基于大概念的高中生物單元教學(xué)研究

摘 要 單元教學(xué)是促進(jìn)深度學(xué)習(xí)和素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。以“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”為例，提出凝練學(xué)科大概念、設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)置驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、分解學(xué)習(xí)任務(wù)、開(kāi)展過(guò)程評(píng)價(jià)等策略實(shí)施單元教學(xué)。

關(guān)鍵詞 高中生物 大概念 單元教學(xué)研究 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

學(xué)科大概念具有統(tǒng)攝功能，建構(gòu)由學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)的課程內(nèi)容框架，既有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和遷移，也有助于發(fā)展學(xué)生的生命觀(guān)念。[1]單元學(xué)習(xí)是進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的有效途徑。[2]根據(jù)文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)單元的理解和認(rèn)知并未統(tǒng)一，單元可以是知識(shí)單元、內(nèi)容單元，也可以是學(xué)習(xí)單元。無(wú)論對(duì)單元如何界定，學(xué)者們對(duì)學(xué)習(xí)單元的基本功能的認(rèn)識(shí)是一致的，也就是幫助學(xué)生理解和掌握結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)科觀(guān)念的建構(gòu)和學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。[3]本研究以人教版《普通高中教科書(shū)·生物學(xué)》（必修1）中“第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”為例，通過(guò)凝練學(xué)科大概念、設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)置驅(qū)動(dòng)問(wèn)題、分解學(xué)習(xí)任務(wù)、開(kāi)展過(guò)程性評(píng)價(jià)等進(jìn)行單元學(xué)習(xí)研究。

一、凝練學(xué)科大概念，形成概念群

教材中的章節(jié)是教材編寫(xiě)者基于學(xué)科知識(shí)屬性組織呈現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)體系。單從某一節(jié)內(nèi)容看，知識(shí)內(nèi)容單一，不能形成一個(gè)有機(jī)整體。因此，教師必須把教材中某一章的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)梳理，凝練出上位概念，把整章內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，形成結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的知識(shí)體系。

學(xué)科知識(shí)是學(xué)科體系的基本構(gòu)成要素。“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”單元包括細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞器之間的分工合作、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能三部分內(nèi)容。課標(biāo)中關(guān)于內(nèi)容的要求為[1]12-13：（1）概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開(kāi)，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間的信息交流；（2）闡明細(xì)胞內(nèi)具有多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著物質(zhì)運(yùn)輸、合成與分解、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等生命活動(dòng)；（3）闡明遺傳信息主要儲(chǔ)存在細(xì)胞核中；（4）舉例說(shuō)明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)。從課標(biāo)描述可以看出，細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞器和細(xì)胞核三部分，在生命活動(dòng)中，三部分發(fā)揮各自功能、協(xié)同合作完成細(xì)胞的生命活動(dòng)。教材將此部分內(nèi)容分為三節(jié)呈現(xiàn)，分別是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞器間的分工合作及細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能，因此，本單元提煉出三個(gè)核心概念分別為：細(xì)胞間的物質(zhì)交換與信息交流、細(xì)胞器間的分工協(xié)作、細(xì)胞的代謝與遺傳的控制。組成細(xì)胞的分子有序地組織成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，才能成為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)[4]，本單元是圍繞細(xì)胞作為一個(gè)具有生命活動(dòng)功能的個(gè)體進(jìn)行組織的，故凝練出學(xué)科大概念為細(xì)胞是生物體生命活動(dòng)的基本單位。

二、單元整體規(guī)劃，設(shè)計(jì)素養(yǎng)導(dǎo)向?qū)W習(xí)目標(biāo)

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)要圍繞核心概念而展開(kāi)，目的是建構(gòu)學(xué)科大概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)內(nèi)容的學(xué)業(yè)要求，以及核心素養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行合理規(guī)劃。關(guān)于“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”單元，課標(biāo)中的學(xué)業(yè)要求為：建構(gòu)并使用細(xì)胞模型，闡明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)通過(guò)分工與合作，形成相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的各項(xiàng)生命活動(dòng)。[1]15核心素養(yǎng)目標(biāo)是感悟生命觀(guān)念、發(fā)展科學(xué)思維、增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)分析，在學(xué)習(xí)本單元內(nèi)容前，學(xué)生已經(jīng)初步建立生物體是由細(xì)胞構(gòu)成的重要概念，并對(duì)組成細(xì)胞的元素和化合物等有了初步認(rèn)識(shí)，知道細(xì)胞是由無(wú)機(jī)物和有機(jī)物構(gòu)成的，有機(jī)物包括糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等，這為學(xué)習(xí)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。本單元以細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性為主題安排多個(gè)教學(xué)活動(dòng)，在設(shè)計(jì)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從整體分解到局部再上升到整體的框架來(lái)逐步認(rèn)識(shí)細(xì)胞，探討組成細(xì)胞的各個(gè)結(jié)構(gòu)是如何通過(guò)既相對(duì)獨(dú)立，又緊密聯(lián)系的方式協(xié)調(diào)一致的，共同配合完成細(xì)胞的生命活動(dòng)。

