生物學(xué)單元整體設(shè)計(jì)：基于深度學(xué)習(xí)的視角

［摘要］ 以“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”單元整體設(shè)計(jì)為例，基于深度學(xué)習(xí)的視角具體闡述生物學(xué)單元整體設(shè)計(jì)策略：以重要概念為核心系統(tǒng)建構(gòu)單元學(xué)習(xí)主題，以學(xué)業(yè)質(zhì)量為依據(jù)精準(zhǔn)制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，以情境任務(wù)為驅(qū)動(dòng)合理設(shè)置單元學(xué)習(xí)活動(dòng)，以素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向科學(xué)設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

［關(guān)鍵詞］ 單元整體設(shè)計(jì)；深度學(xué)習(xí)；生物學(xué)；核心素養(yǎng)

深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。單元學(xué)習(xí)能夠凸顯知識(shí)的結(jié)構(gòu)化、情境化和功能化，再現(xiàn)學(xué)科知識(shí)發(fā)展、彰顯學(xué)科思想方法，是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的重要途徑。因而，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，需要教師從單元整體設(shè)計(jì)做起。

單元整體設(shè)計(jì)是指通過創(chuàng)設(shè)問題情境，圍繞某個(gè)特定的主題或目標(biāo)，將相關(guān)的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行重新整合，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)創(chuàng)生、概念建構(gòu)及遷移應(yīng)用的過程，包含選擇單元學(xué)習(xí)主題、制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng)、設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等四個(gè)環(huán)環(huán)相扣的環(huán)節(jié)。本文以高中生物學(xué)必修1“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”單元為例，基于深度學(xué)習(xí)探討生物學(xué)單元整體設(shè)計(jì)的策略。

一、明確概念層級(jí)關(guān)系，以重要概念為核心系統(tǒng)建構(gòu)單元學(xué)習(xí)

主題

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)內(nèi)容三個(gè)維度上的聯(lián)動(dòng)發(fā)生，高品質(zhì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的關(guān)鍵因素。因此，構(gòu)建良好的知識(shí)內(nèi)容體系是學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、形成良好認(rèn)知結(jié)構(gòu)的前提?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）以發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，追求“少而精”的原則，構(gòu)建了“大概念→重要概念→次位概念”的內(nèi)容體系。依據(jù)新課標(biāo)分析，大概念應(yīng)是學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)后統(tǒng)整提煉的核心知識(shí)，指向生物學(xué)學(xué)科觀念的形成，這需要長時(shí)段、跨章節(jié)甚至跨模塊的學(xué)習(xí)，進(jìn)行單元整體設(shè)計(jì)的難度較大。而重要概念具備中介連接和雙向傳導(dǎo)作用，揭示學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)結(jié)與蘊(yùn)涵，指向大概念的統(tǒng)整與提升，有助于學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的概念體系，進(jìn)而凝練學(xué)科觀念，解決實(shí)際問題，并在此過程中發(fā)展思維、培養(yǎng)技能，達(dá)成深度學(xué)習(xí)要求。因此，以重要概念為核心梳理關(guān)聯(lián)知識(shí)系統(tǒng)建構(gòu)單元學(xué)習(xí)主題，不僅符合新課標(biāo)的內(nèi)容要求，同時(shí)也符合學(xué)科概念體系的內(nèi)在邏輯和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，兼具可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。

重要概念“物質(zhì)通過被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸?shù)确绞竭M(jìn)出細(xì)胞，以維持細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)”（以下簡稱“重要概念A(yù)”）涉及的概念關(guān)系如圖1所示。細(xì)胞是生物體生命活動(dòng)的基本單位，時(shí)刻都在進(jìn)行著復(fù)雜的代謝活動(dòng)。而這些代謝活動(dòng)高效有序地進(jìn)行，不僅依賴于細(xì)胞嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，同時(shí)也需要細(xì)胞不斷地與周圍環(huán)境進(jìn)行多途徑的物質(zhì)交換。通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生能理解生物膜具有選擇透過性的生命屬性，并基于系統(tǒng)的視角從微觀層面上理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)，以及物質(zhì)與能量的相統(tǒng)一，從而建構(gòu)學(xué)科概念體系，發(fā)展科學(xué)思維能力。因此，以重要概念A(yù)為核心建構(gòu)“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”單元學(xué)習(xí)主題，符合學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在邏輯和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。

