大概念視角下高中生物單元教學(xué)策略

姚斯儒 陳穎

生物教學(xué)中，為了強化學(xué)生遷移、應(yīng)用知識的能力，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，教師可以將大概念作為統(tǒng)領(lǐng)，對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進行整合、重組，設(shè)計合理、完善的問題情境，組織學(xué)生進行深度探究學(xué)習(xí)，以切實提高教學(xué)質(zhì)量。筆者以“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能”教學(xué)為例，具體論述大概念視角下高中生物單元教學(xué)的策略。

一、凝練核心概念，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

基于大概念的單元教學(xué)可以幫助學(xué)生把分散、零碎的知識點串聯(lián)起來，構(gòu)建一個較為完善的知識體系，規(guī)避知識碎片化以及知識割裂等問題。該教學(xué)理念強調(diào)充分利用教材內(nèi)容的系統(tǒng)性特征，對單元內(nèi)容架構(gòu)進行科學(xué)化調(diào)整，建構(gòu)一個合理、完善的單元學(xué)習(xí)體系，從橫向維度上拓寬單元教學(xué)的廣度、深度，從縱向維度上豐富單元教學(xué)內(nèi)容的層次性。

學(xué)習(xí)單元可以是生物教材中的自然單元，也可以是重組后的存在內(nèi)在聯(lián)系的知識單元。例如，筆者將高中生物教材不同模塊中關(guān)于“蛋白質(zhì)”的內(nèi)容進行整合，構(gòu)建了“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能”教學(xué)單元——先依據(jù)教學(xué)單元對應(yīng)的大概念“細胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”在課標中找到“分泌蛋白的合成”“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”“蛋白質(zhì)的檢測”“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性”“蛋白質(zhì)控制生物性狀”“蛋白質(zhì)功能多樣性”等概念；再將這些概念進行有機整合，構(gòu)成“蛋白質(zhì)的合成”“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)”“蛋白質(zhì)的功能”三個小教學(xué)單元，并遵循學(xué)生的思維特征，按照從“蛋白質(zhì)是如何合成的？”到“合成后的蛋白質(zhì)有哪些結(jié)構(gòu)？”再到“這樣的結(jié)構(gòu)分別具有什么功能？”這一符合學(xué)生認知邏輯的問題鏈，構(gòu)成串聯(lián)本單元要落實的次位概念的教學(xué)主線。最后，圍繞重要概念“蛋白質(zhì)”整合教材中的相關(guān)內(nèi)容。如在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)部分，整合必修一中“檢測生物組織中的蛋白質(zhì)”和“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”；在蛋白質(zhì)的功能部分，整合必修二中“基因表達與性狀的關(guān)系”、必修一中“細胞膜蛋白的功能”和“酶本質(zhì)的探究”、選擇性必修一中“激素”和“免疫活性物質(zhì)”等。這樣，教師通過知識重組，幫助學(xué)生對蛋白質(zhì)形成全方位、整體性的認識。

二、評估學(xué)情，確立教學(xué)目標

在大概念視角下開展單元教學(xué)活動，教師不但要把教材中的知識、學(xué)科思想等進行整合，還需要綜合分析學(xué)生的實際學(xué)習(xí)狀況。

基于學(xué)生對新冠肺炎疫情感受深刻，具備一定的與抗體相關(guān)的簡單知識，已經(jīng)形成結(jié)構(gòu)與功能觀，掌握了一定的實驗探究分析方法，但對于抽象、復(fù)雜的知識理解困難、構(gòu)建模型能力較弱的實際學(xué)情，以及課標中對學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，筆者確定本單元學(xué)科核心素養(yǎng)教學(xué)目標：在形成生命觀念上，通過認識蛋白質(zhì)的合成過程，感受細胞中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，通過認識蛋白質(zhì)的組成及分子結(jié)構(gòu)、了解蛋白質(zhì)承擔的功能，認識到結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一；在培養(yǎng)理性思維上，通過密碼子特點的分析活動，解釋蛋白質(zhì)的翻譯規(guī)律，形成利用生物學(xué)概念和原理進行邏輯推理，從而闡明問題的思維方式，并通過實踐模擬脫水縮合反應(yīng)直觀展示氨基酸形成多肽鏈的過程，學(xué)習(xí)運用模型與建模的方式解釋生物學(xué)現(xiàn)象；在科學(xué)探究方面，對多肽鏈的形成過程進行質(zhì)疑，通過模擬合成過程驗證結(jié)果的方式進行推理，學(xué)會對不直觀的生物學(xué)問題運用模擬實驗的方式展開探究；在社會責任方面，通過體驗科學(xué)研究過程、了解相關(guān)生物科學(xué)史，感受生物科學(xué)進步給人類社會帶來的巨大改變，認同生物科學(xué)的作用，樹立在將來通過開展科學(xué)探究解決生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題、促進生物學(xué)發(fā)展的信念。

確立教學(xué)目標，一方面要考慮與本單元整合后的內(nèi)容相契合，另一方面要注重對教學(xué)活動的初步構(gòu)建和設(shè)想，以達到充分落實學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標。

