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[转载]聚焦生物学重要概念的单元整体教学设计实践研究

2019-12-22 19:10阅读：

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原文地址：聚焦生物学重要概念的单元整体教学设计实践研究
原文作者：谢耳朵199704

作者介绍：周初霞，浙江省教育厅教研室高中生物教研员，浙江省特级教师。担任浙江省高中生物教学指导委员会专家、浙江省教育学会中学生物教学分会秘书长。被聘为浙江省名师培养对象首席导师、杭州师范大学硕士生导师。 01
进行单元教学设计的现实意义
《普通高中生物学课程标准》（2017年版）中明确指出：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。核心素养强调知识、能力、情感态度价值观的有机统一。华东师范大学催允漷教授明确指出：“核心素养”并非是教师教出来的，而是学生自己领悟出来的，素养需要知识，但并不是知识越多素养越高。如何发展学生的学科核心素养是当前高中生物教学的关切。指向学科核心素养的教学设计是以育人为本的教学设计，着眼点需要从“教师的教
”转变成“学生的学”，从学科教学转向学科教育［1］。指向学科核心素养的教应该为怎样的学而教？从学习的时间维度来考虑应该为长效学习而教；从学习的纵深维度来考虑应该为深度学习而教；从学习的成果维度来考虑应该为知识的创造性而教。华东师范大学杨向东教授指出：指向学科核心素养的教学设计要超越课例设计，开发促进核心素养发展的单元教学设计。单元教学设计是一种介于课程规划与课时教学设计之间的中观层面的教学设计［1］。单元教学设计有助于教师突破“只见树木不见森林”的课时思维，转变教师只注重零散知识点落实的传统课堂教学理念，帮助教师从“长时段”整体筹划学科教学，注重学科整体组织化、结构化知识的建构。单元教学设计有利于培育学生的学科核心素养，契合了学科核心素养的形成不是一蹴而就的，需要一个较长的过程才能形成这一特点。因此，生物学教学中要做好系统的课程教学规划，在传统课时教学设计之前要做好整体单元教学设计。

02
单元教学设计的主题和内容要素
2.1
以重要概念为主题进行单元教学设计
高中生物学单元整体教学设计应以什么为主题？“内容聚焦大概念”是高中生物课程的基本理念之一，在大概念的基础上再概括、提炼出生物学独特的核心素养——生命观念，同时在学生主动学习的过程中发展科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养。因此，生物学教学整体教学设计时要着重考虑生物学大概念的建构。大概念是在若干重要概念的基础上形成的，重要概念又是在次位概念的基础上形成，次位概念则是基于若干生物学事实性知识而形成的（如图1）。基于此，我们尝试以重要概念为主题进行整体教学设计。
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图1 观念、概念及事实之间的关系
2.2
单元教学设计中需要研究的主要教学要素
单元教学设计要研究指向学科核心素养的单元学习目标、“情境－问题－活动”为主线的单元教学蓝图和学科素养达成为导向的单元教学评价等要素。单元教学设计框架如图2所示。
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图2 单元教学设计框架