二、分析學(xué)生素養(yǎng)水平，以學(xué)業(yè)質(zhì)量為依據(jù)精準(zhǔn)制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)是學(xué)習(xí)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，基于深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生活動(dòng)和學(xué)業(yè)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合。單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的制訂應(yīng)遵循學(xué)生的素養(yǎng)水平和認(rèn)知規(guī)律，指向?qū)W科核心素養(yǎng)發(fā)展的預(yù)期結(jié)果。新課標(biāo)中“學(xué)業(yè)質(zhì)量”描述了學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后的學(xué)業(yè)成就表現(xiàn)，而學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)明確了學(xué)業(yè)質(zhì)量的不同水平，刻畫了學(xué)生發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)不同維度的具體體現(xiàn)，是制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的重要依據(jù)。同時(shí)，新課標(biāo)中的“教學(xué)建議”也為單元學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展提供了參考。因此，教師在制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)，首先要分析學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、素養(yǎng)水平和發(fā)展需求，抓住深度學(xué)習(xí)的起點(diǎn)；其次要分析學(xué)業(yè)質(zhì)量，明確單元學(xué)習(xí)內(nèi)容能培養(yǎng)學(xué)生哪些素養(yǎng)、這些素養(yǎng)應(yīng)該達(dá)到什么水平、需要通過什么活動(dòng)來達(dá)成，并依據(jù)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不同水平要求確定深度學(xué)習(xí)的終點(diǎn)；最后基于學(xué)科核心素養(yǎng)的不同維度，從單元整體的視角精準(zhǔn)表述單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。

需要注意的是，學(xué)習(xí)目標(biāo)的制訂應(yīng)蘊(yùn)含學(xué)生從現(xiàn)有水平到應(yīng)然水平的進(jìn)階過程，且具有可檢測性，在具體表述上則要求指向清晰明確，避免使用“培養(yǎng)”“提升”等難以檢測的心理學(xué)名詞。在單元學(xué)習(xí)目標(biāo)制訂的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合次位概念合理安排序列課時(shí)，將單元學(xué)習(xí)目標(biāo)分解到具體課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)中，確保學(xué)習(xí)過程沿著最終目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。

本單元學(xué)習(xí)目標(biāo)制訂中，首先分析學(xué)生的現(xiàn)有水平：在初中階段學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)植物細(xì)胞的吸水和失水有了感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)物質(zhì)分子的擴(kuò)散現(xiàn)象也有了基本的認(rèn)知，在高中階段已學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)的功能特征。同時(shí)，高中學(xué)生已具備一定的信息處理能力和實(shí)驗(yàn)操作技能，為單元活動(dòng)的開展奠定了基礎(chǔ)。其次，分析學(xué)生通過單元學(xué)習(xí)達(dá)成的應(yīng)然水平：本單元屬于必修課程內(nèi)容，對(duì)應(yīng)新課標(biāo)中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的等級(jí)1和等級(jí)2。通過上述分析，結(jié)合課程資源和新課標(biāo)中的“教學(xué)建議”，學(xué)習(xí)目標(biāo)制訂如下：

1.通過過程探究、資料分析等活動(dòng)，能運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理等科學(xué)思維方法，基于實(shí)證建構(gòu)“質(zhì)膜具有選擇透過性”“被動(dòng)運(yùn)輸”“主動(dòng)運(yùn)輸”及“胞吞與胞吐”等生物學(xué)概念，并能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，嘗試解釋生命現(xiàn)象。（生命觀念、科學(xué)思維）

2.通過對(duì)具體實(shí)例的分析討論，能運(yùn)用類比與概括、模型與建模，構(gòu)建“被動(dòng)運(yùn)輸”和“主動(dòng)運(yùn)輸”的物理模型，并比較兩者的異同點(diǎn)，闡釋主動(dòng)運(yùn)輸?shù)纳鼘傩约捌鋵?duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的重要意義。（生命觀念、科學(xué)思維）

3.通過科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究植物細(xì)胞的失水與吸水的條件，說明水分子進(jìn)出植物細(xì)胞的原理，闡釋原生質(zhì)層的選擇透過性與質(zhì)壁分離及其復(fù)原的關(guān)系；同時(shí)能基于滲透作用的原理，解釋食品腌制、植物“燒苗”等生活現(xiàn)象。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）

4.通過對(duì)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的具體實(shí)例的討論，分析細(xì)胞膜的成分及結(jié)構(gòu)與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸功能之間的關(guān)系，嘗試運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決生活實(shí)際問題。（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）

三、創(chuàng)設(shè)單元整體情境，以情境任務(wù)為驅(qū)動(dòng)合理設(shè)置單元學(xué)習(xí)活動(dòng)

