基于真实情境提升问题解决能力的初中生物复习课——以“被子植物一生”UbD单元教学设计为例

王 璐徐 扬

（1.北京市第一七一中学 北京 100013）

（2.北京教育学院数学与科学教育学院 北京 100120）

近年来，随着生物学学科的快速发展，教学要求学生不仅能够对于简单的情境进行识别和辨认，同时也要求学生能够在更为复杂的情境中综合地运用和判断，最终解决实际问题。这一系列的教学变化使得现代生物学教学不再局限于传统的单一知识维度，而是希望学生能够通过真实情境的搭建，将教师传递的知识转变为学生未来解决问题的能力，提升学生整体的学科核心素养。

当前，国内外对于真实情境教学方面的研究普遍聚焦于理论层面，缺乏一线教师对于教学活动中复杂情境的实践应用。笔者依据以学生理解为前提的UbD逆向教学设计理论，以玉米的一生为真实情境，将人教版教材七年级上册“种子植物”“种子的萌发”“开花和结果”的内容串连，设计了“被子植物一生”的复习课，研究了如何通过创设真实的情境和教学活动来提升学生的问题解决能力。

1 UbD教学理论下的初三生物复习课单元教学设计的模式

UbD逆向教学设计理论是由美国课程教育专家格兰·特威金斯和杰·麦克泰所提出的教学设计框架。该教学理论以明确的学习目标为起点，以促进学生有意义的学习为宗旨，强调了教学评价设计要优先于课程设计和教学活动展示。因此，在UbD逆向教学设计理论的体系下，“被子植物一生”的复习课整体上遵循了从“目标设定—过程实现—问题解决-评价反馈”的教学模式，以教学的最终目标来驱动教师教学行为的改进。

2 UbD教学理论下初三生物复习课的三个阶段

UbD教学设计的环节可以分为3个阶段，下面以“被子植物一生”为例，具体阐述如何通过3个阶段中的情境设置来提升学生的问题解决能力。

2.1 第一阶段：确定预期结果

该章节的复习课设置与新授课存在着较大的差异，主要体现在新授课主要以菜豆和玉米种子、桃花作为情境素材。如果在复习课中仍然采用相同的情境搭建，一方面，不利于学生在不同章节间的知识链接；另一方面，学生难以提升对于复杂情境中问题解决能力。课程需要学生能够理解“开花和结果”涉及知识之间的内在逻辑关系，并能在较复杂的情境中综合运用。

分析学生前测的结果：在基础知识维度的测试中，有93%的学生能够回答正确，但将相同的知识维度放置于新情境的测试中，仅有61%的学生能够回答正确。

基础知识小测（节选）：

果实是由图1中的［ ］发育而成的。

图1 种子植物的繁殖

新情境小测（节选）：

棉花是重要的纺织原材料。“棉花”并不是花，而是棉桃成熟开裂后绽出的棉纤维（图2、3）。棉桃是由花的_______（结构名称）发育而成的。

图2 棉桃

图3 棉花种子

由此可见，学生虽然具备了基本的知识储备，但是却缺乏知识内容与真实情境下的有效链接，问题解决能力仍然处于较低的水平。因此，问题解决能力的提升仍然是初三复习课亟待解决的问题。该课程的设计旨在通过完整性、连贯性的“玉米”情境，帮助学生建立知识间的联系，加深知识的内化，形成在复杂情境中的问题解决能力。

首先，教师要确定预期结果，即明确学生在学习过程中要达到的目标，包括学生对于可迁移学科大概念的理解。“被子植物一生”的复习课贯穿了“结构与功能相适应”的生物学观念，要求学生形成绿色开花植物的生命周期，包括种子萌发、生长、开花、结果与死亡等阶段等重要概念的认识。

其次，转化为复习课的具体教学目标，学生能够完成以下目标任务：说出玉米种子的结构及功能；描述玉米种子萌发的过程；概述玉米开花和结果的过程；运用玉米开花、结果的知识，解释实际生产生活中的缺粒现象，解决实际生产中的问题；建构被子植物一生的知识网络。教师要帮助学生完成预期的理解，使学生获得重要的学科知识和技能，最终转化为支撑学生终身发展的能力。

2.2 第二阶段：确定合适的评估证据

评估作为UbD逆向教学设计的重要阶段，一方面可以有效反馈实际的教学效果，另一方面，评估也是落实教学目标的具体策略。区别于以往的过程性评价或结果性评价，UbD逆向教学设计的评估证据是通过学生在课堂上的实际表现来实现的，便于动态调整教师的教学策略，依据本课程目标的设定，本章节设计了“立体玉米粒结构的再认”“观察玉米果穗推测到雌花序结构”“玉米果穗形成”等一系列的过程性评价量表，辅助教学目标的实现。下面以其中“花期不遇导致玉米果穗不同部位缺粒”为例，呈现过程性评估的教学实践环节。

2.2.1 过程性评估过程

依据前期教学目标的设定，分别从教师和学生的不同视角（表1），设计了自评、互评和师评的3个评估维度。教师要注意依据学生在课堂中的实际表现，动态地调整课程的教学内容、顺序和引导方式，帮助学生理解该部分不同知识范畴对于新情境中问题解决的作用。

