芻議思維導(dǎo)圖在生物學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用*

錢仁凱

(巢湖市第二中學(xué) 安徽合肥 238000)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱“新課標(biāo)”)提出要培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，通過“少而精”的大概念來統(tǒng)領(lǐng)課堂教學(xué)，留出更多的時(shí)間促進(jìn)學(xué)生發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，在對重要的生物學(xué)概念的理解、長期保持和遷移應(yīng)用的過程中促使學(xué)生逐漸形成生物學(xué)核心素養(yǎng)。這就要求教師在進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)必須提升站位，將對單一的知識(shí)點(diǎn)、課時(shí)的關(guān)注轉(zhuǎn)變?yōu)閺膯卧w出發(fā)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。如何高效地完成生物學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)并付諸教學(xué)實(shí)踐是當(dāng)前一線教師的直接訴求。思維導(dǎo)圖作為一種比較新型的筆記方法，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。筆者嘗試將思維導(dǎo)圖融入生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)中，以期為教師在完成單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)提供一種新的思路和方式。

一、思維導(dǎo)圖在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢

(一)單元教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與要求

有研究表明，以重要概念為主題進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)符合新課標(biāo)內(nèi)容要求，同時(shí)也符合學(xué)生的認(rèn)知水平和規(guī)律。因此，我們可以認(rèn)為，生物學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)是以重要概念作為主題，基于新課標(biāo)的要求、學(xué)生的認(rèn)知水平和思維進(jìn)階規(guī)律對關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析、整合、重組和開發(fā)，形成集目標(biāo)、任務(wù)、情境、活動(dòng)和評(píng)價(jià)等要素為一體的結(jié)構(gòu)化的統(tǒng)籌規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)有助于教師跳出碎片化的教學(xué)誤區(qū)，通過結(jié)構(gòu)化的整體教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生的核心素養(yǎng)的最大化發(fā)展。

與傳統(tǒng)的單純注重單個(gè)知識(shí)點(diǎn)和分課時(shí)教學(xué)不同，單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)教學(xué)的整體性和系統(tǒng)性。如何科學(xué)地完成一個(gè)教學(xué)單元的完整設(shè)計(jì)呢？這就要求教師在確立單元主題后，能夠?qū)φ麄€(gè)單元教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系進(jìn)行系統(tǒng)的思考，綜合考慮學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平和新課標(biāo)的內(nèi)容要求，而后系統(tǒng)規(guī)劃合理的教學(xué)流程,并能設(shè)計(jì)科學(xué)的教學(xué)方法和評(píng)價(jià)手段，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效檢測。

(二)思維導(dǎo)圖及其顯著特點(diǎn)

思維導(dǎo)圖的概念是1974年由英國學(xué)者東尼·博贊在《啟動(dòng)大腦》一書中首次提出的。簡單來說，思維導(dǎo)圖就是一種圖解工具，是通過線條、樹狀圖等將許多具有一定關(guān)聯(lián)的知識(shí)內(nèi)容聯(lián)系到一起，構(gòu)建一張具有多分支的圖像表現(xiàn)形式。與傳統(tǒng)教學(xué)只有簡單堆疊的文字相比，思維導(dǎo)圖是一種可以承載更多信息、可以更直觀地將所涉不同維度的知識(shí)串聯(lián)在一起形成的一種便于理解和記憶的網(wǎng)狀圖。這種“圖”是能夠直觀呈現(xiàn)形象思維和直觀思維的過程，能夠有效地激發(fā)思維并對思維進(jìn)行可視化整理的工具，同時(shí)也是一種可以將教學(xué)設(shè)計(jì)過程圖形化的方法。思維導(dǎo)圖既可以直接利用紙筆進(jìn)行手工制作，也可以通過專業(yè)的繪制軟件制作。但是手工繪制的思維導(dǎo)圖受繪制者自身的畫圖水平以及紙張大小等因素限制，不易保存和修改，因此一般建議采用專業(yè)軟件進(jìn)行繪制。目前方便易用的思維導(dǎo)圖制作軟件有IMindMap、XMind、MindManager等。

