生物学单元教学：从“重要概念”出发

2021-11-03查丽程国胜

教育研究与评论（中学教育教学） 2021年9期

查丽程国胜

摘要：在分析当前“单元”的多元阐释基础上，从学科教学和学习功能预设的角度提出以“重要概念”为基点的生物学单元教学的学科理解模型。围绕“重要概念”展开的生物学单元教学的实践路径为：明确概念层级关系，科学选择单元教学主题;分析学生素养水平，精准制订单元教学目标;创设单元整体情境，深入开展单元教学活动;设置单元评测量规，有效进行单元学习评价。

关键词：单元教学;重要概念;高中生物学;核心素养

随着新一轮课程改革的实施，“单元教学”日益成为研究者和一线教师专业话语中的热词。“单元”在教育中的运用可以追溯到19世纪，赫尔巴特学派的戚勒（T.Ziller）将教学过程中所处置的一个教材模块视为单元。此后，认知论、方法论和系统论的支持让“单元”的外延不断拓展，内涵也日趋丰富。发展至今，国内教育领域中的“单元”一词还未有统一的说法或界定。究其原因，一是源自西方的教学方法在本土化运用过程中，隐含了两种学习文化层面上的差异，造成我国教育理论与实践中的“单元”含义多元发展;二是不同学科领域中的知识体系和教材编写结构赋予“单元”不同的教学和学习功能预设，不同的学科特征也让“单元”一词的理解更趋多元。

定义清晰和概念准确是建构共同对话平台的前提。因此，在分析当前“单元”的多元阐释基础上，从学科教学和学习功能预设的角度提出生物学单元教学的学科理解模型，同时围绕“重要概念”阐释生物学单元教学的实践路径。

一、生物学单元教学的内涵：以“重要概念”为基点

（一）单元的多元阐释

国外关于单元教学的研究大致经历了思想的萌发、实践的争议以及广泛的研究与应用三个阶段。限于篇幅及中西文化差异，本文不做阐述。国内关于单元教学的研究与实践起步较晚、发展较慢，自新一轮课改开始才得到广泛重视与应用。对单元的理解和界定，主流的观点有以下几种：

钟启泉教授认为，单元是基于一定目标与主题所构成的教材与经验的模块、单位，可以大体分为基于学术与艺术等文化遗产、以系统化的学科为基础所构成的教材单元（学科单元）与以学生的生活经验为基础所构成的经验单元（生活单元）。

吕世虎教授等认为，基于考虑视角的不同，教学单元有两个层面的含义：一是从教材编排的角度考虑，单元是指现成教材中已有的章节;二是从教学需求的角度考虑，单元可以是根据教学内容在结构上的联系等重新组合的“大单元”。

马兰教授等认为，单元是指一个主题关联性的教学内容集合及与之相联系的有机的教学过程“板块”，是教学活动的基本单位。

（二）单元教学的生物学理解

基于以上观点，我们以为，单元是一个主题下相对独立的、自成系统的内容整体，是教学的基本单位，具有知识统摄性、结构系统性和认知逻辑性等特点。要帮助学生形成良好的认知结构，需要形成结构化的课程内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）以发展学生生物学学科核心素养为宗旨建构了课程内容，并提出了“大概念→重要概念→次位概念”的三级内容体系。依据新课标分析，大概念应是学生通过系统学习而统整提炼的核心知识，指向生物学观念的形成，这需要长时段、跨章节甚至跨模块的学习，进行单元整体设计的难度较大。而重要概念上承大概念，下启次位概念，其教学能很好地从中观层面加以设计。因此，以重要概念为依据梳理关联知识，系统建构教学单元，不仅符合新课标的内容要求，同时也符合学科知识的内在逻辑和学生的认知发展规律，兼具可操作性强的特点。

于是，我们从生物学学科教学和学习功能预设的角度，将生物学单元教学的内涵界定为：在整体思维指导下，基于新课标的内容要求和学生的认知水平，围绕重要概念，从学科概念的生成、发展和应用主线出发，整合并优化结构化、整体化的资源，设计并开展体现深度学习品质的情境活动，让学生达到预期素养目标的、相对完整的教学设计及教学实施过程。

