依托整體主義理論開(kāi)展高中生物單元教學(xué)
——以“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”單元為例

◎ 平 原

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《2020修訂版課標(biāo)》）建議關(guān)注生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成，通過(guò)大概念學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生形成生命觀念，在設(shè)計(jì)和組織單元教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)該圍繞大概念展開(kāi)。［1］生物學(xué)大概念是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用的生物學(xué)知識(shí)，是生物學(xué)核心素養(yǎng)在學(xué)科內(nèi)的錨點(diǎn)，實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)大量相互關(guān)聯(lián)的次位概念和科學(xué)事實(shí)的抽象和概括而形成的生物學(xué)基本觀念，有利于生物學(xué)知識(shí)、思想、技能的遷移應(yīng)用。

為落實(shí)以大概念為中心的學(xué)習(xí)要求，需要精心選擇生物學(xué)大概念或重要概念作為單元教學(xué)主題，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)間的聯(lián)系，從而逐步建構(gòu)大概念，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。因此，如何基于教育學(xué)理論，從學(xué)科大概念的視角，提高單元教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，成為一線教學(xué)中亟須解決的問(wèn)題。

一、整體主義理論的內(nèi)涵

整體原理認(rèn)為，任何系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)只有相互聯(lián)系，形成整體結(jié)構(gòu)，才能發(fā)揮整體的功能。依據(jù)整體原理，通過(guò)知識(shí)在單元內(nèi)部、學(xué)科內(nèi)部以及跨學(xué)科間的整合，注重知識(shí)間的相互聯(lián)系以形成學(xué)科整體結(jié)構(gòu)，可以促成學(xué)生整體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的獲得。［2］在此過(guò)程中，學(xué)生可以通過(guò)在各種知識(shí)與現(xiàn)象之間建立連接關(guān)系，將新知識(shí)整合到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。由此可見(jiàn)，整體主義理論與以大概念為中心的單元教學(xué)在目標(biāo)上有較高的一致性，可以作為單元教學(xué)的有效工具。

依托整體主義教學(xué)理論開(kāi)展的單元教學(xué)，在以大概念或重要概念作為知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系依據(jù)的基礎(chǔ)上，遵循“整體—部分—整體”的基本模式［3］。以大概念或重要概念為單元教學(xué)主題，前一個(gè)整體是指先通過(guò)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，使學(xué)生從整體上對(duì)單元的知識(shí)體系形成模糊了解；部分是指依托情境教學(xué)主線，衍生出的各個(gè)次位概念的學(xué)習(xí)；后一個(gè)整體是指幫助學(xué)生構(gòu)建聯(lián)系緊密的知識(shí)體系（見(jiàn)圖1）。

二、整體主義理論在單元教學(xué)中的實(shí)踐

大概念較為抽象，覆蓋的下位概念數(shù)量較多，難以在一個(gè)學(xué)習(xí)單元中落實(shí)?？梢試@一個(gè)大概念，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，將大概念分解為數(shù)個(gè)重要概念，以一個(gè)重要概念為中心構(gòu)建單元，再通過(guò)數(shù)個(gè)單元共同建構(gòu)大概念。下文以重要概念“細(xì)胞各部分既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”為單元教學(xué)主題，介紹依托整體主義理論開(kāi)展單元教學(xué)的實(shí)踐策略。

（一）研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，梳理知識(shí)聯(lián)系

依據(jù)《2020修訂版課標(biāo)》，重要概念1.2“細(xì)胞各部分既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”是大概念1“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)單位”下的3個(gè)重要概念之一，它包括4個(gè)次位概念，每個(gè)次位概念又包括若干個(gè)科學(xué)事實(shí)（知識(shí)點(diǎn)）。分析教材發(fā)現(xiàn)，該重要概念及其下屬的次位概念均指向滬科版高中《生物學(xué)》必修1“分子與細(xì)胞”第3章“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”。

整體主義理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)間的聯(lián)系，所以梳理單元內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系是搭建單元教學(xué)框架的前提（見(jiàn)圖2）。

（二）分析學(xué)生情況，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)是在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ)上建構(gòu)的。因此，前概念和最近發(fā)展區(qū)是制定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)。通過(guò)初中生物學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)建立了“細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位”的基本認(rèn)識(shí)，并對(duì)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)有了一定了解；通過(guò)高中生物學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生經(jīng)歷了利用高倍鏡觀察細(xì)胞的過(guò)程，學(xué)習(xí)了構(gòu)成細(xì)胞的生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，初步建立了生命的物質(zhì)性的觀念，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)真核細(xì)胞各部分的結(jié)構(gòu)，理解結(jié)構(gòu)與功能觀提供了可能。

基于課程標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)梳理和學(xué)情分析，制定本單元學(xué)習(xí)目標(biāo)如下。

