)院 北京 100120）

近年來，隨著生物學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展，教學(xué)要求學(xué)生不僅能夠?qū)τ诤唵蔚那榫尺M行識別和辨認，同時也要求學(xué)生能夠在更為復(fù)雜的情境中綜合地運用和判斷，最終解決實際問題。這一系列的教學(xué)變化使得現(xiàn)代生物學(xué)教學(xué)不再局限于傳統(tǒng)的單一知識維度，而是希望學(xué)生能夠通過真實情境的搭建，將教師傳遞的知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生未來解決問題的能力，提升學(xué)生整體的學(xué)科核心素養(yǎng)。

當(dāng)前，國內(nèi)外對于真實情境教學(xué)方面的研究普遍聚焦于理論層面，缺乏一線教師對于教學(xué)活動中復(fù)雜情境的實踐應(yīng)用。筆者依據(jù)以學(xué)生理解為前提的UbD逆向教學(xué)設(shè)計理論，以玉米的一生為真實情境，將人教版教材七年級上冊“種子植物”“種子的萌發(fā)”“開花和結(jié)果”的內(nèi)容串連，設(shè)計了“被子植物一生”的復(fù)習(xí)課，研究了如何通過創(chuàng)設(shè)真實的情境和教學(xué)活動來提升學(xué)生的問題解決能力。

1 UbD教學(xué)理論下的初三生物復(fù)習(xí)課單元教學(xué)設(shè)計的模式

UbD逆向教學(xué)設(shè)計理論是由美國課程教育專家格蘭·特威金斯和杰·麥克泰所提出的教學(xué)設(shè)計框架。該教學(xué)理論以明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)為起點，以促進學(xué)生有意義的學(xué)習(xí)為宗旨，強調(diào)了教學(xué)評價設(shè)計要優(yōu)先于課程設(shè)計和教學(xué)活動展示。因此，在UbD逆向教學(xué)設(shè)計理論的體系下，“被子植物一生”的復(fù)習(xí)課整體上遵循了從“目標(biāo)設(shè)定—過程實現(xiàn)—問題解決-評價反饋”的教學(xué)模式，以教學(xué)的最終目標(biāo)來驅(qū)動教師教學(xué)行為的改進。

2 UbD教學(xué)理論下初三生物復(fù)習(xí)課的三個階段

UbD教學(xué)設(shè)計的環(huán)節(jié)可以分為3個階段，下面以“被子植物一生”為例，具體闡述如何通過3個階段中的情境設(shè)置來提升學(xué)生的問題解決能力。

2.1 第一階段：確定預(yù)期結(jié)果

該章節(jié)的復(fù)習(xí)課設(shè)置與新授課存在著較大的差異，主要體現(xiàn)在新授課主要以菜豆和玉米種子、桃花作為情境素材。如果在復(fù)習(xí)課中仍然采用相同的情境搭建，一方面，不利于學(xué)生在不同章節(jié)間的知識鏈接；另一方面，學(xué)生難以提升對于復(fù)雜情境中問題解決能力。課程需要學(xué)生能夠理解“開花和結(jié)果”涉及知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運用。

分析學(xué)生前測的結(jié)果：在基礎(chǔ)知識維度的測試中，有93%的學(xué)生能夠回答正確，但將相同的知識維度放置于新情境的測試中，僅有61%的學(xué)生能夠回答正確。

基礎(chǔ)知識小測（節(jié)選）：

果實是由圖1中的［ ］發(fā)育而成的。

圖1 種子植物的繁殖

新情境小測（節(jié)選）：

棉花是重要的紡織原材料。“棉花”并不是花，而是棉桃成熟開裂后綻出的棉纖維（圖2、3）。棉桃是由花的_______（結(jié)構(gòu)名稱）發(fā)育而成的。

圖2 棉桃

圖3 棉花種子

由此可見，學(xué)生雖然具備了基本的知識儲備，但是卻缺乏知識內(nèi)容與真實情境下的有效鏈接，問題解決能力仍然處于較低的水平。因此，問題解決能力的提升仍然是初三復(fù)習(xí)課亟待解決的問題。該課程的設(shè)計旨在通過完整性、連貫性的“玉米”情境，幫助學(xué)生建立知識間的聯(lián)系，加深知識的內(nèi)化，形成在復(fù)雜情境中的問題解決能力。

首先，教師要確定預(yù)期結(jié)果，即明確學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要達到的目標(biāo)，包括學(xué)生對于可遷移學(xué)科大概念的理解。“被子植物一生”的復(fù)習(xí)課貫穿了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀念，要求學(xué)生形成綠色開花植物的生命周期，包括種子萌發(fā)、生長、開花、結(jié)果與死亡等階段等重要概念的認識。