2.2.1　确定指向学科核心素养的单元学习目标 教师要深入研读《普通高中生物学课程标准》。课程标准在呈现方式上有了阶梯式的跃升，在课程目标、内容要求、教学建议和学业质量等方面都有了更为详尽的要求，对教师把握教学要点有直接的帮助［2］。首先从课程层面理解生物学学科观点、大概念，并分析大概念间的关系，大概念与生命观念之间的关联性；其次从模块层面分析课程知识结构，列出模块体现的学科观点与大概念；再次以重要概念为单位从单元层面来区分事实和概念，厘清单元重要概念的建构需要基于哪些次位概念的学习，单元重要概念与其他重要概念之间有何内在逻辑关系，单元重要概念对大概念形成有什么支撑作用等，并建构概念图。同时，结合分析学习者的已有知识背景和学习能力等教学实情，确立单元学习目标。单元学习目标的确定要指向学科核心素养的达成，目标的表述应是明确的、具体的、可以观察和测量的［3］。
2.2.2　设计“情境－问题－活动”为主线的单元教学蓝图 无论学科核心素养是什么，都“不是直接由教师教出来的，而是在问题情境中借助问题解决的实践培育起来的”［4］。所以，单元教学设计要以“情境－问题－活动”为主线来开展教学活动，帮助学生在深度学习过程中逐步发展学科核心素养。首先，创设以能够支撑整个单元的整合性的真实生物学情境。学科知识本来就产生于某种特定的情境中，而脱离了特定的情境，学科知识就会僵化，缺乏生命力［1］。通过创设真实的生物学情境，将学科要解决的问题信息蕴含在特定的情境中，让学生通过对情境中的相关信息进行积极的感知和理解来学习学科知识。这样可帮助学生经历生物学知识产生的过程，让学生明白为什么提出这一生物学概念，从而在习得生物学知识的同时形成生物学学科的核心素养。然后，基于情境提出核心问题（或任务），呈现系统化、多样化的学习材料；进一步设计系统、有层次的子问题（或子任务）。最后，根据学习材料和子问题开展有目的的、有方向的自主、合作、探究等主动学习活动；并呈现探究等学习成果，初步回答上课初始所提出的核心问题。学习活动旨在发展学生的特定素养和认识方式，因而学习活动的设计应以达成学习目标为宗旨。同时，学习活动的设计应该具有连续性、进阶性和内部逻辑性。
2.2.3落实“教－学－评”一致的单元评价目标 教学设计是以有目的的学习而不是“偶然”学习为目的。这意味着最终的目标与预期的学习结果指导着学习活动的设计与选择［5］。教学评价是单元教学设计的灵魂，是教师了解教学过程、调控教和学的行为、提高教学质量的重要手段。单元教学评价要指向学科素养的达成，特别要深入研究课标中的学业要求、学业质量水平的不同等级及要求。评价以学生发展为本，以生物学课程内容、学业质量标准为依据，聚焦学科核心素养，促进教师的教和学生的学［6］。教学评价要多元化，不仅要注重学生的结果性评价，更要注重学生学习的形成性评价。形成性评价旨在学习过程中了解学生的学习状况，以提高持续的反馈信息用于帮助教师提高自己的教学，对于学生来说是要促进学生的学习，便于学生看到自己的长处和弱点，以及需要更加努力的部分［2］。教学评价要具体、明确，有检测性；教学评价目标与学习目标之间要具有高度的相关性，以体现“教－学－评”一致。教学评价是教学过程中各个主体发现问题、解决问题最终使教学活动朝着预期方向发展的重要方式与手段，评价的核心理念或价值观应该是促进学生的学习与发展，并以此反思教师自身的教学及其专业发展，即通过及时的反馈来调动学生学习的主动性和积极性，而且能有效地反转过程以促进和完善教师的教。
03
单元教学设计的实践研究案例
浙江省2018年高中生物教学评比活动中，开展了以重要概念“细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程”（以下简称重要概念a）为主题的单元教学设计评比，本案例是在温州中学柯建星老师等获奖选手的案例基础上修改而成。

3.1
分析单元学习内容确定单元学习目标
细胞在代谢的基础上，完成增殖、分化、衰老、凋亡等生命过程，进而实现个体的生长、发育和繁殖。“细胞通过分裂增殖”“细胞通过分化产生不同类型的细胞”“细胞凋亡是编程性死亡”等多个次位概念的基础上形成重要概念a；重要概念a是“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”这一大概念的重要支撑；重要概念a又是学习“减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞”、“遗传信息控制生物性状”等概念的基础。这些概念之间的关系如图3所示：

