基于UbD理論的高中生物學單元教學設(shè)計
——以“細胞由多種多樣的分子組成”單元為例

柴志瑾

（浙江省杭州市建德市壽昌中學 浙江杭州 311600）

促進學生深入理解概念、遷移應(yīng)用一直是教育教學所追求的目標之一。然而在實際教學中，學生往往沒有真正理解，只能對知識進行低階的識記和簡單地應(yīng)用，難以站在宏觀的視角對事物進行整體把握，達成深度學習，獲得高階的、可遷移應(yīng)用的思維能力。同時，教師也難以準確地評估學生的理解，無法確切地說明學生經(jīng)過學習后對概念的掌握程度。UbD理論（Understanding by Design，以下簡稱“UbD”）認為進行離散、孤立的“課時”教學不利于學生對概念形成整體的認知和深入、持久的理解。為此，UbD理論提供了一個以大概念為航標，關(guān)注學生知識理解和遷移的單元教學模版。它能夠使學生參與探究活動，提升學習遷移能力，為學生提供概念框架，揭示與內(nèi)容相關(guān)的大概念，保證單元內(nèi)知識的一貫性和邏輯性。下文聚焦“細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等”這一重要概念，應(yīng)用UbD逆向設(shè)計教學理論進行單元學習設(shè)計與課堂實踐，幫助學生有效地組織學科零碎化的知識與技能，深入理解大概念，有效形成核心素養(yǎng)。

1 “細胞由多種多樣的分子組成”單元概述

本單元聚焦“細胞由多種多樣的分子組成”這一重要概念。該重要概念是學習“細胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細胞的各項生命活動”“各種細胞具有相似的基本結(jié)構(gòu)，但在形態(tài)與功能上有所差異”2個重要概念的基礎(chǔ)，并且共同支撐大概念“細胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”的構(gòu)建。本單元的教學分4個次位概念，共同聚焦、幫助學生形成本單元的重要概念。相關(guān)概念間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 相關(guān)概念間的關(guān)系圖

本單元是初、高中生物學的銜接單元，是對細胞內(nèi)組成物質(zhì)的進一步認識，也是落實生物學學科核心素養(yǎng)的起始單元。在經(jīng)過初中生物學知識的學習后，學生對構(gòu)成細胞的元素、無機物、有機物已具備一定的認識。但限于認知水平的發(fā)展和化學、物理等學科知識的欠缺，學生對細胞內(nèi)組成物質(zhì)的認識僅停留在宏觀層面，并且對各物質(zhì)的認識也是不完整、孤立、分散的，難以與細胞、生命等進行聯(lián)系整合。教師普遍反應(yīng)在本單元教學時，由于教學內(nèi)容零散、碎片化，主要是分散地講授某一物質(zhì)（水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸）的種類和功能，導致知識點的處理缺乏全局性的掌握，流于低層次的知識和技能訓練。

因此，基于UbD逆向設(shè)計理論，在單元整體設(shè)計的視角下，對本單元的知識內(nèi)容進行重新劃分和編排，形成本單元知識結(jié)構(gòu)（圖2），并依此確定課時安排，從而引導學生從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度探索生命的物質(zhì)性，建構(gòu)重要概念，初步形成對概念的深層次理解，提升學生核心素養(yǎng)。其中，第二和第三課時可根據(jù)教學安排調(diào)換順序。

圖2 “細胞由多種多樣的分子組成”單元知識結(jié)構(gòu)

2 基于UbD逆向設(shè)計理論的單元設(shè)計

2.1 確定單元學習目標與預期學習結(jié)果

UbD理論認為教學設(shè)計的第一步應(yīng)該著眼于本單元的學習目標和學生達成本單元目標后的預期學習結(jié)果。該階段決定了后續(xù)評估階段所需證據(jù)的本質(zhì)，教學設(shè)計的類型以及學習活動的設(shè)計。依據(jù)上述分析，同時結(jié)合《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱課程標準）的要求，本單元的學習目標設(shè)置見表1。

表1 “細胞由多種多樣的分子組成”單元學習目標

2.2 確定恰當?shù)脑u估證據(jù)

學生是否已經(jīng)達到了預期結(jié)果，多大程度上實現(xiàn)了單元學習目標，是否對概念真正理解，如何證明學生的理解和掌握程度，這些都需要通過教學評價來衡量。UbD理論從“逆向”的角度提出了教師在設(shè)計特定的單元或課程前，需要“像評估員一樣思考”，思考如何確定學生已經(jīng)達到了預期的理解，通過評估證據(jù)將內(nèi)容標準化或?qū)W習目標具體化，而不是在單元學習即將結(jié)束或結(jié)束后才構(gòu)建評估。

理解指的是知識的可遷移性。如果學生真正的理解概念，那便能夠?qū)⑵溥w移到新情境中去解決“新問題”，而不僅僅是解答一些單純記憶的題目。因此，單元學習的評估證據(jù)之一便是來自于學生在新情境下對概念的遷移應(yīng)用情況，題型多使用論述題、開放題較為合適。此外，理解還表現(xiàn)在對于不同概念的關(guān)聯(lián)度、邏輯關(guān)系的把握情況。教師可以采用繪制思維導圖的方式考查學生對于概念的理解層次，將學生頭腦中的知識結(jié)構(gòu)外顯出來。思維導圖的使用是在單元學習之前和單元學習之后，通過對比同一個學生兩次思維導圖的繪制情況，采用SOLO分類標準分析其理解情況。本單元學習評估證據(jù)見表2。

