基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)

秦偉強(qiáng)

摘 要 以“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”單元為例，通過確定單元主題、解構(gòu)單元教學(xué)概念、確立核心素養(yǎng)目標(biāo)、創(chuàng)設(shè)單元真實(shí)情境問題、創(chuàng)建“任務(wù)——情境——問題——活動(dòng)——評(píng)價(jià)”為主線的學(xué)習(xí)任務(wù)群，闡述基于學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)具體實(shí)踐路徑。

關(guān)鍵詞 單元教學(xué)設(shè)計(jì) 學(xué)科核心素養(yǎng) 生物學(xué)重要概念 多元評(píng)價(jià) 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào) Ｇ633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《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)稱為《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中指出，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，其培養(yǎng)應(yīng)貫穿于教材編寫、課堂教學(xué)及考試評(píng)價(jià)中。單元教學(xué)倡導(dǎo)將教學(xué)內(nèi)容置于單元整體論視域下去把控，更多地關(guān)注教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)、蘊(yùn)涵的思想以及學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)，凸顯知識(shí)的整體性、系統(tǒng)性和結(jié)構(gòu)性。因此，開展基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究，對(duì)于落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，促進(jìn)核心素養(yǎng)在實(shí)際教學(xué)場(chǎng)域中落地生根具有重要意義。

1 單元教學(xué)設(shè)計(jì)流程

基于學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)的組織，首先要確定單元教學(xué)主題，并對(duì)單元教學(xué)主題下三級(jí)概念體系進(jìn)行解構(gòu)，確定單元教學(xué)重要概念；其次，根據(jù)重要概念分析確定核心素養(yǎng)目標(biāo)，并將核心素養(yǎng)滲透在學(xué)習(xí)目標(biāo)中；接著，根據(jù)單元核心素養(yǎng)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的單元核心問題，并創(chuàng)建基于解決核心問題的學(xué)習(xí)任務(wù)群，通過學(xué)習(xí)任務(wù)群的完成，目的指向解決核心問題；最后，以單元核心素養(yǎng)目標(biāo)為指向，解決核心問題為中心，設(shè)計(jì)“任務(wù)——情境——問題——活動(dòng)——評(píng)價(jià)”的任務(wù)群，通過情境討論、分析論證、模型建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究及繪制圖表等一系列活動(dòng)開展基于核心素養(yǎng)的教學(xué)，并及時(shí)進(jìn)行多元評(píng)價(jià)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)（圖1）。

2 單元教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐

以新人教版高中生物學(xué)教材《必修1·分子與細(xì)胞》模塊中“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”教學(xué)為例，下文對(duì)基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)開展的單元教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行具體介紹。

2.1 確定單元教學(xué)主題

“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”單元內(nèi)容是《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“必修1·分子與細(xì)胞”模塊中大概念1“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”下的重要概念1.2“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”中的內(nèi)容。通過該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠在結(jié)構(gòu)與功能觀角度深刻理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性。因此，可將“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”作為一個(gè)單元來整體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.2 解構(gòu)單元教學(xué)概念

“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”聚焦重要概念“1.2 細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”，其下包含4個(gè)次位概念。該重要概念與另外兩個(gè)重要概念1.1和1.3共同支撐該模塊大概念1（圖2）。通過本單元重要概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生要在結(jié)構(gòu)與功能觀角度深刻理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性；并進(jìn)一步運(yùn)用系統(tǒng)思維理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，嘗試從系統(tǒng)的視角認(rèn)識(shí)自然和社會(huì)。同時(shí)，教師應(yīng)通過滲透一定的思政元素培養(yǎng)學(xué)生愛國、報(bào)國、強(qiáng)國的信念，引導(dǎo)學(xué)生樹立強(qiáng)烈的民族自豪感，堅(jiān)定文化自信，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神和健康的生命觀念。

2.3 確立單元核心素養(yǎng)目標(biāo)

（1）開展觀察、感受雞蛋卵黃膜的實(shí)驗(yàn)，并學(xué)習(xí)用臺(tái)盼藍(lán)染液鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡實(shí)驗(yàn)，闡明細(xì)胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能，樹立生命觀念和科學(xué)精神。

（2）嘗試?yán)蒙顝U舊物品制作生物膜流動(dòng)鑲嵌模型，理解生物膜結(jié)構(gòu)和功能，形成科學(xué)思維、科學(xué)精神和生態(tài)文明的可持續(xù)發(fā)展觀。

（3）通過制作細(xì)胞器模型、繪圖、列表比較等方法，理解細(xì)胞器的形態(tài)和功能，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的科學(xué)觀點(diǎn)，樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。

（4）通過制作葉肉細(xì)胞臨時(shí)裝片，并觀察葉綠體形態(tài)及分布情況，掌握葉綠體形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能；觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)現(xiàn)象，理解細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)是一種復(fù)雜的生命現(xiàn)象，樹立理解生命、尊重生命的觀念。

（5）通過討論胰島素的合成和運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)，闡明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)通過分工與合作，形成統(tǒng)一的有機(jī)整體，從而完成細(xì)胞水平的復(fù)雜生命活動(dòng)，形成生命的系統(tǒng)觀。