根據(jù)課標(biāo)中的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求以及素養(yǎng)目標(biāo)要求，本單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)如下：

1.通過(guò)視頻和資料分析吞噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬病原體的過(guò)程以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的歷程，初步建構(gòu)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)模型，增強(qiáng)生命觀(guān)念。

2.通過(guò)閱讀吞噬細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程資料，基于科學(xué)事實(shí)和證據(jù)歸納建構(gòu)不同細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能模型，感悟嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，初步形成科學(xué)思維。

3.通過(guò)基于同位素標(biāo)記法分析分泌蛋白的運(yùn)輸過(guò)程，認(rèn)識(shí)細(xì)胞器間既有分工又有協(xié)作，初步形成結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)念。

4.通過(guò)閱讀并分析科學(xué)史實(shí)資料，掌握細(xì)胞核對(duì)代謝與遺傳的控制功能，并對(duì)慢性肉芽腫疾病提出治療方案，感受細(xì)胞的功能價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

三、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，設(shè)置驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

真實(shí)情境為學(xué)生提供了核心素養(yǎng)培育和表現(xiàn)的機(jī)會(huì)。在教學(xué)過(guò)程中，情境與學(xué)習(xí)割裂的現(xiàn)象仍然比較普遍，情境僅僅停留在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，在新知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)往往與情境無(wú)關(guān)。學(xué)生通過(guò)情境進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在情境中學(xué)習(xí)、建構(gòu)知識(shí)，在情境中應(yīng)用、遷移知識(shí)。因此，情境需要具有吸引學(xué)生興趣，承載知識(shí)和技能培養(yǎng)的功能。學(xué)生能夠以情境為依托進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)、發(fā)展技能，最后在情境問(wèn)題解決中遷移所學(xué)知識(shí)，并通過(guò)問(wèn)題解決過(guò)程的診斷來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的素養(yǎng)表現(xiàn)。問(wèn)題是課堂教學(xué)持續(xù)開(kāi)展下去的驅(qū)動(dòng)力，教師需要基于情境素材并結(jié)合知識(shí)內(nèi)容設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題鏈，引領(lǐng)學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中進(jìn)行持續(xù)思考、建構(gòu)、遷移，通過(guò)前后關(guān)聯(lián)、照應(yīng)形成完整的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。本研究以吞噬細(xì)胞在人體免疫反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮的作用為主線(xiàn)，通過(guò)研究吞噬細(xì)胞膜在識(shí)別并吞噬病原體的生命活動(dòng)過(guò)程中的作用；炎癥反應(yīng)下吞噬細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器分工協(xié)作，分泌細(xì)胞因子招募其他免疫細(xì)胞前來(lái)共同作戰(zhàn)；吞噬細(xì)胞核的基因突變引發(fā)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能改變，導(dǎo)致慢性肉芽腫疾病的發(fā)生等，結(jié)合細(xì)胞結(jié)構(gòu)研究的相關(guān)科學(xué)史實(shí)，設(shè)置情境問(wèn)題鏈條，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，引領(lǐng)學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展。

本研究基于核心概念設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)情境及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，如表1所示。

四、基于驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，分解學(xué)習(xí)任務(wù)

問(wèn)題引領(lǐng)、驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)的持續(xù)開(kāi)展，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題是學(xué)生主體地位的重要表現(xiàn)。分析和解決問(wèn)題過(guò)程就是對(duì)問(wèn)題的拆解過(guò)程。教師需要把問(wèn)題拆解為一系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)合作交流、分析解釋、關(guān)聯(lián)遷移等學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展能力。例如，在課時(shí)2中，基于驅(qū)動(dòng)問(wèn)題分解的學(xué)習(xí)任務(wù)如表2所示。

