高中生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐與研究

吳一非 陳 欣

（1.廈門(mén)雙十中學(xué)，福建 廈門(mén) 361009；2.福建教育學(xué)院，福建 福州 350025）

隨著基礎(chǔ)教育課程改革的深入推進(jìn)，單元教學(xué)成為高中生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐與研究的熱點(diǎn)。目前，學(xué)界普遍認(rèn)為單元教學(xué)有利于知識(shí)的結(jié)構(gòu)化，體現(xiàn)學(xué)科思想、觀(guān)念和方法，是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑。［1］單元教學(xué)備課時(shí)應(yīng)根據(jù)學(xué)情整合教學(xué)資源，以單元為課程單位，使得教學(xué)活動(dòng)時(shí)間具有靈活性，并增進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合性和整體性，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與高階思維活動(dòng)，在鮮活的問(wèn)題情境中獲得對(duì)知識(shí)的整體認(rèn)知，既看到“樹(shù)木”也看到“森林”。［2］本文嘗試以“細(xì)胞生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量”單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略。

一、單元教學(xué)設(shè)計(jì)及其理論基礎(chǔ)概述

長(zhǎng)期以來(lái)，高中生物學(xué)教師習(xí)慣于按節(jié)設(shè)計(jì)課時(shí)三維教學(xué)目標(biāo)、撰寫(xiě)并實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)，一定程度上使得生物學(xué)知識(shí)“碎片化”，不利于學(xué)生發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。單元教學(xué)是以某一知識(shí)章節(jié)或核心概念為主題，結(jié)合本學(xué)科或相關(guān)學(xué)科知識(shí)，合理實(shí)施教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)的相對(duì)完整的教學(xué)過(guò)程。［3］單元教學(xué)設(shè)計(jì)的基本要素包括指向?qū)W科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)與單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，以及“提出問(wèn)題—?jiǎng)?chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境—開(kāi)展探究活動(dòng)”為主線(xiàn)的單元教學(xué)方案。［4］

情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)發(fā)生在情境之中，知識(shí)的建構(gòu)、理解及遷移應(yīng)用是與知識(shí)生成的情境正相關(guān)的。［5］基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性，并且在“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——思考問(wèn)題——解決問(wèn)題——發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題”的螺旋發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，基于真實(shí)的問(wèn)題情境設(shè)計(jì)與實(shí)施學(xué)習(xí)任務(wù)及學(xué)習(xí)活動(dòng)，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感和獲得感，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、單元教學(xué)設(shè)計(jì)策略例析

單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要深入分析單元教學(xué)內(nèi)容，確定指向核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)。其次創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境、提出學(xué)習(xí)任務(wù)、設(shè)計(jì)單元教學(xué)方案，促進(jìn)學(xué)生深入地開(kāi)展探究與實(shí)踐，在探究與實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、解決新問(wèn)題。并根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案，及時(shí)評(píng)價(jià)、反饋教學(xué)目標(biāo)達(dá)成與否或達(dá)成程度。

1.單元教學(xué)內(nèi)容聚焦生物學(xué)大概念

根據(jù)高中生物學(xué)課程的基本理念之一“內(nèi)容聚焦大概念”，單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)深入分析課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求，繪制單元教學(xué)內(nèi)容概念體系示意圖，使得單元教學(xué)內(nèi)容聚焦生物學(xué)大概念。

例如，根據(jù)《普通高中生物學(xué)課程準(zhǔn)（2017 年版）》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“課程標(biāo)準(zhǔn)”）內(nèi)容要求，分析“細(xì)胞生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量”單元教學(xué)內(nèi)容中的大概念、重要概念、次位概念、一般概念及其相互關(guān)系，繪制單元教學(xué)概念體系示意圖（如圖1），以便劃分課時(shí)數(shù)與課時(shí)教學(xué)內(nèi)容，提供豐富的、感性的事實(shí)性知識(shí)，設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生建立、理解與應(yīng)用生物學(xué)大概念“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”，逐步形成結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)、物質(zhì)與能量觀(guān)。［6］

2.確立發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)

單元教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)是發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，以此確立可操作、可評(píng)價(jià)的單元教學(xué)目標(biāo)，有助于設(shè)計(jì)與實(shí)施單元教學(xué)方案及單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案。

根據(jù)課程準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求及教學(xué)提示，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情與教學(xué)資源，設(shè)計(jì)“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”單元學(xué)習(xí)目標(biāo)是：

（1）運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)，闡明質(zhì)膜具有選擇透過(guò)性；舉例說(shuō)明某些物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，不需要提供能量；某些物質(zhì)則是逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，需要能量和載體蛋白；舉例說(shuō)明大分子物質(zhì)可以通過(guò)胞吞胞吐進(jìn)出細(xì)胞。