(三)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢

從系統(tǒng)的角度來看，單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)使用思維導(dǎo)圖，可以以圖文結(jié)合的分層形式清晰地展示課程結(jié)構(gòu)框架，幫助教師在確定單元教學(xué)主題時(shí)提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的站位，更好地梳理大概念、重要概念和次位概念之間的關(guān)系；在選擇單元教學(xué)內(nèi)容時(shí)厘清知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，更全面地整合學(xué)科知識(shí)內(nèi)容；在設(shè)計(jì)單元教學(xué)過程時(shí)設(shè)置一系列的教學(xué)任務(wù)，更好地表征教學(xué)流程。思維導(dǎo)圖在幫助教師避免教學(xué)內(nèi)容的碎片化、提高課堂教學(xué)效果的同時(shí)，也能幫助教師更好地管理和發(fā)展自己的知識(shí)系統(tǒng)，不斷提升自己的專業(yè)技能，提高備課的效率和質(zhì)量。

二、思維導(dǎo)圖在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用舉例

單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)是對自成系統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)思考后的整體架構(gòu)，其精要是建構(gòu)單元概念體系，整合單元教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)單元教學(xué)流程。下面結(jié)合重要概念“細(xì)胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在細(xì)胞的特定區(qū)域”(以下簡稱“重要概念2”)的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，具體闡述思維導(dǎo)圖的應(yīng)用。

(一)利用思維導(dǎo)圖梳理單元概念層級(jí)關(guān)系

從科學(xué)知識(shí)論來看，科學(xué)本身不是事實(shí)的簡單堆積，而是結(jié)構(gòu)化的概念體系。概念都不是孤立存在的，而是處于許多相關(guān)概念構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的。因此，要想有效地幫助學(xué)生構(gòu)建完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，教師就必須要形成結(jié)構(gòu)化的課程內(nèi)容。在單元設(shè)計(jì)時(shí)，教師首先要對生物學(xué)概念體系進(jìn)行邏輯分析，建立大概念、重要概念以及次位概念，進(jìn)而完成單元教學(xué)主題的建構(gòu)。思維導(dǎo)圖能清晰呈現(xiàn)概念的層級(jí)關(guān)系，有效幫助教師從整體上把握單元教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而確定單元教學(xué)主題。借助思維導(dǎo)圖，分析重要概念2涉及的概念層級(jí)關(guān)系，如圖1所示。

圖1 概念層級(jí)思維導(dǎo)圖

通過繪制三級(jí)概念之間內(nèi)在聯(lián)系的概念層級(jí)思維導(dǎo)圖，有助于教師在備課時(shí)能從全局的角度分析得到學(xué)生通過系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)完成大概念的建構(gòu)。學(xué)生必須要先分別理解細(xì)胞的物質(zhì)進(jìn)出和能量的供應(yīng)和利用這兩個(gè)關(guān)鍵過程，才能接受“細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖”的科學(xué)結(jié)論。因此圍繞大概念2(后文所涉及的大概念、重要概念、次位概念具體內(nèi)容表述均見圖1)的構(gòu)建，可以確定三個(gè)重要概念對應(yīng)的三個(gè)單元教學(xué)主題，如表1所示。而要想完成重要概念2的構(gòu)建，厘清細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用的過程，則必須要系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)到能量在細(xì)胞內(nèi)流通必須以物質(zhì)為載體，各種化學(xué)反應(yīng)為流通途徑。因而教師需要完成次位概念1和次位概念2的構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步分析細(xì)胞所需能量的來源和去向，進(jìn)而完成次位概念3和次位概念4的構(gòu)建，并最終指向大概念的建構(gòu)和統(tǒng)整提升，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

表1 大概念引領(lǐng)下的教學(xué)主題建構(gòu)

(二)利用思維導(dǎo)圖整合單元教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)通過思維導(dǎo)圖確定了一個(gè)單元的教學(xué)主題，并明確了該單元要完成哪一個(gè)重要概念的建構(gòu)、該重要概念的建構(gòu)又需要完成哪些次位概念的理解以后，教師要仔細(xì)研讀教材內(nèi)容和新課標(biāo)的教學(xué)建議，并搜集生活中的相關(guān)資源，精選與重要概念建構(gòu)以及次位概念理解的有關(guān)內(nèi)容，整合成一個(gè)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)單元進(jìn)行教學(xué)。