（6）通過教材四個(gè)“探究細(xì)胞核功能”實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，闡明細(xì)胞核的功能，繪圖或制作細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)同細(xì)胞核是系統(tǒng)的控制中心和遺傳信息庫，樹立具有政治認(rèn)同、家國情懷、文化自信、科學(xué)精神、生命觀念和全球視野的品格。

（7）嘗試?yán)蒙钪邪踩膹U舊材料制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型，形成對(duì)細(xì)胞整體結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)，建立結(jié)構(gòu)與功能觀、局部與整體觀的科學(xué)思維，樹立可持續(xù)發(fā)展觀和健康發(fā)展觀，形成公民責(zé)任意識(shí)。

2.4 開展基于“任務(wù)——情境——問題——活動(dòng)——評(píng)價(jià)”的單元教學(xué)

單元核心問題：世界上臨床應(yīng)用的胰島素是通過細(xì)胞來大量生產(chǎn)的，為什么細(xì)胞能夠高效生產(chǎn)胰島素呢？細(xì)胞中是不是有一條條“生產(chǎn)線”呢？細(xì)胞的各種基本結(jié)構(gòu)是怎樣相互緊密配合，從而精確高效地合成胰島素的？

2.4.1 任務(wù)1：探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

情境：教師播放陳紅軍烈士生前和其戰(zhàn)友戍守邊疆的照片，同時(shí)播放《祖國不會(huì)忘記》 《昆侖衛(wèi)士》歌曲，讓學(xué)生學(xué)習(xí)英雄陳紅軍事跡。并提問：① 祖國有大量守衛(wèi)國家領(lǐng)土完整及安全的戰(zhàn)士，那么人體細(xì)胞的“戰(zhàn)士”是什么？② 細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，它在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起什么作用呢？③ 細(xì)胞膜的功能是由其成分和結(jié)構(gòu)決定的，那么細(xì)胞膜有怎樣的成分和結(jié)構(gòu)呢？

活動(dòng)1：學(xué)生以小組為單位開展觀察、觸摸雞蛋卵黃膜實(shí)驗(yàn)，并思考卵黃膜的作用；學(xué)習(xí)用臺(tái)盼藍(lán)染液鑒別死細(xì)胞和活細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，討論該染色原理；開展胰島素信息分子、精子和卵細(xì)胞膜、植物胞間連絲等傳遞信息方式的討論活動(dòng)，得出細(xì)胞膜的功能。

活動(dòng)2：教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)細(xì)胞膜成分的探究史，知悉細(xì)胞膜的主要組成成分，并理解細(xì)胞膜功能的復(fù)雜程度與蛋白質(zhì)的種類與數(shù)量有關(guān)，從而領(lǐng)悟科學(xué)理論的建立需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探索精神、科學(xué)思維和科學(xué)技術(shù)。

活動(dòng)3：通過觀察“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片”、 “熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)示意圖”和“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型示意圖”，教師引導(dǎo)學(xué)生開展細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探究史的學(xué)習(xí)，并認(rèn)可科學(xué)理論體系的形成是一個(gè)科學(xué)精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段相互結(jié)合不斷修正完善的過程。

活動(dòng)4：學(xué)生利用生活中廢舊材料制作生物膜流動(dòng)鑲嵌模型，并討論生物膜的功能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加深對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)和功能的理解。

評(píng)價(jià)：針對(duì)生活中的真實(shí)情境，學(xué)生提出問題并思考細(xì)胞膜的功能，通過分析資料獲取信息，掌握相關(guān)概念；能夠熟練運(yùn)用科學(xué)思維方法對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探究史中相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討和論證，并闡釋生物膜的功能特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；能夠科學(xué)規(guī)范地制作細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型；能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)闡釋細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系。達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中生命觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究的四級(jí)水平。

2.4.2 任務(wù)2：闡釋細(xì)胞器之間的分工合作

情境：學(xué)生觀看紀(jì)錄片《起飛，中國》：我國C919大型客機(jī)研制的報(bào)道。

問題：① 若缺少其中的某個(gè)部門，該飛機(jī)還能制造成功嗎？② 細(xì)胞中是否也含有很多不同的部門，并進(jìn)行系統(tǒng)的合作分工嗎？③ 運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓細(xì)胞來大量生產(chǎn)胰島素，那么細(xì)胞中是不是有一條條“生產(chǎn)線”呢？

活動(dòng)1：學(xué)生通過制作細(xì)胞器模型、繪圖、列表比較等方法，理解常見細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

活動(dòng)2：開展“用光學(xué)高倍顯微鏡觀察菠菜葉肉細(xì)胞葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生完成菠菜葉肉細(xì)胞臨時(shí)裝片的制作，并學(xué)會(huì)使用顯微鏡觀察葉綠體的形態(tài)及分布，加深對(duì)植物細(xì)胞葉綠體形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的深刻理解；并觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)現(xiàn)象，理解細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)是一種復(fù)雜的生命現(xiàn)象。