二、生物学单元教学的实践：围绕“重要概念”展开

生物学单元教学包括单元教学主题、单元教学目标、单元教学活动和单元评价量规等基本“要素”（如图1所示）。单元教学主题体现学科知识发展、学科思想与方法深化，丰富认识世界的方式;单元教学目标从知识本质出发，依据学生的成长、发展来确定和表述，体现学科育人价值，彰显学科核心素养及其水平进阶;单元教学活动体现情境整体化、任务多元化、活动多样化，是生物学单元教学的核心实践;单元评价量规主要评估学生目标任务达成情况，调控学习过程，监测学生的素养水平。

下面以重要概念“细胞各部分既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”（隶属必修课程模块1《分子与细胞》，以下称为“重要概念A”）为例，具体阐释生物学单元教学的实践。

（一）明确概念层级关系，科学选择单元教学主题

生物学单元教学强调知识意义的建构过程，学生应在原有认知的基础上，对新知识进行同化、顺应，以取得认知平衡，获得知识、能力与情感的综合发展。因此，整合关联知识、形成良好的知识结构是开展生物学单元教学的前提。

重要概念A涉及的概念层级关系如下页图2所示。作为生物体结构和生命活动的基本单位，细胞时刻都在进行着复杂的代谢活动。对于真核细胞来说，这些代谢活动高效而有序地进行，离不开细胞膜提供的稳定内部环境、细胞核内遗传密码的精确指令以及各种细胞器的分工与合作。理解并掌握细胞膜、细胞核、各种细胞器的结构与功能及它们之间的相互联系，有助于学生从系统观的视角去分析细胞内复杂的生命活动，并从微观层面理解细胞结构与功能的统一、部分与整体的统一，从而形成科学自然观，凝练生命观念。因此，以重要概念A建构单元教学主题，符合學科知识的内在逻辑和学生认知的发展规律。

（二）分析学生素养水平，精准制订单元教学目标

单元教学目标的制订应遵循学生的认知规律，基于学生的认知水平，指向学科核心素养发展的预期结果。生物学学科核心素养是学生习得知识、发展能力、提升观念的综合体现，其结果应是具体的、可检测的。

在重要概念A的单元教学目标制订中，基于初、高中教材都涉及细胞的基本结构，对高中生思维能力和动手操作能力进行分析：高中生虽了解“细胞包括细胞膜、细胞质、细胞核”等知识，但是对细胞的具体结构特点、相应功能尚不清楚;同时，高中生已具备一定的信息获取、分析能力以及动手操作能力，为生物学单元教学活动的开展提供了有效的基础。此外，新课标提出的学生发展学科核心素养不同水平层次的表现，是制订单元教学目标的重要依据。在此基础上，合理安排教学课时，将单元目标分解、细化、落实到课时教学目标，确保教学沿着最终目标稳步前进。

重要概念A的單元教学目标为：建构并使用细胞模型，阐明细胞各部分结构通过分工与合作，形成相互协调的有机整体，实现细胞水平的各项生命活动。涉及生命观念、科学思维、科学探究等核心素养。分解细化后的子课题及课时教学目标如下：

1. 细胞膜控制细胞与周围环境的联系。

课时教学目标为：

（1）从系统与环境关系的视角，阐述细胞膜的功能;

（2）通过对史料信息的分析与综合，从功能与结构相适应的视角，概述细胞膜的基本结构。

2. 细胞质是细胞多项生命活动的重要场所。

课时教学目标为：

（1）通过对资料、图片和模型的分析交流，能运用结构与功能观，阐明不同细胞器的结构与功能;

（2）通过分析具体实例，能基于系统观的视角，阐释细胞是各部分结构通过分工与合作，形成相互协调的有机整体;

（3）通过搜集有关细胞器研究应用方面的信息并交流，学会运用生物学原理解释新型药物研究等社会议题。

3. 细胞核是细胞生命活动的控制中心。

课时教学目标为：

通过对具体实例的探讨，能基于结构与功能观，阐释细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。

4. 细胞在结构和功能上是一个统一的整体。

课时教学目标为：

通过“建构真核细胞的模型”活动，学习模型与建模的研究方法，并能初步运用结构与功能观，阐述细胞生命活动的高效与有序。

（三）创设单元整体情境，深入开展单元教学活动

在生物学单元教学活动的设置中，教师需要遵循学生的认知规律，基于学生的认知水平，以学习逻辑的视角代替学科逻辑的视角设计学生的单元学习活动，从而实现知识向素养的转化与提升。“情境—问题—活动”是一种重要的途径。情境提供知识创生背景，问题促使学生思考知识创生与建构过程，活动让学生体验人类实践探索的思想历程、价值追求。因而，教师需要精选整合度高、连续性和进阶性强的真实情境，提出内部逻辑性强、契合学生认知水平和素养发展进阶的核心问题，引导学生开展亲历“历史”的任务活动，在系统思考的场域中发展学科核心素养。