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图3 本单元概念之间的关系

基于上述分析确定本单元学习目标：通过“模拟有丝分裂过程中染色体行为”活动，学习模型与建模的研究方法，并能运用结构与功能观来解释有丝分裂过程中遗传信息在亲、子代细胞间的一致性。通过“制作和观察根尖细胞有丝分裂简易装片”活动，学会正确使用实验器材，如实记录实验结果，并依据实验结果构建染色体、染色单体、核DNA数量变化的数学模型；尝试分析影响实验结果的原因。通过对细胞分裂、分化、衰老、凋亡相互关系的分析和讨论，能够运用稳态与平衡观、局部与整体观，解释癌症等疾病的发生原因，深入探讨并提出治疗癌症的设想，认同健康文明的生活方式。通过搜集有关细胞研究和应用方面的信息并进行交流，学会运用生物学原理解释人口老龄化、癌症、干细胞研究等社会议题，加深对科学、技术、社会相互关系的认识。
3.2
情境、任务与活动
播放视频：人的一生，从受精卵经过胚胎发育、个体发育和生长等阶段，直至老年，并定格受精卵、婴儿、青少年、老年等阶段的画面。
提出核心问题：“人的一生从生理上来分析发生了哪些变化？这些变化在细胞水平上来分析是如何实现的？”引导学生从细胞水平来认识细胞的分裂、分化、衰老、凋亡等生命进程。
任务1 探究细胞通过分裂增殖
情境 从受精卵到个体的发育过程中，如何实现细胞数目的不断增加？细胞分裂时如何保证染色体的精确均分？
活动1：尝试构建细胞分裂各时期染色体行为的模型
展示人、果蝇等不同生物的染色体组成图，引导学生分析不同生物染色体的数目和形态不同；体细胞内的染色体成对存在，不同对染色体之间大小、形态有差异。
学生小组合作利用毛根建构一个细胞中含有2对染色体的模型；建构分裂一次后子细胞中的染色体组成模型；建构在细胞分裂过程中可能会出现的3个染色体行为变化最具特点的静态模型。然后让学生观看细胞进行有丝分裂的真实视频，并对自己建构的模型进行对照，修正模型。
活动2：制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片
小组合作完成实验。教师引导学生对实验结果进行分析，帮助学生更深刻地理解有丝分裂各时期特点；并尝试对影响实验结果的因素进行分析、提出改进。
活动3：构建细胞有丝分裂过程中染色体、染色单体、核DNA数量变化的数学模型。
通过小组合作，依据实验结果，利用表格法整理有丝分裂各时期相关数量变化，并用坐标曲线来表示数量变化过程。引导学生比较物理模型和数学模型的不同点，感悟数学建模的研究方法。
任务2 讨论细胞通过分化产生不同类型的细胞
情境 播放人从受精卵形成到胎儿形成过程的视频，说明人体内有200多种类型的细胞；展示人造血干细胞的分化过程的图片。
活动1：根据视频和图片，小组合作讨论细胞分裂与分化的相关问题，尝试建构细胞分化的概念，明确细胞分化与个体发育的关系。讨论细胞分化异常（如细胞癌变）的成因、预防和治疗等相关问题，并提出自己的健康生活方式。
活动2：阅读美国科学家斯图尔德的胡萝卜组培实验、蝌蚪肠细胞核移植实验和培育“多莉”羊等资料，总结影响细胞全能性的表达的可能因素。小组合作提出利用细胞全能性寻求人类移植器官来源的可能途径。
活动3：课后查阅人类利用骨髓移植、干细胞技术等治疗白血病的资料，课堂进行交流。
任务3 认同细胞衰老与凋亡是自然的生理过程
情境展示老年人的图片，观察老年人的体貌特征，例如皱纹和老年斑等。提出问题：老年人有哪些生理变化？人体为什么会衰老？
活动1：估一估：一个人的一生大约有多少天，3千、3万还是30万天。画一画：你的同桌80岁时的模样。小组合作从细胞的成分、结构、功能等对细胞衰老的特征进行分析，归纳出衰老细胞的特征。
活动2：阅读细胞凋亡研究科学史相关资料。分析人体如何清除衰老细胞，理解细胞凋亡的意义，比较细胞凋亡与细胞坏死的区别。
活动3：播放CCTV的关爱老年痴呆症的一则公益广告；展示我国老龄化人口的数据。通过角色扮演（如市长；老年人、成年人、青少年；父母、子女等），讨论人口老龄化带来的问题以及我们的应对策略。
3.3
单元评价目标
本单元的评价目标包括在“制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片”活动时，能依据实验量规熟练完成显微镜操作、临时装片制作等实验步骤，如实记录实验结果和分析实验结果，并能自行调整、设计实验改进方案。需要具备科学探究的四级水平。在学习“细胞的生命进程”时，能用模型、概念图来解释生命进程中发生的规律性变化，并对自己的现实生活问题作出决策。需要具备科学思维的四级水平。在学完“细胞的生命进程”后，能初步运用结构与功能观、物质与能量观解释有关生命现象，比较不同生命现象特征之间的差异。需要具备生命观念的四级水平。在学完“细胞的生命进程”后，能通过文献调查、访谈等方法，针对本地的癌症、人口老龄化、生物技术产品应用等社会热点问题进行讨论，提出自己的见解并加以评论，辨别伪科学、制定并践行健康生活计划。需要具备社会责任的四级水平。
单元整体教学设计是一种教学设计理念和策略，强调把一个主题或项目的单元教学内容作为一个整体，实施统一的教学目标、教学过程和教学评价，突显了学科核心素养养成的长期性、渗透性和整体性等特点。单元教学设计有利于教师追求学科教学目标的有效设计和持续落实，而不拘泥于一个课时的内容来落实学科核心素养；有利于教师在具体单元中能更好地确定该单元最有育人价值的教学目标，教学情境、问题和活动为载体，从而为高中生物课程学科核心素养的最终达成打下坚实的基础。因此，单元整体教学设计是学科核心素养有效落实的重要手段，值得进一步在教学实践中深入研究。

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