在分解學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，教師需要從不同角度促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，如任務(wù)1和任務(wù)2分別從宏觀(guān)角度和微觀(guān)角度引領(lǐng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)和細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行分析、建構(gòu)。另外，需要引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行方法學(xué)習(xí)，如任務(wù)4讓學(xué)生了解同位素標(biāo)記法的基本原理，認(rèn)識(shí)其在生物學(xué)習(xí)過(guò)程中的價(jià)值。同時(shí)，學(xué)習(xí)任務(wù)要前后關(guān)聯(lián)，保持邏輯思路前后一致，從任務(wù)1到任務(wù)6均是在建構(gòu)細(xì)胞器的分工協(xié)作核心概念，通過(guò)邏輯緊密的任務(wù)串驅(qū)動(dòng)建構(gòu)細(xì)胞是生物體生命活動(dòng)的基本單位大概念。

五、錨定學(xué)科素養(yǎng)，開(kāi)展過(guò)程評(píng)價(jià)

課堂教學(xué)評(píng)價(jià)主要目的是判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)、技能、情感等的發(fā)展情況，診斷學(xué)生的素養(yǎng)表現(xiàn)。多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，診斷學(xué)生的判斷能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和知識(shí)運(yùn)用能力。教師需要根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容，基于學(xué)生的課堂表現(xiàn)，設(shè)置有針對(duì)性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)任務(wù)和評(píng)價(jià)方式。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是指根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容界定學(xué)生的思維發(fā)展情況。評(píng)價(jià)任務(wù)是指結(jié)合具體學(xué)習(xí)任務(wù)觀(guān)察學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)并進(jìn)行價(jià)值判斷。評(píng)價(jià)方式是指由哪一評(píng)價(jià)主體進(jìn)行評(píng)價(jià)。以課時(shí)3為例，設(shè)計(jì)的過(guò)程評(píng)價(jià)任務(wù)如表3所示。

表3 過(guò)程評(píng)價(jià)任務(wù)（課時(shí)3）

[評(píng)價(jià)環(huán)節(jié) 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)價(jià)任務(wù) 評(píng)價(jià)方式 生評(píng) 師評(píng) 1 歸納概括 能否基于給定資料判斷美西螈膚色、傘藻的形態(tài)特點(diǎn)與細(xì)胞核有關(guān) 能否基于兩個(gè)資料歸納概括得出細(xì)胞核是遺傳信息控制中心 2 比較分析 能否基于給定材料內(nèi)容比較分析得出細(xì)胞核具有控制細(xì)胞代謝功能 3 知識(shí)遷移 能否將所學(xué)的細(xì)胞相關(guān)知識(shí)與慢性肉芽腫疾病相關(guān)聯(lián) 解決問(wèn)題 能否從細(xì)胞、基因視角提出合適的治療方案 價(jià)值判斷 能否認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的學(xué)科價(jià)值和社會(huì)價(jià)值 ]

過(guò)程評(píng)價(jià)是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的重要鏈條之一。教師需要抓住問(wèn)題的核心、實(shí)質(zhì)，落實(shí)核心素養(yǎng)理念。評(píng)價(jià)就是診斷學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、思路方法、思維能力、價(jià)值判斷等綜合表現(xiàn)。

單元教學(xué)是促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。教師需要通過(guò)凝練大概念把學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，形成一個(gè)有機(jī)整體，這有助于學(xué)生從整體視角俯視知識(shí)體系，形成結(jié)構(gòu)化的認(rèn)知圖示。單元教學(xué)需要教師對(duì)單元教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌安排，用情境統(tǒng)領(lǐng)單元內(nèi)容，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)和任務(wù)分解引領(lǐng)知識(shí)學(xué)習(xí)和促進(jìn)素養(yǎng)發(fā)展，通過(guò)過(guò)程評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)走向深入。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]中華人民共和國(guó)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，2020：58.

[2]郭華.深度學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)改進(jìn)[J].基礎(chǔ)教育課程，2019（Z1）：10-15.

[3]王云生.大單元教學(xué)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃與組織：以高中化學(xué)課程教學(xué)為例[J].基礎(chǔ)教育課程，2022（20）：4-12.

[4]朱正威，趙占良.普通高中教科書(shū)·生物學(xué)（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2019：39.

（責(zé)任編輯：姜顯光）