基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)實(shí)踐

基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)關(guān)注的是事實(shí)與事實(shí)之間的交聯(lián)、思維與思維之間的交錯(cuò)、素養(yǎng)與素養(yǎng)之間的交互。事實(shí)“雙線”強(qiáng)調(diào)從事實(shí)提煉形成概念，思維“雙線”強(qiáng)調(diào)運(yùn)用多種思維方法解決問題，素養(yǎng)“雙線”強(qiáng)調(diào)學(xué)科核心素養(yǎng)的相互滲透。本文以“植物對多種環(huán)境信號做出反應(yīng)”為例，具體闡述基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)實(shí)踐案例。

新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡以核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念的理念，為教學(xué)改革指明了方向。從傳統(tǒng)的關(guān)注一堂課的教學(xué)轉(zhuǎn)向新課程的教學(xué)，不是僅僅換個(gè)標(biāo)簽的事。目前教學(xué)中存在的主要問題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是在一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)敘寫中赫然出現(xiàn)了“培養(yǎng)××核心素養(yǎng)”，核心素養(yǎng)絕非一節(jié)課、一下子培養(yǎng)出來的；二是在概念教學(xué)中舉一個(gè)例子就從事實(shí)到了概念，下位概念直接到了上位概念，缺少歸納與概括的科學(xué)思維，不符合概念生成邏輯。

單元整體設(shè)計(jì)是解決這些問題的一種重要思路，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)和整體的教學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)展核心素養(yǎng)和聚焦大概念這樣的“大”目標(biāo)。在單元整體教學(xué)實(shí)踐中，筆者認(rèn)識到教學(xué)主線的設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)的整體性密切相關(guān)，與“大”目標(biāo)的達(dá)成密切相關(guān)，因此提出基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)。

一、單元整體設(shè)計(jì)及其教學(xué)主線

單元整體設(shè)計(jì)是介于課程規(guī)劃和課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)之間的中觀層面的教學(xué)設(shè)計(jì)。與孤立的課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)相比，單元整體設(shè)計(jì)能夠解決系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)與評價(jià)問題，實(shí)現(xiàn)更“大”的單元目標(biāo)和單元評價(jià)。其價(jià)值在于：一是發(fā)展核心素養(yǎng)，核心素養(yǎng)是在學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，單元整體設(shè)計(jì)為核心素養(yǎng)的落實(shí)設(shè)計(jì)安排了更充足的學(xué)習(xí)空間；二是聚焦概念建構(gòu)，上位概念是在下位概念的基礎(chǔ)上形成的，單元整體設(shè)計(jì)能夠以上位概念作為單元主題，為概念的形成進(jìn)行整體布局，有利于概念的建構(gòu)與生成。因此，單元整體教學(xué)以“情境—任務(wù)—活動—評價(jià)”作為基本范式，其教學(xué)主線和素養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)系如

圖1所示。

以上單元整體設(shè)計(jì)通過真實(shí)情境生成教學(xué)的核心問題或任務(wù)，即構(gòu)成教學(xué)的主線，幾個(gè)邏輯相關(guān)的任務(wù)共同指向概念建構(gòu)乃至觀念形成；通過學(xué)習(xí)活動發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任等核心素養(yǎng)，幾個(gè)活動及其相關(guān)評價(jià)共同指向?qū)W科核心素養(yǎng)的落實(shí)。

二、基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)及其內(nèi)涵

為了達(dá)成單元整體設(shè)計(jì)的多重目標(biāo)，教師需要關(guān)注的“主線”也不是單一的。教學(xué)是技術(shù)，更是藝術(shù)，如同小說埋下明暗多條敘事主線，教學(xué)也需要“雙主線”甚至“多主線”交織的精彩。筆者認(rèn)為，“雙主線”教學(xué)包括事實(shí)“雙線”、思維“雙線”、 素養(yǎng)“雙線”三個(gè)層次，彼此交織在一起。

（一）事實(shí)“雙線”

概念是在事實(shí)的基礎(chǔ)上形成的，概念形成是對事實(shí)的共性或本質(zhì)特征的提煉。因此，概念的學(xué)習(xí)過程需要事實(shí)的積累和歸納與概括的思維過程。以一個(gè)事實(shí)創(chuàng)設(shè)為情境貫穿全課的教學(xué)，有利于使主線清晰、邏輯嚴(yán)密，但是在概念的形成上，事實(shí)積累的基礎(chǔ)可能會是不足的。

事實(shí)“雙線”強(qiáng)調(diào)的是從事實(shí)提煉形成概念，給予概念更豐富的事實(shí)基礎(chǔ)，通過從事實(shí)與事實(shí)之間的交聯(lián)提煉出共性而形成概念。這與教學(xué)主線清晰并不矛盾，可以有主線與副線之分，有詳略的分配。

（二）思維“雙線”