表2 “細胞由多種多樣的分子組成”評估證據(jù)

2.3 單元學習活動安排

在明確單元學習目標與預期學習結(jié)果，確定恰當?shù)脑u估證據(jù)后，教師可以此指導UbD理論最后階段的設(shè)計，即學習體驗和教學活動安排。本單元學習的情境是“體檢報告單中的各項檢測指標”，該情境統(tǒng)領(lǐng)著整個單元的教學內(nèi)容，引導學生思考單元核心問題，開展本單元的概念建構(gòu)。本單元以體檢報告單中的檢測指標切入，吸引學生思考，引導學生嘗試對各項檢測指標中的物質(zhì)進行分類和歸納，探究組成人體的各物質(zhì)的化學本質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)、生理功能及其檢測方法，從而認識到生命的物質(zhì)性，初步形成結(jié)構(gòu)和功能觀。教師針對單元情境，提出核心問題，將情境中隱含的現(xiàn)實生活問題轉(zhuǎn)變?yōu)閷W科問題，引發(fā)學生思考探究。例如，第一課時教學主要圍繞著以下核心問題進行活動：體檢報告單中包含多項檢測指標，你能嘗試對這些指標中的物質(zhì)根據(jù)其化學本質(zhì)進行分類嗎？第二課時教學主要圍繞著1個核心問題進行活動：指標中的物質(zhì)分別有什么生理功能？并依次總結(jié)概括出水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)在細胞中的主要功能。第三課時教學主要圍繞著下述問題進行活動：物質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)是密不可分的，各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？有何相似之處？如何進行檢測？教師幫助學生在問題解決的過程中實現(xiàn)概念建構(gòu)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

3 基于UbD理論的單元教學的實踐感悟

3.1 基于UbD理論的單元教學促使教師宏觀把握教學內(nèi)容，更好地引導學生深層次理解

在UbD逆向設(shè)計理論的階段1中，教師需要根據(jù)《課程標準》、學情分析、學習任務(wù)分析等確定本單元學習目標，并對知識框架適當?shù)剡M行劃分和重組，使教學內(nèi)容更易于幫助學生構(gòu)建和理解大概念，形成核心素養(yǎng)。在階段2中，教師需要轉(zhuǎn)變以往只在學習即將結(jié)束或結(jié)束后才構(gòu)建評估的觀念，在設(shè)計單元或課程前確定恰當?shù)脑u估證據(jù)，以考查學生概念的關(guān)聯(lián)和應(yīng)用情況，使教學內(nèi)容、教學內(nèi)容優(yōu)先次序和教學時間等都更加合理調(diào)整和分配，更好地聚焦于預期的學習結(jié)果，引導學生投入到深層次學習活動中。在階段3中，嵌入式的單元學習情境統(tǒng)領(lǐng)著整個學習內(nèi)容，引導學生更好地構(gòu)建、理解概念，挖掘概念之間的邏輯關(guān)系。綜上，基于UbD理論的單元教學轉(zhuǎn)變了“課時”教學只注重零散知識點落實等弊端，使教師從單元出發(fā)宏觀把握、整體統(tǒng)籌教學內(nèi)容，梳理、重新編排教材內(nèi)容，整理學科知識邏輯結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)情境的連貫性、嵌入性和教學內(nèi)容的連貫性、整體性。本單元從功能到結(jié)構(gòu)、宏觀到微觀地剖析了細胞多種多樣的分子組成，將“生命的物質(zhì)性”滲透于教學，引領(lǐng)學生初步建構(gòu)“細胞由多種多樣的分子組成”這一重要概念。

3.2 UbD理論促使學生知識遷移，達到深層次理解

通過分析學生單元學習前、后繪制的思維導圖發(fā)現(xiàn)，學生在基于UbD理論的單元學習后能夠更好地構(gòu)建、理解重要概念，建立起不同概念之間邏輯關(guān)系，而不是零散的、孤立的知識點堆積。例如，通過分析基于UbD理論單元教學干預前學生所繪制的思維導圖，學生對于不同的物質(zhì)（糖類、脂質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)）之間的關(guān)聯(lián)度幾乎沒有任何繪制。這說明學生對于這些名詞的認識是孤立、零散的。在教學后，學生將“糖類”、“脂質(zhì)”、“蛋白質(zhì)”幾個概念進行了連接，并標明“可相互轉(zhuǎn)化”。這說明學生的知識結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，學生能夠更好地建立起不同概念之間的聯(lián)系，達到深層次理解，提升系統(tǒng)思維能力和學習能力。此外，在真實情境問題解答時，學生也同樣表現(xiàn)出對概念的深層次理解。

基于UbD理論的單元教學逆向設(shè)計對教師的教學設(shè)計與課堂教學實施有非常重要的指導和借鑒意義。在以學生為中心、發(fā)展學生核心素養(yǎng)、提升學生學科素養(yǎng)等新教育理念的視角下，逆向設(shè)計、單元整體設(shè)計為教學改革提供了良好思路。