基于核心素養(yǎng)的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)—以“生物的變異”為例

虞銀江

（浙江省蕭山中學(xué) 浙江杭州 311201）

1 單元教學(xué)分析

生物變異與良種培育、人類健康以及生物進(jìn)化的關(guān)系非常密切。生物產(chǎn)生變異的原因包括基因突變、基因重組和染色體畸變。這些變異都是由于遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生改變，從而導(dǎo)致生物體性狀改變,甚至死亡。學(xué)習(xí)這些內(nèi)容能擴(kuò)充學(xué)生對(duì)于遺傳的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生進(jìn)一步建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)?？蛇z傳變異是生物進(jìn)化的原材料，基于可遺傳變異的生存與繁殖優(yōu)勢解釋了生物進(jìn)化的機(jī)理和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，是學(xué)生理解進(jìn)化本質(zhì)的基礎(chǔ)。學(xué)生通過解決選育良種的實(shí)際問題、探討人類遺傳病的檢測和預(yù)防，能提升科學(xué)探究能力、培養(yǎng)科學(xué)思維習(xí)慣、樹立社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

通過前面幾個(gè)單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了在減數(shù)分裂過程中染色體通過配子傳遞給子代，基因伴隨染色體進(jìn)行傳遞，初步形成了分子水平的結(jié)構(gòu)與功能觀；能夠說出遺傳信息編碼在DNA上，DNA可以通過復(fù)制傳遞遺傳信息，通過表達(dá)控制蛋白質(zhì)合成即控制性狀，具備初步的信息觀，為本單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成奠定了良好的基礎(chǔ)。學(xué)生在應(yīng)用本單元知識(shí)解決問題時(shí)，可進(jìn)一步深化理解這些知識(shí)，從辯證的角度體會(huì)遺傳過程中不變的規(guī)律和變化的現(xiàn)象。

2 單元概念結(jié)構(gòu)

本單元聚焦《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中的重要概念“由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”，該重要概念由4個(gè)次位概念形成，支撐大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的建構(gòu)，支持大概念“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”的學(xué)習(xí)。這些概念之間的關(guān)系如圖1所示。

3 單元教學(xué)目標(biāo)

本單元要解決的核心問題為：①為什么生物在遺傳過程中存在變異現(xiàn)象？②如何利用有利變異、減少不利變異？為解決上述問題，本單元?jiǎng)澐譃?課時(shí)，分別為：基因突變可能引起性狀改變（1課時(shí)）、基因重組使子代出現(xiàn)變異（1課時(shí)）、染色體畸變可能引起性狀改變（1課時(shí)）、變異可應(yīng)用于育種（1課時(shí)）、人類遺傳病是可以檢測和預(yù)防的（1課時(shí)），每課時(shí)側(cè)重不同的核心素養(yǎng)維度。單元教學(xué)目標(biāo)和課時(shí)主要教學(xué)目標(biāo)見表1。

表1 單元和課時(shí)教學(xué)目標(biāo)

4 單元教學(xué)思路

4.1 單元情境與單元問題

單元情境的選擇既要考慮真實(shí)性，也要關(guān)注情境是否能激發(fā)學(xué)生提出指向概念的核心問題。尋找學(xué)生生活中因可遺傳變異而產(chǎn)生異常性狀的素材，是探索的方向。番茄是生活中常見的蔬菜，在育種方面有大量成果，育種涉及的基因突變、基因重組等可遺傳變異與本單元知識(shí)內(nèi)容的契合度較好，可作為主情境統(tǒng)領(lǐng)單元學(xué)習(xí)。人類遺傳病也是由于遺傳物質(zhì)異常而導(dǎo)致個(gè)體患病，與學(xué)生的生活聯(lián)系緊密，作為單元情境，有助于學(xué)生深入理解“優(yōu)良后代”的含義。單元核心問題是抽象、脫離情境的，將合適的單元情境與單元核心問題有機(jī)整合，才能產(chǎn)生具體的單元問題，有效串聯(lián)各課時(shí)教學(xué)（圖2）。因此，單元問題可設(shè)定為：（1）培育形色各不相同的番茄品種背后的生物學(xué)原理是什么？（指向核心問題①）