活動(dòng)3：小組以胰島素的合成和C919飛機(jī)的研制過程為例，討論分泌蛋白的合成和運(yùn)輸相關(guān)問題，闡述細(xì)胞水平的各項(xiàng)生命活動(dòng)需要細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)相互協(xié)作，從而樹立生命觀念、科學(xué)精神和文化自信。

活動(dòng)4：教師介紹人工合成的膜材料應(yīng)用于疾病的治療，如透析性人工腎，從而灌輸科學(xué)技術(shù)的實(shí)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

評(píng)價(jià)：通過制作模型、繪圖、列表等形式，說明細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)；能正確徒手制作菠菜葉片臨時(shí)裝片，規(guī)范操作高倍顯微鏡；運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，說明分泌蛋白形成過程中各部分結(jié)構(gòu)與功能之間的相互聯(lián)系；以生命觀念和科學(xué)精神為核心，說明人工腎運(yùn)用的生物學(xué)原理及其生物技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系。達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中生命觀念、科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任的三級(jí)水平。

2.4.3 任務(wù)3：構(gòu)建細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能

情境：學(xué)生觀看世界上首例體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”在我國誕生的新聞報(bào)道。

問題：①“中中”和“華華”性狀與提供細(xì)胞核的親本獼猴幾乎是一模一樣的，這說明了什么？② 根據(jù)“中中”和“華華”的實(shí)例，你認(rèn)為生物體性狀的遺傳與細(xì)胞核有什么關(guān)系？③ 你認(rèn)為細(xì)胞核具有什么功能？

活動(dòng)1：教師引導(dǎo)學(xué)生通過觀察思考并討論克隆牛性狀與細(xì)胞核的關(guān)系，初步得出克隆牛性狀的表現(xiàn)與細(xì)胞核有關(guān)。學(xué)生以小組為單位用卡紙模擬“細(xì)胞核有什么功能”中四個(gè)實(shí)驗(yàn)，并討論得出對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過以上豐富的科學(xué)事實(shí)證據(jù)的展現(xiàn)，讓學(xué)生思考討論并得出：細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳這一重要概念，從而培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

活動(dòng)2：組織學(xué)生繪制細(xì)胞核結(jié)構(gòu)模型，并闡述其結(jié)構(gòu)。教師利用回形針和細(xì)線展示染色質(zhì)和染色體的關(guān)系，并闡明染色體（或染色質(zhì)）承載著遺傳信息，而其存在于細(xì)胞核中，因此細(xì)胞核作為遺傳信息庫。同時(shí)，小組討論細(xì)胞核控制合成胰島素過程，得出細(xì)胞核是胰島素合成的控制中心。

活動(dòng)3：學(xué)生以小組為單位，利用生活中廢舊材料制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型。教師對(duì)制作過程進(jìn)行指導(dǎo)，并對(duì)小組作品的科學(xué)性、規(guī)范性及藝術(shù)性等進(jìn)行評(píng)價(jià)。從而使學(xué)生加深對(duì)細(xì)胞整體結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)，建立結(jié)構(gòu)與功能觀、局部與整體觀的科學(xué)思維。

評(píng)價(jià)：能基于事實(shí)和證據(jù)，采用討論分析、歸納概括及建模等方式正確闡釋細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳這一重要概念（四級(jí)水平）；能夠正確繪制細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，并闡述其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解細(xì)胞核是系統(tǒng)的控制中心（三級(jí)水平）；通過觀察染色質(zhì)和染色體關(guān)系的模型，能夠正確闡明染色體（或染色質(zhì)）承載著遺傳信息，而其存在于細(xì)胞核中，因此細(xì)胞核作為遺傳信息庫（四級(jí)水平）；正確制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型，從而建立結(jié)構(gòu)與功能觀、局部與整體觀（三級(jí)水平）。達(dá)到學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中生命觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究的三、四級(jí)水平。

3 反思與總結(jié)

本次教學(xué)以“任務(wù)——情境——問題——活動(dòng)——評(píng)價(jià)”為設(shè)計(jì)主線，開展了單元設(shè)計(jì)與實(shí)踐，并將核心素養(yǎng)目標(biāo)分解在學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)中，通過情境討論、分析論證、模型建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究、繪制圖表等豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)了各種學(xué)習(xí)情景，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并及時(shí)進(jìn)行了多元評(píng)價(jià)，從而有效培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，同時(shí)合理滲透思政元素，將課程與思政進(jìn)行有機(jī)融合，從而達(dá)到潤物無聲的育人作用。因此，本教學(xué)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)、體現(xiàn)學(xué)科育人價(jià)值的同時(shí)，也進(jìn)一步落實(shí)了普通高中生物學(xué)課程培根鑄魂、立德樹人的根本任務(wù)，凸顯了學(xué)科育人使命。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部. 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂） ［S］. 北京：人民教育出版社，2020：4-5.

［2］ 周初霞，趙文浪，周麗婷. 高中生物學(xué)校本課程單元整體開發(fā)的實(shí)踐研究——以利用“新冠肺炎”為主題開發(fā)“傳染病與防控”課程為例［J］. 天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2020，21 （4）：82.