科學(xué)思維有多種不同的方法，如歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等。教學(xué)目標(biāo)中往往明確要培養(yǎng)某一種思維方法，但是在解決實(shí)際問題和科學(xué)探究的過程中，常常交錯(cuò)運(yùn)用多種思維方法，一會兒推理、一會兒概括，一邊建模、一邊批判。

思維“雙線”強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)用多種思維方法，在真實(shí)情境中去關(guān)注問題和解決問題，不必將多種思維方法割裂開。最關(guān)鍵的科學(xué)思維不是一個(gè)個(gè)的思維方法，而是解決問題的能力與思維習(xí)慣。

（三）素養(yǎng)“雙線”

不同學(xué)科各有數(shù)個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)，如生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。學(xué)科核心素養(yǎng)之間是相互作用的，在形成生命觀念的過程中需要科學(xué)思維能力的支持，需要科學(xué)探究的方法過程，又都可以源自社會責(zé)任、應(yīng)用到社會責(zé)任中去。

素養(yǎng)“雙線”強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)時(shí)，學(xué)科核心素養(yǎng)之間是相互滲透、共同發(fā)展的?！半p主線”教學(xué)是相對于單一主線的教學(xué)而言的，認(rèn)為事實(shí)“雙線”更有利于概念的形成，思維“雙線”更有利于能力的提升，素養(yǎng)“雙線”更有利于綜合能力的發(fā)展，其邏輯關(guān)系如圖2所示。

因此，“雙主線”教學(xué)關(guān)注的是事實(shí)與事實(shí)之間的交聯(lián)、思維與思維之間的交錯(cuò)、素養(yǎng)與素養(yǎng)之間的交互。

三、“雙主線”教學(xué)的實(shí)踐案例

以浙科版生物教科書選擇性必修1第五章第三節(jié)“植物對多種環(huán)境信號做出反應(yīng)”為例，筆者梳理了本節(jié)教學(xué)的概念層級關(guān)系，以及學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系，如圖3所示。

（一）單元整體設(shè)計(jì)聚焦的問題

1.概念建構(gòu)。

本節(jié)是第五章《植物生命活動的調(diào)節(jié)》最后一節(jié)，課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求是“概述其他因素參與植物生命活動的調(diào)節(jié)，如光、重力和溫度等”。光、重力和溫度等是事實(shí)舉例而不是概念內(nèi)涵，因此學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不在于光周期現(xiàn)象、向重力性、春化作用的原理，而是通過這些生物學(xué)事實(shí)來幫助學(xué)生建構(gòu)上述的次位概念，是通過為學(xué)生提供這些生物學(xué)事實(shí)來促進(jìn)概念的自主生成。學(xué)生進(jìn)一步聯(lián)系已有的向光性的共性特點(diǎn)，得出生命活動調(diào)節(jié)模型，進(jìn)而生成植物激素調(diào)節(jié)概念，即本章的重要概念。

本節(jié)也是選擇性必修1《穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》模塊的最后一節(jié)，再聯(lián)系比較動植物生命活動的調(diào)節(jié)，學(xué)生認(rèn)識到它們的差異，更認(rèn)識到它們的共性，從而站在整個(gè)模塊的角度深度理解何為調(diào)節(jié)、何為穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)即本模塊的大概念，也是生命觀念的形成基礎(chǔ)。

2.科學(xué)探究。

本節(jié)知識，如向重力性或者光周期現(xiàn)象，是通過一系列的實(shí)驗(yàn)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究過程總結(jié)出來的，因此利用生物學(xué)事實(shí)建構(gòu)概念的過程有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)?？茖W(xué)探究既是本章也是本模塊特別凸顯的核心素養(yǎng)，如本章的第1節(jié)中，生長素的發(fā)現(xiàn)過程就集中體現(xiàn)了科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)。因此從單元整體設(shè)計(jì)角度來看，本節(jié)的教學(xué)再次聚焦科學(xué)探究，既是一個(gè)學(xué)習(xí)過程，也是對單元學(xué)習(xí)的評價(jià)。為了評價(jià)科學(xué)探究的水平三或水平四的深度學(xué)習(xí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生在復(fù)雜情境下開展科學(xué)探究。

（二）事實(shí)“雙線”

通過向重力性、光周期現(xiàn)象、春化作用和向光性的原理，概括出植物的激素調(diào)節(jié)。在本節(jié)的學(xué)習(xí)中，筆者從根的向重力性現(xiàn)象的生物學(xué)事實(shí)出發(fā)，通過科學(xué)探究得出其原理模型成為教學(xué)的事實(shí)“主線”，也承載了更多科學(xué)探究的過程和評價(jià)，輔以材料簡述光周期現(xiàn)象、春化作用及其原理成為教學(xué)的事實(shí)“副線”，再加上已學(xué)的向光性原理，共同支撐上位的重要概念“植物生命活動受到多種因素的調(diào)節(jié)，其中最重要的是植物激素的調(diào)節(jié)”，如圖4所示。

（三）思維“雙線”