但一個(gè)重要概念的建構(gòu)，一般所涉知識(shí)內(nèi)容多，分布范圍廣，內(nèi)在聯(lián)系性不強(qiáng)。而如果教師在完成單元教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，以繪制思維導(dǎo)圖的形式，對這些內(nèi)容進(jìn)行梳理和組織系統(tǒng)化，能突出事實(shí)、知識(shí)和概念之間的聯(lián)系。如在“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”的單元教學(xué)設(shè)計(jì)中，思維導(dǎo)圖可以用來實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的整合，將教學(xué)內(nèi)容與所支撐的概念有機(jī)聯(lián)系在一起，使得教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)思路更清晰，條理更分明?！凹?xì)胞的能量供應(yīng)和利用”單元教學(xué)內(nèi)容分析思維導(dǎo)圖如圖2所示。

圖2 教學(xué)內(nèi)容分析思維導(dǎo)圖

通過概念層級(jí)思維導(dǎo)圖可知，要想完成重要概念2的構(gòu)建，必須要完成4個(gè)次位概念的理解，而這4個(gè)次位概念的理解則需要相應(yīng)內(nèi)容的支撐。結(jié)合重要概念與次位概念的思維導(dǎo)圖，在仔細(xì)研讀教材的基礎(chǔ)上，可確定在單元教學(xué)的第1、2課時(shí)中，完成次位概念1的構(gòu)建，主要內(nèi)容應(yīng)包含酶的作用和本質(zhì)；在第3個(gè)課時(shí)中，完成次位概念2的構(gòu)建，主要內(nèi)容應(yīng)包含ATP的結(jié)構(gòu)、ATP的利用以及ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化；在第4、5課時(shí)中完成次位概念4的構(gòu)建，主要內(nèi)容應(yīng)包含細(xì)胞呼吸的兩種不同的方式和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用；在第6、7課時(shí)中完成次位概念3的構(gòu)建，主要內(nèi)容應(yīng)包含捕獲和轉(zhuǎn)化光能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及光合作用的原理和應(yīng)用。

(三)利用思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì)單元教學(xué)流程

確定大單元教學(xué)主題和內(nèi)容后，教師需結(jié)合新課標(biāo)的學(xué)業(yè)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，圍繞高中生物教學(xué)的課程目標(biāo)，確立單元教學(xué)目標(biāo)，并以完成單元教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，從單元教學(xué)整體出發(fā)，合理選擇教學(xué)策略，分解單元教學(xué)任務(wù)，編寫單元教學(xué)計(jì)劃。

在編寫單元教學(xué)計(jì)劃、設(shè)計(jì)教學(xué)流程時(shí)，可充分利用思維導(dǎo)圖的優(yōu)點(diǎn)，以相應(yīng)重要概念的構(gòu)建為主線，以次位概念的理解為枝干，系統(tǒng)設(shè)計(jì)呈邏輯關(guān)系的課時(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)。如在“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”單元教學(xué)中，依據(jù)單元內(nèi)容特點(diǎn)可選擇情景創(chuàng)設(shè)教學(xué)策略，通過繪制思維導(dǎo)圖，幫助教師可視化地對“大情境貫穿、單元任務(wù)分解、課時(shí)活動(dòng)安排”的教學(xué)思路進(jìn)行整理，具體如圖3所示。