其次，轉(zhuǎn)化為復(fù)習(xí)課的具體教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生能夠完成以下目標(biāo)任務(wù)：說出玉米種子的結(jié)構(gòu)及功能；描述玉米種子萌發(fā)的過程；概述玉米開花和結(jié)果的過程；運用玉米開花、結(jié)果的知識，解釋實際生產(chǎn)生活中的缺粒現(xiàn)象，解決實際生產(chǎn)中的問題；建構(gòu)被子植物一生的知識網(wǎng)絡(luò)。教師要幫助學(xué)生完成預(yù)期的理解，使學(xué)生獲得重要的學(xué)科知識和技能，最終轉(zhuǎn)化為支撐學(xué)生終身發(fā)展的能力。

2.2 第二階段：確定合適的評估證據(jù)

評估作為UbD逆向教學(xué)設(shè)計的重要階段，一方面可以有效反饋實際的教學(xué)效果，另一方面，評估也是落實教學(xué)目標(biāo)的具體策略。區(qū)別于以往的過程性評價或結(jié)果性評價，UbD逆向教學(xué)設(shè)計的評估證據(jù)是通過學(xué)生在課堂上的實際表現(xiàn)來實現(xiàn)的，便于動態(tài)調(diào)整教師的教學(xué)策略，依據(jù)本課程目標(biāo)的設(shè)定，本章節(jié)設(shè)計了“立體玉米粒結(jié)構(gòu)的再認”“觀察玉米果穗推測到雌花序結(jié)構(gòu)”“玉米果穗形成”等一系列的過程性評價量表，輔助教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。下面以其中“花期不遇導(dǎo)致玉米果穗不同部位缺?！睘槔?，呈現(xiàn)過程性評估的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。

2.2.1 過程性評估過程

依據(jù)前期教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定，分別從教師和學(xué)生的不同視角（表1），設(shè)計了自評、互評和師評的3個評估維度。教師要注意依據(jù)學(xué)生在課堂中的實際表現(xiàn)，動態(tài)地調(diào)整課程的教學(xué)內(nèi)容、順序和引導(dǎo)方式，幫助學(xué)生理解該部分不同知識范疇對于新情境中問題解決的作用。

表1 花期不遇導(dǎo)致玉米果穗不同部位缺粒的過程性評估量表

2.2.2 結(jié)果性評估過程

課后，教師采用了新情境下解決問題的后測和訪談相結(jié)合的方式進行評價和反饋。后測以落花生為新情境，依據(jù)前期課程設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)，重點考查如下問題解決能力：首先，根據(jù)開花結(jié)果的過程和題中圖片，推測地下結(jié)莢是花生的果實；其次，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分析出黑暗是促使花生結(jié)莢的最重要因素；此外，根據(jù)題干提供的信息和圖片，分析出子房柄的位置，并結(jié)合黑暗是促進結(jié)莢的最重要因素，推測出位置越低的花，越早被推入土中，結(jié)莢級數(shù)越高。

復(fù)雜真實情境“落花生”的結(jié)果性評價設(shè)計（節(jié)選）：

1.“地下結(jié)莢”是指花生的____（器官）在土壤中發(fā)育成熟。花生入地結(jié)莢過程如圖4所示。花生在地上開花、傳粉、受精后，子房柄內(nèi)的分生組織進行細胞分裂，子房柄向地生長，將位于其頂端的子房推入土中。

圖4 花生入地結(jié)莢過程圖

2.為分析花生入地才能結(jié)莢的原因，設(shè)計如下實驗，共分6組（采取不同處理方式，如圖5所示）：待子房柄為3～5 cm尚未入土?xí)r，將子房插入玻璃管中，觀察花生結(jié)莢情況（結(jié)莢級數(shù)代表子房發(fā)育程度）。條件是_______________________促使花生結(jié)莢最重要因素。

圖5 實驗結(jié)果示意圖

3.研究發(fā)現(xiàn)，花著生位置的高低會影響花生結(jié)莢級數(shù)。請結(jié)合實驗結(jié)果推測，位置___（“高”或“低”）的花，結(jié)莢級數(shù)更高。

依據(jù)后測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果：有83%的學(xué)生能夠通過對于材料的分析、推測正確的結(jié)論，12%的學(xué)生對于第三問中綜合性較強問題的推測存在錯誤，5%的學(xué)生第二、三問推測錯誤。后測的真實情景更復(fù)雜、綜合性更強，與前測的結(jié)果（新情境只有61%的學(xué)生分析正確）相比，學(xué)生在真實情境下的問題解決能力有了明顯的提升。