重要概念A的单元整体情境如下：

展示一盆地中海伞藻及其生长和繁殖过程图。解释：伞藻是单细胞生物，长5 cm左右，根据形态可分为伞帽、伞柄和假根，主要分布在内湾的中、低潮带有泥沙覆盖的石块或贝壳上。提出单元核心任务：伞藻如何才能保证多种生命活动有条不紊地进行呢？

具体到每个课时的核心问题及教学活动如下：

1. 细胞膜控制细胞与周围环境的联系。

核心问题为：伞藻与生活环境有明显的边界，这个边界是如何控制物质进出的？又具有怎样的结构？

教学活动为：（1）模拟探究膜的通透性实验;（2）重温科学探究历程，阐述细胞膜的成分、结构与功能的关系，运用提供的材料建构细胞膜的流动镶嵌模型;（3）建构细胞膜模型。

2. 细胞质是细胞多项生命活动的重要场所。

核心问题为：伞藻生长过程中，需要哪些结构保证其有条不紊地进行生命活动？这些结构又有哪些功能？

教学活动为：（1）通过读图、资料分析等活动，基于归纳与概括，说出细胞中不同细胞器的结构及功能，建构细胞器模型;（2）通过实验“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”，阐释叶绿体的形态分布以及细胞质的流动对活细胞完成生命活动的意义;（3）基于科学史“分泌蛋白的合成与运输”的学习，从系统的视角阐释细胞器的分工合作，并体会科学技术对科学研究的推动作用。

3. 细胞核是细胞生命活动的控制中心。

核心问题为：伞藻生长和繁殖过程中，是否有控制中心？具有怎样的结构？

教学活动为：（1）基于资料分析的讨论，阐释细胞核在控制细胞代谢和遗传方面的重要作用，并结合红细胞和精子的细胞形态特征，从系统观的视角说明细胞核与细胞质的关系;（2）通过资料分析、读图等活动，从结构与功能观的视角说明细胞核的具体结构，并说出细胞核内遗传密码的精确指令是细胞核执行相应生理功能的重要基础;（3）建构细胞核模型。

4.细胞在结构和功能上是一个统一的整体。

核心问题为：伞藻各部分结构如何协调配合、共同完成生长、繁殖？结构与功能有怎样的联系？

教学活动为：（1）建构细胞结构与功能的概念模型，从系统观的视角阐述细胞各部分在结构和功能上的紧密联系，说明细胞是生命活动的基本单位;（2）将之前制作的细胞膜、细胞器和细胞核模型组合成真核细胞的三维结构模型，明确建构模型的一般步骤，体会建模方法在科学研究中的重要价值。

（四）设置单元评测量规，有效进行单元学习评价

科学的学习评价是形成生物学单元教学闭环的关键。以素养发展为目标的教学，评价理应以核心素养的达成为导向。

具体应采用多元评价方式，在常规结果性评价的基础上，强调过程性评价。过程性评价可涉及学生的思维品格、学习态度、讨论发言、思想感悟、实践担当等诸多方面，以从系统的视角阐述细胞膜的结构与功能建构细胞膜成分与相应功能之间的对应关系，阐述膜蛋白与细胞膜功能的关系

（1）零散、无规律地说出答案;

（2）知道细胞膜的基本结构，并能举例说出细胞膜的功能;

（3）能基于结构与功能相适应的关系，从系统的视角阐释细胞膜的功能复杂程度与膜成分及其结构的密切关系，认识到细胞膜对细胞系统的重要作用课堂观察、师生对话

概述不同细胞器的结构与功能，并能基于具体实例，阐述细胞器之间的分工与合作以概念图或思维导图的形式建构不同细胞器之间的联系

（1）不能建构概念图或思维导图，或建构错误;

（2）初步建构概念图或思维导图，内容基本正确;