圖1 “細(xì)胞的生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量”單元教學(xué)概念體系

（2）運(yùn)用物質(zhì)與能量觀(guān)，說(shuō)明絕大多數(shù)酶是一類(lèi)催化生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)；酶活性受到環(huán)境因素（pH 和溫度）的影響；解釋ATP 是驅(qū)動(dòng)細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能量來(lái)源。

（3）比較分析物質(zhì)出入細(xì)胞方式、有氧呼吸和無(wú)氧呼吸方式，提升分析能力；構(gòu)建生物膜結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞呼吸與ATP 的概念模型，提升歸納能力與建模能力。

（4）通過(guò)小組合作探究植物細(xì)胞的吸水和失水過(guò)程、探究酵母菌的呼吸方式，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本思路和方法，提高實(shí)踐能力與合作能力。

（5）分析發(fā)酵過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，體驗(yàn)釀酒方法及過(guò)程，結(jié)合細(xì)胞吸水失水、適度施肥、中耕松土等生產(chǎn)實(shí)踐案例，運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題。探討適度飲酒、有氧運(yùn)動(dòng)的意義，養(yǎng)成健康的生活習(xí)慣。

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)聚焦高中生物學(xué)的大概念，充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，以便以此設(shè)計(jì)課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)探究性學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生習(xí)得生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，逐步形成“細(xì)胞生命活動(dòng)中物質(zhì)和能量變化相統(tǒng)一”“細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的生命觀(guān)念，提高科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力。

3.以“提出問(wèn)題—?jiǎng)?chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境—開(kāi)展探究活動(dòng)”為主線(xiàn)制定單元教學(xué)方案

根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo)，制定單元教學(xué)方案，選擇適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源，基于真實(shí)的問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)單元學(xué)習(xí)情境及單元學(xué)習(xí)核心任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展合作探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生基于對(duì)生物學(xué)重要概念的正確認(rèn)識(shí)，建構(gòu)概念體系，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”單元學(xué)習(xí)的核心任務(wù)是“探究酵母菌生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”和“探究酵母菌生存需要能量”，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展果酒釀制實(shí)驗(yàn)、探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)、探究酵母菌的呼吸方式實(shí)驗(yàn)，以及閱讀教科書(shū)、查閱相關(guān)資料及小組討論交流等探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，完成生物膜結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞呼吸與ATP 概念圖、探究植物細(xì)胞的吸水和失水實(shí)驗(yàn)報(bào)告、探究酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下的呼吸產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)報(bào)告、交流匯報(bào)等。

圍繞單元學(xué)習(xí)的核心任務(wù)，設(shè)計(jì)課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)、課時(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容、課時(shí)數(shù)及課下安排等單元教學(xué)方案（如表1）?；趯W(xué)生有的果酒制作經(jīng)驗(yàn)及“酵母菌發(fā)酵需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)例如葡萄糖”的認(rèn)知，以“酵母菌所需的葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如何進(jìn)入細(xì)胞”開(kāi)展“細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出”的學(xué)習(xí)。以“營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后如何為細(xì)胞提供能量”開(kāi)展“ATP—細(xì)胞的能量貨幣”的學(xué)習(xí)，以“細(xì)胞中ATP 的主要來(lái)源是什么”引入“細(xì)胞呼吸”的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在分子水平探究酵母菌的生命活動(dòng)本質(zhì)。再以“培養(yǎng)條件氧氣的改變對(duì)于細(xì)胞呼吸有何影響”開(kāi)展“探究酵母菌的呼吸方式”的學(xué)習(xí)。此節(jié)課教學(xué)可以針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)水平，布置差異化的探究性學(xué)習(xí)任務(wù)，如A 小組探究酵母菌在有氧和無(wú)氧條件下呼吸產(chǎn)物的差異，B 小組探究溫度對(duì)于酵母菌有氧呼吸的影響，C 小組驗(yàn)證酵母菌在無(wú)氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精和二氧化碳。這樣就使得不同水平的學(xué)生皆有獲得感與成就感。

表1 “細(xì)胞的生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量”單元教學(xué)實(shí)施方案

實(shí)際教學(xué)中，可根據(jù)學(xué)情，進(jìn)行必要的課時(shí)學(xué)習(xí)內(nèi)容調(diào)整，但原則上應(yīng)在單元內(nèi)部調(diào)整，以確保本單元主體教學(xué)內(nèi)容的完成度，又不影響其他單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