此外，該評估過程還需要其他的輔助性證據(jù)加以支撐，本課例研究結(jié)合了學(xué)生課后的訪談記錄加以輔助分析，以此獲得更為準確和全面的評估結(jié)果。在訪談反饋中，學(xué)生普遍認為與傳統(tǒng)課堂相比，一方面，情境貫穿課堂更有代入感，真實情境比書上片段式的情境更生動有趣，易于理解；另一方面，在教師的問題引導(dǎo)下，學(xué)生有強烈的興趣和主動探索的意愿，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生在真實情境中觀察實物、動手操作，把抽象的知識和真實情境建立聯(lián)系，加深了對知識的理解。學(xué)生普遍反饋在新情境中知識調(diào)取、推測、建立知識間聯(lián)系、分析能力等方面都有了較大的提高。

2.3 第三階段：設(shè)計真實情境下的學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)環(huán)節(jié)

本教學(xué)案例以學(xué)生熟悉的玉米作為真實情景設(shè)計學(xué)習(xí)體驗，教學(xué)環(huán)節(jié)如圖6所示。在日常生活中，學(xué)生對玉米的種子和果穗比較熟悉，而中間的生長、發(fā)育、繁殖過程較為陌生，因此教師創(chuàng)設(shè)了3個簡單逐層推進和深入的真實情境，使學(xué)生不斷地運用已有知識解決問題，實踐在真實情境1-3中的再認、判斷、推測、分析問題和解釋原因的全過程。

圖6 “玉米的一生”復(fù)習(xí)課的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

在后期復(fù)雜真實情境的設(shè)置中，學(xué)生根據(jù)實驗探究結(jié)果，分析出雌花序柱頭由基部向頂部伸出苞葉，其伸出苞葉的時間與雄花序散粉時間共同決定果穗的結(jié)實部位，同時發(fā)展在新的真實情境下解決問題的能力。最終，學(xué)生以玉米為主線建構(gòu)被子植物一生的知識網(wǎng)絡(luò)，打破原始章節(jié)間的壁壘和新授課不同情境使用的不連續(xù)性，加深了對于重要概念和大概念的理解和內(nèi)化，體現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中生命觀念（結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)）和科學(xué)思維（演繹和推理）在解決問題能力提升中的價值。

3 教學(xué)總結(jié)與反思

本案例選擇了學(xué)生熟悉的真實情境“玉米的一生”貫穿始終，保證了情境設(shè)置的完整性、連貫性和趣味性，幫助學(xué)生搭建了完整的知識結(jié)構(gòu)體系、提升了其問題解決的能力，突出圍繞教學(xué)目標(biāo)中的重難點，層層深入地設(shè)置了玉米真實情境下的系列探究活動。

3.1 真實情境的設(shè)置要動態(tài)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)行為

教師圍繞探究式學(xué)習(xí)所需的可遷移的大概念、重要概念和核心問題，整合課程內(nèi)容，實踐評估的設(shè)計先于教學(xué)的設(shè)計，有的放矢地創(chuàng)設(shè)教學(xué)活動。在教學(xué)中，評估量表可動態(tài)反饋教學(xué)效果，教師可判斷學(xué)生的問題解決達成情況，及時調(diào)整教學(xué)進程，進一步推動學(xué)生問題解決能力的提升。

3.2 真實情境設(shè)置要關(guān)注學(xué)生的實際生活經(jīng)驗

真實情境素材的選擇不僅可以來源于科學(xué)前沿的文獻、科學(xué)史、PISA測試試題等情境的轉(zhuǎn)化，也可來源于學(xué)生日常生活密切相關(guān)的生產(chǎn)實踐或社會熱點。玉米的真實情境來源于生活，激發(fā)了學(xué)生復(fù)習(xí)課的興趣和運用已有知識解決問題的意愿。

3.3 真實情境設(shè)置要基于大單元教學(xué)的設(shè)計理念

教師依據(jù)UbD逆向教學(xué)設(shè)計理論，創(chuàng)設(shè)玉米一生的真實情境，不僅可以使學(xué)生從“生長和繁殖”角度串聯(lián)種子結(jié)構(gòu)、萌發(fā)和生長、開花結(jié)果、花期不遇導(dǎo)致果穗缺粒等內(nèi)容；還可以促進學(xué)生從“物質(zhì)和能量”角度，將種子萌發(fā)條件、根的生長、營養(yǎng)物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸、蒸騰作用、光合作用和呼吸作用等知識串連，建立更為全面、完整的被子植物一生的知識網(wǎng)絡(luò)。