表1 花期不遇导致玉米果穗不同部位缺粒的过程性评估量表

2.2.2 结果性评估过程

课后，教师采用了新情境下解决问题的后测和访谈相结合的方式进行评价和反馈。后测以落花生为新情境，依据前期课程设定的教学目标，重点考查如下问题解决能力：首先，根据开花结果的过程和题中图片，推测地下结荚是花生的果实；其次，根据实验数据，分析出黑暗是促使花生结荚的最重要因素；此外，根据题干提供的信息和图片，分析出子房柄的位置，并结合黑暗是促进结荚的最重要因素，推测出位置越低的花，越早被推入土中，结荚级数越高。

复杂真实情境“落花生”的结果性评价设计（节选）：

1.“地下结荚”是指花生的____（器官）在土壤中发育成熟。花生入地结荚过程如图4所示。花生在地上开花、传粉、受精后，子房柄内的分生组织进行细胞分裂，子房柄向地生长，将位于其顶端的子房推入土中。

图4 花生入地结荚过程图

2.为分析花生入地才能结荚的原因，设计如下实验，共分6组（采取不同处理方式，如图5所示）：待子房柄为3～5 cm尚未入土时，将子房插入玻璃管中，观察花生结荚情况（结荚级数代表子房发育程度）。条件是_______________________促使花生结荚最重要因素。

图5 实验结果示意图

3.研究发现，花着生位置的高低会影响花生结荚级数。请结合实验结果推测，位置___（“高”或“低”）的花，结荚级数更高。

依据后测数据统计结果：有83%的学生能够通过对于材料的分析、推测正确的结论，12%的学生对于第三问中综合性较强问题的推测存在错误，5%的学生第二、三问推测错误。后测的真实情景更复杂、综合性更强，与前测的结果（新情境只有61%的学生分析正确）相比，学生在真实情境下的问题解决能力有了明显的提升。

此外，该评估过程还需要其他的辅助性证据加以支撑，本课例研究结合了学生课后的访谈记录加以辅助分析，以此获得更为准确和全面的评估结果。在访谈反馈中，学生普遍认为与传统课堂相比，一方面，情境贯穿课堂更有代入感，真实情境比书上片段式的情境更生动有趣，易于理解；另一方面，在教师的问题引导下，学生有强烈的兴趣和主动探索的意愿，将被动学习转化为主动学习，学生在真实情境中观察实物、动手操作，把抽象的知识和真实情境建立联系，加深了对知识的理解。学生普遍反馈在新情境中知识调取、推测、建立知识间联系、分析能力等方面都有了较大的提高。

2.3 第三阶段：设计真实情境下的学习体验和教学环节

本教学案例以学生熟悉的玉米作为真实情景设计学习体验，教学环节如图6所示。在日常生活中，学生对玉米的种子和果穗比较熟悉，而中间的生长、发育、繁殖过程较为陌生，因此教师创设了3个简单逐层推进和深入的真实情境，使学生不断地运用已有知识解决问题，实践在真实情境1-3中的再认、判断、推测、分析问题和解释原因的全过程。

图6 “玉米的一生”复习课的教学环节设置

在后期复杂真实情境的设置中，学生根据实验探究结果，分析出雌花序柱头由基部向顶部伸出苞叶，其伸出苞叶的时间与雄花序散粉时间共同决定果穗的结实部位，同时发展在新的真实情境下解决问题的能力。最终，学生以玉米为主线建构被子植物一生的知识网络，打破原始章节间的壁垒和新授课不同情境使用的不连续性，加深了对于重要概念和大概念的理解和内化，体现生物学学科核心素养中生命观念（结构和功能相适应）和科学思维（演绎和推理）在解决问题能力提升中的价值。

3 教学总结与反思

本案例选择了学生熟悉的真实情境“玉米的一生”贯穿始终，保证了情境设置的完整性、连贯性和趣味性，帮助学生搭建了完整的知识结构体系、提升了其问题解决的能力，突出围绕教学目标中的重难点，层层深入地设置了玉米真实情境下的系列探究活动。

3.1 真实情境的设置要动态反馈学生的学习行为

教师围绕探究式学习所需的可迁移的大概念、重要概念和核心问题，整合课程内容，实践评估的设计先于教学的设计，有的放矢地创设教学活动。在教学中，评估量表可动态反馈教学效果，教师可判断学生的问题解决达成情况，及时调整教学进程，进一步推动学生问题解决能力的提升。

3.2 真实情境设置要关注学生的实际生活经验

真实情境素材的选择不仅可以来源于科学前沿的文献、科学史、PISA测试试题等情境的转化，也可来源于学生日常生活密切相关的生产实践或社会热点。玉米的真实情境来源于生活，激发了学生复习课的兴趣和运用已有知识解决问题的意愿。

3.3 真实情境设置要基于大单元教学的设计理念

教师依据UbD逆向教学设计理论，创设玉米一生的真实情境，不仅可以使学生从“生长和繁殖”角度串联种子结构、萌发和生长、开花结果、花期不遇导致果穗缺粒等内容；还可以促进学生从“物质和能量”角度，将种子萌发条件、根的生长、营养物质在植物体内的运输、蒸腾作用、光合作用和呼吸作用等知识串连，建立更为全面、完整的被子植物一生的知识网络。