（1）通過(guò)分析質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史，經(jīng)歷演繹推理、模型搭建等過(guò)程，學(xué)習(xí)質(zhì)膜的流動(dòng)鑲嵌模型，理解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，感悟科學(xué)家追求真理的科學(xué)精神，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。（生命觀念、科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）

（2）基于“變形蟲(chóng)切合和核移植”實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論過(guò)程，闡明細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能，認(rèn)同細(xì)胞核是儲(chǔ)存遺傳信息的場(chǎng)所。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）

（3）基于“膠原蛋白的合成和運(yùn)輸”活動(dòng)，開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)，闡明細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的亞顯微結(jié)構(gòu)的功能，構(gòu)建蛋白質(zhì)合成與分泌概念模型，理解細(xì)胞的功能需要各部分分工合作完成。（生命觀念、科學(xué)思維）

（4）閱讀“膠原蛋白與皮膚衰老”資料，進(jìn)行反思性寫(xiě)作，基于“觀察線粒體和細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)”等實(shí)驗(yàn)，感悟細(xì)胞的整體性，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。（生命觀念、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任）

（三）設(shè)置情境主線，擬定評(píng)價(jià)任務(wù)

單純的知識(shí)積累并不一定帶來(lái)素養(yǎng)的形成，需要在單元中引入評(píng)價(jià)任務(wù)。核心素養(yǎng)是內(nèi)在的心理特征，難以直接被觀察到?？赏ㄟ^(guò)將知識(shí)與真實(shí)情境相關(guān)聯(lián)，將核心素養(yǎng)轉(zhuǎn)化為可觀察的外顯行為等方式來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生核心素養(yǎng)的狀態(tài)。評(píng)價(jià)應(yīng)基于單元教學(xué)主題，以單元學(xué)習(xí)目標(biāo)為評(píng)價(jià)目標(biāo)?；谀嫦蚪虒W(xué)設(shè)計(jì)理論，在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)之前，先擬定表現(xiàn)性評(píng)價(jià)任務(wù)，最后再將評(píng)價(jià)任務(wù)嵌入單元規(guī)劃的適宜位置。這樣的評(píng)價(jià)既是評(píng)價(jià)，也是學(xué)習(xí)，將評(píng)價(jià)融入課堂問(wèn)題解決過(guò)程中，使評(píng)價(jià)貫穿單元學(xué)習(xí)始終，符合“教—學(xué)—評(píng)”一致的理念。

單元情境教學(xué)主線可以來(lái)源于科研文獻(xiàn)、科學(xué)史、社會(huì)熱點(diǎn)、生活經(jīng)驗(yàn)等。本單元從科研文獻(xiàn)中提取閱讀材料作為教學(xué)主線［4］，再?gòu)慕虒W(xué)主線衍生出評(píng)價(jià)任務(wù)（見(jiàn)表1），其中單元前的評(píng)價(jià)任務(wù)用于探查學(xué)生前概念和最近發(fā)展區(qū)，單元中的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)用于評(píng)價(jià)現(xiàn)階段學(xué)生核心素養(yǎng)的狀態(tài)，單元后的評(píng)價(jià)用于評(píng)估單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成程度。

其中情境教學(xué)主線設(shè)置為“膠原蛋白與皮膚衰老”：膠原蛋白是哺乳動(dòng)物體內(nèi)含量最多的蛋白質(zhì)。膠原蛋白在皮膚成纖維細(xì)胞內(nèi)合成后，被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞表面或分泌到細(xì)胞外，具有連接表皮細(xì)胞和支撐皮膚結(jié)構(gòu)的功能。隨著年齡的增長(zhǎng)，成纖維細(xì)胞的合成能力下降，使皮膚膠原蛋白流失和空間結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致皮膚彈性下降和皺紋產(chǎn)生。

（四）確定關(guān)鍵問(wèn)題，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)

在單元教學(xué)主題的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題，作為學(xué)生課時(shí)學(xué)習(xí)的中心，驅(qū)動(dòng)單元學(xué)習(xí)的進(jìn)程和方向，確保學(xué)生能通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)逐步發(fā)現(xiàn)大概念。通過(guò)單元知識(shí)體系分析，本單元包括質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能以及細(xì)胞各部分的分工合作，所以確定本單元的關(guān)鍵問(wèn)題：①成纖維細(xì)胞質(zhì)膜的亞顯微結(jié)構(gòu)是怎么樣的？與它的功能有什么聯(lián)系？②成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核具有什么功能？③成纖維細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器有什么功能？哪些參與了膠原蛋白的合成？④成纖維細(xì)胞內(nèi)如何合作完成膠原蛋白的合成、加工和運(yùn)輸？

基于關(guān)鍵問(wèn)題和情境教學(xué)主線衍生學(xué)習(xí)任務(wù)（見(jiàn)表2），建構(gòu)4個(gè)次位概念。整合學(xué)習(xí)目標(biāo)、評(píng)價(jià)任務(wù)、關(guān)鍵問(wèn)題和學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得單元導(dǎo)航圖（見(jiàn)圖3），形成單元主體部分結(jié)構(gòu)。