三、設(shè)置真實情境，開展學(xué)習(xí)活動

教學(xué)中，教師要充分利用情境，通過提問引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，鼓勵學(xué)生探究，使學(xué)生在實踐中提升科學(xué)探究能力，在分析現(xiàn)象、得出結(jié)論的過程中培養(yǎng)科學(xué)思維。聯(lián)系核心概念以及單元教學(xué)目標，筆者將本單元的教學(xué)情境設(shè)置為“接種不同類型的新冠疫苗后，細胞如何產(chǎn)生抗體？抗體是什么？有何作用？”，并圍繞“抗體”這類特殊蛋白質(zhì)的合成、結(jié)構(gòu)和功能展開教學(xué)。單元整體教學(xué)活動設(shè)計如下表所示。

設(shè)置單元情境后，教師需要設(shè)計具體的教學(xué)活動落實教學(xué)目標。教學(xué)時，筆者首先設(shè)置“注射疫苗后，細胞內(nèi)是如何產(chǎn)生抗體這種蛋白質(zhì)的？”這個情境問題，引導(dǎo)學(xué)生在情境中思考“細胞工廠中的哪些結(jié)構(gòu)參與了抗體的生產(chǎn)”，落實“蛋白質(zhì)的合成”概念。學(xué)生通過學(xué)習(xí)和交流細胞器的功能，從細胞水平初步認識蛋白質(zhì)的生產(chǎn)過程，并提出質(zhì)疑：“指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的藍圖是什么？生產(chǎn)過程受什么信號調(diào)控？”筆者引導(dǎo)學(xué)生通過小組內(nèi)分工合作：模擬轉(zhuǎn)錄、翻譯過程，并進行交流和討論，從分子水平認識基因控制蛋白質(zhì)的合成后，提出新問題“注射不同新冠疫苗為什么會產(chǎn)生不同的抗體分子？”，并展示不同的抗體分子結(jié)構(gòu)，提示學(xué)生通過比較不同氨基酸結(jié)構(gòu)特點、手牽手模擬氨基酸連接方式、用不同顏色的燕尾夾模擬不同氨基酸的排列組合等一系列建?；顒?，認識蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，再聯(lián)系上一階段的結(jié)論，從分子水平解釋抗體蛋白質(zhì)不同的原因。隨后，筆者引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料，了解肽鍵在蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色反應(yīng)實驗中所起的作用，引導(dǎo)學(xué)生掌握檢測蛋白質(zhì)的技術(shù)，并在實際運用中鞏固知識。在解決了蛋白質(zhì)的合成和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)這兩個問題的基礎(chǔ)上，筆者給出抗體蛋白質(zhì)和其他蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，提出新問題“其他蛋白質(zhì)和抗體結(jié)構(gòu)不一樣，是否有不同的功能呢？”，引導(dǎo)學(xué)生通過分析資料總結(jié)蛋白質(zhì)的功能，感受“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，并結(jié)合基因控制蛋白質(zhì)合成、決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，落實“基因控制生物性狀”的重要概念。

合適的情境激發(fā)了學(xué)生刻苦鉆研的動力，提升了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出質(zhì)疑、解決問題的能力。值得注意的是，教師應(yīng)該針對教學(xué)內(nèi)容的變化選取恰當?shù)慕虒W(xué)方法，努力提高生物教學(xué)的趣味性和有效性。

四、設(shè)計評價細則，實施單元評價

大概念視角下的單元教學(xué)需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)評價方式，對單元內(nèi)容進行整體性評價。在設(shè)計評價方案時，第一要注重過程性評價，通過學(xué)生組內(nèi)互評對他們參與課堂活動的情況進行評價；第二要結(jié)合單元具體內(nèi)容，考查學(xué)生的融會貫通能力和概念構(gòu)建情況；第三要創(chuàng)建情境問題進行評價，考查學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升情況。本節(jié)課的重要學(xué)習(xí)活動及建模任務(wù)對應(yīng)的評價標準如下表所示。

單元評價以過程性評價為主，考查學(xué)生在活動中的表現(xiàn)，通過學(xué)生自評及成員互評兩種形式完成。學(xué)科核心素養(yǎng)考查中，在生命觀念上，通過活動1中學(xué)生對蛋白質(zhì)合成過程的模擬展示和活動3中學(xué)生對遺傳規(guī)律的描述，可以考查學(xué)生對細胞中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一認識，通過建模任務(wù)3中學(xué)生對分子結(jié)構(gòu)的模擬以及對蛋白質(zhì)功能的描述，可以考查學(xué)生對結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性的認識；在培養(yǎng)理性思維上，通過活動2中學(xué)生分析密碼子特點解釋蛋白質(zhì)的翻譯規(guī)律，考查學(xué)生利用生物學(xué)概念和原理進行邏輯推理、闡明問題的能力，通過建模任務(wù)2中模擬脫水縮合反應(yīng)，考查學(xué)生運用模型與建模的思維方式解決問題的能力；在科學(xué)探究方面，在三個建模任務(wù)中，學(xué)生都需要根據(jù)現(xiàn)象提出質(zhì)疑，并通過模擬實驗的方式推理驗證，考查學(xué)生運用合適的方法開展探究的能力；在社會責任方面，通過觀察學(xué)生在開展科學(xué)探究活動時的態(tài)度，以及課后與學(xué)生的交流，了解學(xué)生在將來通過開展科學(xué)探究解決生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題的意愿。

（作者單位：武漢大學(xué)附屬中學(xué)）

責任編輯? 孫愛蓉