圖2 單元情境與課時(shí)教學(xué)的關(guān)系圖

（2）如何根據(jù)不同要求和目的選擇合適的育種方式？如何根據(jù)人類遺傳病的發(fā)病原理進(jìn)行檢測和預(yù)防？（指向核心問題②）。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程就是解決單元問題的過程，因此也強(qiáng)化了遷移運(yùn)用知識(shí)的能力。

4.2 核心任務(wù)與評(píng)價(jià)

本單元采用“分—總”的單元架構(gòu)，前三課時(shí)的主線是探索不同的可遺傳變異類型，各課時(shí)之間為平行關(guān)系。在完成分課時(shí)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生將要綜合運(yùn)用本單元概念和遺傳的基本規(guī)律解決“培育優(yōu)良后代”的問題，這是本單元的核心任務(wù)。該任務(wù)包括培育優(yōu)良動(dòng)植物品種或給婚配雙方提供生育建議，實(shí)質(zhì)上是設(shè)計(jì)遺傳實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)測結(jié)果。

大單元教學(xué)的評(píng)價(jià)要充分考慮合理性、全面性與有效性，改變“只重結(jié)果、不重過程”的單一評(píng)價(jià)體系，積極引入表現(xiàn)性評(píng)價(jià)。與傳統(tǒng)紙筆測試主要關(guān)注答案對(duì)與錯(cuò)不同，表現(xiàn)性評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)盡量在合乎真實(shí)的情境中運(yùn)用評(píng)分規(guī)則對(duì)學(xué)生完成復(fù)雜任務(wù)的過程表現(xiàn)或結(jié)果做出判斷。筆者根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中科學(xué)探究素養(yǎng)水平劃分表，梳理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案能力不同水平層次的要點(diǎn)后形成水平描述，再細(xì)化各水平的表現(xiàn)細(xì)則，編制“設(shè)計(jì)遺傳實(shí)驗(yàn)方案”的整體評(píng)價(jià)量表（表2）。師生利用整體評(píng)價(jià)量表，對(duì)學(xué)生完成任務(wù)的整個(gè)過程表現(xiàn)或?qū)Y(jié)果質(zhì)量的整體情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)表現(xiàn)的不同水平給出一個(gè)總分。

表2 設(shè)計(jì)遺傳實(shí)驗(yàn)方案的整體評(píng)價(jià)量表

4.3 教學(xué)環(huán)節(jié)

基于“教—學(xué)—評(píng)”一體化的設(shè)計(jì)原則，利用逆向設(shè)計(jì)教學(xué)思路，圍繞“情境—問題—任務(wù)—活動(dòng)—評(píng)價(jià)”的學(xué)習(xí)主線設(shè)計(jì)單元“學(xué)習(xí)圖譜”，有助于學(xué)生明確單元各課時(shí)之間的邏輯關(guān)系、具體課時(shí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。圍繞單元情境提煉的課時(shí)子情境是學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，學(xué)生提出子問題并開展一系列探索活動(dòng)，在鍛煉科學(xué)思維和探究能力的同時(shí)，理解知識(shí)、建構(gòu)概念、樹立責(zé)任意識(shí)。教師再利用多種評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)工具診斷學(xué)習(xí)結(jié)果，特別是對(duì)學(xué)生高階思維能力的評(píng)價(jià)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。本單元的各課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)見表3。

表3 課時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)

5 單元教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

單元教學(xué)設(shè)計(jì)以單元整體為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，能有效改善常規(guī)教學(xué)中章節(jié)內(nèi)容割裂的現(xiàn)狀，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。教師合理創(chuàng)設(shè)單元教學(xué)情境，以單元情境中提煉的問題為教學(xué)出發(fā)點(diǎn)，學(xué)生在完成任務(wù)、解決單元問題的過程中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，落實(shí)“在做事情中學(xué)會(huì)知識(shí)”的理念。同時(shí)，教師利用表現(xiàn)性量表開展多元評(píng)價(jià)，改變“只重結(jié)果、不重過程”的單一評(píng)價(jià)思維，有效激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性、提升評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)業(yè)的指引和促進(jìn)作用。