圖3 “細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”單元導(dǎo)航圖

表2 “細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”單元學(xué)習(xí)任務(wù)

（五）應(yīng)用教學(xué)模式，形成學(xué)習(xí)規(guī)劃

將“整體—部分—整體”的教學(xué)模式應(yīng)用到單元教學(xué)中，構(gòu)建單元學(xué)習(xí)規(guī)劃。前一個(gè)“整體”通過(guò)對(duì)主線情境材料進(jìn)行反思性寫(xiě)作，幫助學(xué)生獲得對(duì)單元的初步認(rèn)識(shí)；“部分”是課堂教學(xué)的主體部分，通過(guò)基于情境教學(xué)主線衍生的，有核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)任務(wù)建構(gòu)各個(gè)次位概念；后一個(gè)“整體”通過(guò)開(kāi)放性的“真問(wèn)題”引發(fā)科學(xué)思維，發(fā)現(xiàn)知識(shí)之間的聯(lián)系。最后根據(jù)任務(wù)時(shí)長(zhǎng)制訂課時(shí)計(jì)劃，整合成可執(zhí)行的單元學(xué)習(xí)規(guī)劃（見(jiàn)表3）。

表3 “細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”單元學(xué)習(xí)規(guī)劃

三、總結(jié)與反思

（一）反思性寫(xiě)作是初步認(rèn)識(shí)單元結(jié)構(gòu)的有效策略

本單元中，引入反思性寫(xiě)作作為了解學(xué)生前概念，幫助學(xué)生獲得對(duì)單元初步認(rèn)識(shí)的教學(xué)策略。反思性寫(xiě)作是在正式課堂教學(xué)之前通過(guò)設(shè)計(jì)寫(xiě)作任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生閱讀材料，從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)進(jìn)行思考，并書(shū)面呈現(xiàn)思維過(guò)程的教學(xué)工具，在中學(xué)科學(xué)教學(xué)中的作用已經(jīng)得到了研究的證實(shí)。［5］教師可以在單元教學(xué)前布置材料閱讀作業(yè)，學(xué)生閱讀后以第一人稱撰寫(xiě)思考過(guò)程和內(nèi)容。反思性寫(xiě)作對(duì)作品的字?jǐn)?shù)、格式、文體、表達(dá)等均沒(méi)有限制，教師也無(wú)須評(píng)價(jià)理解是否正確，而是要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)材料中的關(guān)鍵信息，寫(xiě)出自己的理解與自身生活經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系，并提出有價(jià)值的疑問(wèn)。教師應(yīng)避免學(xué)生將反思性寫(xiě)作視為答題過(guò)程，以摘抄教材或網(wǎng)絡(luò)上的信息的方式回答問(wèn)題。

如閱讀“膠原蛋白與皮膚衰老”主線后，學(xué)生從自己的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，聯(lián)系科學(xué)概念“食物中的蛋白質(zhì)會(huì)被分解成氨基酸”，對(duì)前概念“吃豬肘補(bǔ)充膠原蛋白、膠原蛋白面膜”提出了疑惑，獲得對(duì)單元整體結(jié)構(gòu)的模糊了解的同時(shí)，標(biāo)記了單元中自己感興趣的知識(shí)“如何合成膠原蛋白”。教師通過(guò)閱讀學(xué)生作品，可以評(píng)價(jià)學(xué)生前概念情況，了解學(xué)生的疑惑，在教學(xué)中有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)策略。

（二）“真問(wèn)題”可作為構(gòu)建知識(shí)體系的有效載體

“真問(wèn)題”不同于考試場(chǎng)域中常見(jiàn)的指向明確的設(shè)問(wèn)，這類(lèi)問(wèn)題往往指向性不明確，含有豐富而又冗余的信息。學(xué)生需要經(jīng)歷綜合性的思維過(guò)程，遷移應(yīng)用學(xué)科多個(gè)領(lǐng)域或跨學(xué)科知識(shí)才能解決“真問(wèn)題”。

如本單元最后以討論“吃豬皮可以美容”是否有生物學(xué)依據(jù)作為總結(jié)。該問(wèn)題可能在餐桌上、電視機(jī)前等生活場(chǎng)景中被提出，問(wèn)題本身缺乏明確的思維指向性，包含多方面信息。學(xué)生需要在生活情境中遷移應(yīng)用本單元內(nèi)質(zhì)膜的功能、蛋白質(zhì)的合成與分泌知識(shí)，并聯(lián)系已有的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、食物的消化過(guò)程等多領(lǐng)域的知識(shí)才能回答，具有較高的核心素養(yǎng)要求。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)新知識(shí)與原有知識(shí)體系的聯(lián)系，將新知識(shí)整合到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，逐步完成知識(shí)結(jié)構(gòu)化。