在根的向重力性原理的科學(xué)探究過程中，通過六個(gè)邏輯相連的學(xué)習(xí)活動，得出向重力性的原理模型：第一，受生長素的發(fā)現(xiàn)、探究向光性原理的科學(xué)史的啟發(fā)，學(xué)生提出研究根的向重力性的問題：哪個(gè)部位感知重力？真的出現(xiàn)生長素分布不均嗎？重力如何引起生長素分布不均？第二，探究根感知重力的部位，學(xué)生做出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的對照思路。第三，探究根尖生長素是否分布不均，學(xué)習(xí)溫特的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并分析其可行性。第四，探究根尖生長素是否分布不均，有人將DR5（一種IAA敏感型啟動子）和GFP基因（綠色熒光蛋白基因）連接后導(dǎo)入植物細(xì)胞，并培養(yǎng)成植株，分別觀察正常生長和橫向放置的根尖部位的熒光分布，學(xué)生預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后提供相關(guān)科學(xué)研究成果照片。第五，思考橫放的根冠細(xì)胞中，重力會不會直接作用于生長素使之向下沉？學(xué)生分析否定后，引出科學(xué)家觀察到的平衡石（淀粉體）。第六，讀圖分析Haberland-Nemee的平衡石假說的圖示（如圖5所示），學(xué)生綜述根的向重力性原理。

上述學(xué)習(xí)活動中依次或者交錯(cuò)運(yùn)用的科學(xué)思維主要有：向重力性與向光性研究思路的類比推理；做出假設(shè)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的假設(shè)推理；分析實(shí)驗(yàn)的可行性、思考重力直接作用于生長素的批判性思維；得出向重力性原理的模型與建模等。將多種科學(xué)思維交錯(cuò)運(yùn)用、綜合運(yùn)用的思維方式才是解決真實(shí)問題的思維。

（四）素養(yǎng)“雙線”

1.科學(xué)探究與科學(xué)思維。

上述得出向重力性原理模型的科學(xué)探究過程與多種科學(xué)思維交互在一起，科學(xué)探究運(yùn)用科學(xué)思維，科學(xué)思維推進(jìn)科學(xué)探究。幾個(gè)學(xué)習(xí)活動涵蓋了科學(xué)探究的一些主要內(nèi)容，包括提出問題、做出假設(shè)、對照設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)評價(jià)、預(yù)測結(jié)果、總結(jié)綜述等。

另外需要指出的是，平衡石假說仍是假說，雖然有一些證據(jù)支持，但是仍有尚未解決的問題，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+的機(jī)制不清楚、鈣泵的作用不明確等。上文向?qū)W生展示了新興學(xué)科——重力植物生理學(xué)在當(dāng)代空間生命科學(xué)中具有舉足輕重的地位，肩負(fù)闡明地球重力在生物進(jìn)化進(jìn)程中的作用和在不同重力環(huán)境中發(fā)展植物栽培技術(shù)的雙重任務(wù)，旨在激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望和感悟科學(xué)探究永無止境的科學(xué)精神。

2.生命觀念與科學(xué)思維。

生命觀念是在理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成的，而概念主要是通過歸納與概括的科學(xué)思維提煉的。如圖4所呈現(xiàn)的，學(xué)生通過概括向重力性、光周期現(xiàn)象、春化作用和向光性的原理模型，得出生命活動調(diào)節(jié)的模型，即從次位概念概括出重要概念。此時(shí)再來理解其中的“信息分子”，其作用是從感知部位到反應(yīng)部位傳遞信息，其需求量不大，為了保證信息的準(zhǔn)確傳遞，該物質(zhì)作用后要及時(shí)滅活或回收處理。學(xué)生深入理解植物中具有這樣生理功能和特點(diǎn)的“信息分子”就是植物激素，有生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、脫落酸、乙烯等已經(jīng)學(xué)過的，還有成花素、春化素等尚未確認(rèn)的。

進(jìn)一步概括形成更上位的概念，需要學(xué)生進(jìn)一步討論：動物的神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)是否符合這個(gè)植物激素的調(diào)節(jié)模型？其感受部位、信息分子、反應(yīng)部位分別是什么？所有這些調(diào)節(jié)的目的是什么、意義是什么？通過對問題鏈的思考，學(xué)生再次運(yùn)用歸納與概括的科學(xué)思維，綜合比較各種調(diào)節(jié)，形成“通過調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)，保障生命活動的正常進(jìn)行”的大概念，也就是生命觀念中的穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

四、結(jié)語

基于單元整體設(shè)計(jì)的“雙主線”教學(xué)是一種教學(xué)理念和策略的實(shí)踐嘗試，其價(jià)值表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是提倡在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中，注重基于生物學(xué)事實(shí)的真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，凸顯核心素養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)；二是深入關(guān)注事實(shí)與事實(shí)、思維與思維、素養(yǎng)與素養(yǎng)之間的關(guān)系，在理清這些關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過這些關(guān)系來豐富課堂教學(xué)，更好地實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念建構(gòu)、落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)，符合生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的以核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念的基本理念，值得深入研究和實(shí)踐探索。