圖3 教學(xué)流程的思維導(dǎo)圖

在設(shè)計(jì)以重要概念2的概念建構(gòu)為目標(biāo)的單元教學(xué)流程時(shí)，可首先通過創(chuàng)設(shè)運(yùn)漕酒的生產(chǎn)流程的大情境，并以此為起點(diǎn)，結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容和各個(gè)所需要理解的次位概念，以思維導(dǎo)圖的形式進(jìn)行思維發(fā)散，將大情境解構(gòu)、衍生，設(shè)置呈遞進(jìn)式上升的系列小情境貫穿整個(gè)單元教學(xué)過程：從釀酒的原料淀粉如何轉(zhuǎn)化為呼吸作用的底物葡萄糖為出發(fā)點(diǎn)，引出情境問題酶的結(jié)構(gòu)與作用；從葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精需要的生物酵母菌的量的測定，引出直接能源物質(zhì)ATP；從葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精過程中需要控制發(fā)酵罐內(nèi)通氣的情況，引出對細(xì)胞呼吸方式的探討；從釀酒所需谷物如何制造淀粉，引出光和光合作用完成一個(gè)設(shè)計(jì)閉環(huán)；最后從整體中引出運(yùn)漕鎮(zhèn)如何謀劃集生產(chǎn)、旅游等為一體的古鎮(zhèn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的綜合評(píng)價(jià)，完成單元教學(xué)情境的貫穿。

在結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)置好問題情境后，再利用思維導(dǎo)圖針對每一課時(shí)設(shè)置合理的教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生完成對次位概念理解。如：為解決問題情境1，可通過創(chuàng)設(shè)兩個(gè)活動(dòng)探究酶的特性和探究酶的本質(zhì)來幫助學(xué)生理解次位概念1；解決問題情境2，可通過創(chuàng)設(shè)探究細(xì)胞的直接能源物質(zhì)、探究ATP的結(jié)構(gòu)和功能、理解ATP和ADP的相互轉(zhuǎn)化、舉例說明ATP的利用幫助學(xué)生理解次位概念2；因?yàn)榇挝桓拍?是理解次位概念3的基礎(chǔ)，因此需首先解決問題情境3,創(chuàng)設(shè)活動(dòng)探究酵母菌細(xì)胞呼吸的類型及產(chǎn)物、建構(gòu)概念圖表述細(xì)胞呼吸的全過程、討論影響細(xì)胞呼吸的因素等活動(dòng)幫助學(xué)生理解次位概念4。

三、思維導(dǎo)圖在單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中其他方面的應(yīng)用

(一)利用思維導(dǎo)圖確定教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是通過教學(xué)活動(dòng)要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Y(jié)果的預(yù)期。教學(xué)目標(biāo)可分為單元教學(xué)目標(biāo)和課時(shí)教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)新課標(biāo)的要求，高中生物教學(xué)目標(biāo)即培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，在進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，如何厘清課程目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)之間的關(guān)系，如何將課程教學(xué)目標(biāo)落實(shí)到各個(gè)單元教學(xué)目標(biāo)中去，同樣可以借助思維導(dǎo)圖從整體上進(jìn)行把握。在確定單元教學(xué)目標(biāo)后，如何將單元教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成一一落實(shí)到每個(gè)課時(shí)當(dāng)中去，從而合理地確立課時(shí)教學(xué)目標(biāo)，同樣可以利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行分解整理，并最終根據(jù)思維導(dǎo)圖從整體中反思課時(shí)目標(biāo)是否能夠有效支撐單元目標(biāo)，單元目標(biāo)是否能夠有效落實(shí)課程目標(biāo)，保證各級(jí)目標(biāo)設(shè)置的有效性。

(二)利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)和反思

確定好教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)流程后，教師需要根據(jù)對學(xué)生的課堂評(píng)價(jià)結(jié)果判斷課堂教學(xué)預(yù)期效果是否達(dá)成，教學(xué)目標(biāo)是否完成。而對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)需要考慮很多內(nèi)容，如何全面條理清楚地對一個(gè)單元的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，同樣可以充分利用思維導(dǎo)圖的特點(diǎn)和優(yōu)勢。如，首先可以在思維導(dǎo)圖中畫出單元評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，再將其發(fā)散細(xì)分為每個(gè)課時(shí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，再以每個(gè)課時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合課時(shí)內(nèi)容，選擇合適的評(píng)價(jià)過程和評(píng)價(jià)方式等。

思維導(dǎo)圖在輔助教師進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，除了上述方面的應(yīng)用，在對單元課時(shí)進(jìn)行合理的分解、幫助教師把握課堂教學(xué)重點(diǎn)、輔助教師進(jìn)行課后的教學(xué)反思等方面同樣發(fā)揮著重要作用。在完成大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，思維導(dǎo)圖具有極大的實(shí)用意義和推廣價(jià)值。