4.創(chuàng)設(shè)探究性學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo)及課時(shí)教學(xué)具體目標(biāo)，利用現(xiàn)行人教版高中生物學(xué)教科書(shū)提供的教學(xué)資源，如“資料分析”“思考與討論”“與社會(huì)的聯(lián)系”創(chuàng)設(shè)基于真實(shí)問(wèn)題的探究性學(xué)習(xí)情境。學(xué)習(xí)情境應(yīng)是學(xué)生熟悉的、感興趣的，并應(yīng)與學(xué)生的認(rèn)知水平及生活經(jīng)驗(yàn)相符合。

“細(xì)胞生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量”單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，由于學(xué)生已知酵母菌可以通過(guò)呼吸產(chǎn)生二氧化碳和水、通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生酒精，初步了解釀酒的原理，且大多數(shù)學(xué)生有制作果酒的學(xué)習(xí)經(jīng)歷或生活經(jīng)驗(yàn)。此外，釀酒實(shí)驗(yàn)所需材料、條件簡(jiǎn)易，甚至可以利用廢棄的礦泉水瓶作為培養(yǎng)瓶。故可以利用“釀酒”創(chuàng)設(shè)探究性學(xué)習(xí)情境，并貫穿于整個(gè)單元學(xué)習(xí)整個(gè)過(guò)程。如以“探究酵母菌在不同條件下的呼吸產(chǎn)物”創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，導(dǎo)入本單元的學(xué)習(xí)。單元學(xué)習(xí)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)校的教學(xué)條件設(shè)備、教學(xué)實(shí)際情況，圍繞“探究酵母菌細(xì)胞生存需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”及“探究酵母菌細(xì)胞生存需要能量”等學(xué)習(xí)任務(wù)，以初中生物學(xué)“果酒制作”為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生從“探究酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精”的實(shí)驗(yàn)入手，開(kāi)展“溫度對(duì)酵母菌發(fā)酵的影響”“酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精是否需要氧氣”“無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)酵母菌發(fā)酵的影響”等探究實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)分析、解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的新問(wèn)題。單元學(xué)習(xí)后，還可以將“探究酵母菌在不同條件下的呼吸產(chǎn)物”作為作業(yè)或研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容，進(jìn)行探究性拓展實(shí)驗(yàn)。

創(chuàng)設(shè)一系列扎根于日常生活和自然生命現(xiàn)象的鮮活學(xué)習(xí)情境，有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)地參與探究性實(shí)驗(yàn)及學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生逐步建立、理解與應(yīng)用生物學(xué)大概念“細(xì)胞生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”，提高科學(xué)探究能力與合作能力。

5.設(shè)計(jì)發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式

根據(jù)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)原則，單元教學(xué)目標(biāo)制定后，應(yīng)根據(jù)單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式，以便教師圍繞教學(xué)重難點(diǎn)安排學(xué)習(xí)任務(wù)、設(shè)計(jì)問(wèn)題情境與學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)師生及時(shí)反饋、調(diào)整教與學(xué)，以利學(xué)生發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式有檢核表、概念圖及單元小測(cè)等?！肮浦谱鳌薄疤骄考?xì)胞的吸水和失水”“探究酵母菌的呼吸方式”等實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方式以實(shí)驗(yàn)檢核表為主，主要評(píng)價(jià)學(xué)生的觀(guān)察能力、操作能力及分析能力等?！凹?xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”“ATP——細(xì)胞的能量貨幣”及“細(xì)胞呼吸”等概念教學(xué)的評(píng)價(jià)方式主要是繪制概念圖以及展示、互評(píng)及修正，以概念圖可視化表征學(xué)生是否正確理解所學(xué)的生物學(xué)概念，是否正確建立概念之間的相互關(guān)系，使得教師直觀(guān)、精準(zhǔn)地了解學(xué)生思維方式及特點(diǎn)，實(shí)施針對(duì)性的精講和教學(xué)拓展。單元教學(xué)結(jié)束時(shí)，教師編制難度適宜的單元小測(cè)試題，幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)單元學(xué)習(xí)存在的問(wèn)題，及時(shí)“補(bǔ)缺補(bǔ)漏”，鞏固單元學(xué)習(xí)成果，為下一單元學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

綜上，單元教學(xué)設(shè)計(jì)并非簡(jiǎn)單地將與考點(diǎn)相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)整合為一個(gè)單元，應(yīng)深入研讀課程標(biāo)準(zhǔn)，深刻領(lǐng)會(huì)高中生物學(xué)課程基本理念，聚焦生物學(xué)大概念分析、選擇單元教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)及單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式，制定“提出問(wèn)題—?jiǎng)?chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境—開(kāi)展探究活動(dòng)”為主線(xiàn)的單元教學(xué)方案，引導(dǎo)學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，有效落實(shí)高中生物學(xué)課程核心任務(wù)。