“活動(dòng)與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的核心特征。學(xué)生只有真切體驗(yàn)知識(shí)的創(chuàng)生過程，才能理解符號(hào)表征之間的邏輯關(guān)系，以及符號(hào)與客觀事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而達(dá)到對(duì)知識(shí)概念的意義建構(gòu)，并在此過程中體會(huì)學(xué)科思想方法，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，達(dá)成深度學(xué)習(xí)要求。生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在“真實(shí)情境”中解決“實(shí)際問題”時(shí)的“具體表現(xiàn)”。

基于此，設(shè)計(jì)“情境—任務(wù)—活動(dòng)—應(yīng)用”的學(xué)習(xí)圖譜能讓學(xué)生置身“歷史”，親歷知識(shí)的創(chuàng)生、形成、發(fā)展過程，是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效實(shí)踐路徑。因此，教師首先應(yīng)創(chuàng)設(shè)整合度高、連續(xù)性強(qiáng)的真實(shí)情境，再現(xiàn)簡化后的知識(shí)創(chuàng)生場域；接著提出契合學(xué)生認(rèn)知水平和素養(yǎng)發(fā)展的任務(wù)或核心問題，促使學(xué)生系統(tǒng)思考、深入探究概念建構(gòu)過程；并設(shè)計(jì)具有辨析性、探究性、多樣性的實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在體驗(yàn)人類實(shí)踐探索的認(rèn)知邏輯、思維歷程和價(jià)值追求的同時(shí)，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、同伴學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)概念的“再創(chuàng)造”“再經(jīng)歷”“再體驗(yàn)”；最后，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用結(jié)構(gòu)化的知識(shí)應(yīng)用解決實(shí)際問題，從而將學(xué)科知識(shí)內(nèi)化為核心素養(yǎng)。

本單元學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教師以來源于生活實(shí)際的“糖尿病的癥狀及治療”創(chuàng)設(shè)單元整體情境，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、依托次位概念序列設(shè)計(jì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)知情境中開展多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，在解決問題、提煉概念的基礎(chǔ)上，凝練學(xué)科觀念，發(fā)展科學(xué)思維能力，提升科學(xué)探究技能，踐行社會(huì)責(zé)任意識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)（如圖2）。

四、依托逆向設(shè)計(jì)理論，以素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向科學(xué)設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是落實(shí)“教—學(xué)—評(píng)”一致性、促進(jìn)深度學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？茖W(xué)的單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)有助于教師及時(shí)了解學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況、調(diào)控學(xué)習(xí)過程、指導(dǎo)教學(xué)改進(jìn)，同時(shí)也有助于學(xué)生緊扣學(xué)習(xí)目標(biāo)、自主監(jiān)控目標(biāo)是否達(dá)成、主動(dòng)反思學(xué)習(xí)進(jìn)程。因此，教師在制訂單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的同時(shí)，就應(yīng)該設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，從而保證目標(biāo)與評(píng)價(jià)有效銜接和持續(xù)呼應(yīng)。評(píng)價(jià)是基于證據(jù)的推理和判斷。以學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，應(yīng)以學(xué)生為中心，注重學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平，依據(jù)合理的外顯證據(jù)，選擇科學(xué)的評(píng)價(jià)形式，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的應(yīng)然價(jià)值。那么，如何設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)呢？依托“逆向設(shè)計(jì)”理論，教師可系統(tǒng)把握以下三個(gè)關(guān)鍵步驟：第一，確定評(píng)價(jià)目標(biāo)，以核心素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向，對(duì)接單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。第二，確定合適的評(píng)價(jià)證據(jù)，設(shè)置淺表、深層、遷移等不同層次評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，表征學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展水平。第三，確定合適的評(píng)價(jià)任務(wù)和形式，實(shí)施持續(xù)性評(píng)價(jià)。持續(xù)性評(píng)價(jià)應(yīng)更多地體現(xiàn)過程性評(píng)價(jià)（即形成性評(píng)價(jià)），聚焦對(duì)概念之間關(guān)聯(lián)的顯性檢測、新情境下對(duì)概念的遷移應(yīng)用，可采用訪談、簡答、任務(wù)、報(bào)告、繪制概念圖、建構(gòu)模型及新情境下問題解決等多元形式。同時(shí)，單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)要貫穿單元學(xué)習(xí)的始終，及時(shí)喚醒學(xué)生的元認(rèn)知，將學(xué)習(xí)活動(dòng)向深層次推進(jìn)（“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)如下表）。

［本文系安徽省2020年度教育科學(xué)研究項(xiàng)目立項(xiàng)課題“核心素養(yǎng)視域下生物學(xué)單元化教學(xué)實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JK20047）研究成果］

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程國勝? ?安徽省巢湖市第二中學(xué)。