高中生物学单元学习活动中的境脉设计及实践研究

◎ 张 燕

一、生物学单元学习活动中境脉设计的提出

学习境脉的研究源于学习科学。2018年第13届学习科学国际大会上提出了“不同境脉下的学习研究”这一热点研究，并将“始终关注真实境脉特别是教育创新进程中的学习”作为当前国际学习科学研究的趋势。［1］钟启泉教授提出，培养每一个学习者超越狭小的课堂空间，以更广阔的世界和社会的“场”与“情境”，亦即以社区与整个学校作为学习者学习的“舞台”，建构有意义的学习──学习者自身潜心自己的体验与活动，从而不断有所“发现”，同时不断发展建构“脉络化的学习课题”的能力。［2］

因此，我们将生物学单元学习活动中的境脉，界定为落实单元教学目标所设计的单元学习整体情境和情境中学习脉络、学习场域、学习者情感等一系列要素的综合。境脉的多维性有助于落实教学单元不同维度的教学目标，学生在真实境脉中通过连续、充分的感知、理解、实践、交流来学习学科知识，形成学科概念，落实核心素养。单元教学需要教师设计单元整体情境，并梳理情境中学习活动发生的时序、场域、学习情感的激发和维持等各类学习要素，即设计生物学单元学习中的境脉。

二、生物学单元学习活动中境脉设计的要点

（一）单元情境符合整体教学需要

根据情境认知理论，外部情境与知识存在紧密联系，在情境中产生的学习，才有利于学生获取知识、理解知识、运用知识。单元知识的结构化对单元情境的创设提出了整体性的要求，即单元围绕一个大情境、大任务展开学习。要实现单元情境的整体性创设，必须先理清本单元的核心概念和关键能力。从这两个方面入手连接相关的课时情境要素，对不同课时的情境要素求同存异进行整合，优化出整体情境，并在学习活动实施中基于学生情境中的现状反馈加以调整和升级。

（二）学习脉络遵循学生认知逻辑

境脉设计中的学习活动，应以单元教学目标为导向，遵循单元核心概念的渐进性学习原则，设计出从问题到思考，从观察到实验，从感性认识到理性认识的学习脉络，使之既符合学科内在逻辑又符合学生认知逻辑。这需要设计者对情境下学习活动任务的实践逻辑展开分析和思考，形成学习脉络。学习脉络清晰的学习活动，一般具有系统性和层次性的特征。围绕核心任务，子任务可以是由简到繁、先易后难的进阶关系，或是从总任务到分任务实施的辐射关系等。以任务实施的逻辑性促进学生思维深入，培养学生学习力。

（三）学习场域满足学科实践需求

课堂是传统的学习场域，但听、看、记、练为主的学习方式，弱化了学生的问题解决能力。单元境脉中学习场域的多元化设计，目的是实现学科实践活动的多样化。生物学科的学习场域有教室、实验室、科普场馆、动物园、植物园、生物科研机构、田间农场、家庭社会等，这些场域中学生的实践活动包括了合作、讨论、实验、参观考察、劳动、宣传、制作等不同形式。不同形式的学科实践使得学生以动手、动脑、交流、表达等不同方式开展学习，学科知识从纸上谈兵转为学以致用。在不同的单元境脉中，学习场域的组成应根据情境任务的需要、单元课时的容量来有机组合，支持学习方式多样化，以习得科学方法，提升解决问题的能力。

（四）情感认知体现育人价值

单元学习活动的境脉离不开学习主体——学生的参与和情感体验，而生物学的特点又赋予了生物学习活动独特的情感体验。在单元境脉设计中，情境的设计可以围绕日常生活、社会焦点、环境与生物等问题选择典型事件，如新冠疫情、野外运动失温、云南象群迁徙等，以激发学生原有情感体验。而遵循一定学习脉络的单元学习活动，渗透的是科学的本质。科学是格物致知的一种途径，其基本特点是以实证为判别尺度，以逻辑作论辩的武器，以怀疑作审视的出发点。［3］因此，在学习脉络清晰的学习活动中孕育的科学思维，能引导学生情感趋于理性和辩证。而显性的学习活动结果，如模型、调查报告、生活应用等，能促进学生体验学习成功感和获得感，对学科情境中的问题产生情感共鸣。因此，境脉设计中感性与理性交融的情感体验，是生物学科育人价值的体现。

三、“细胞的分子组成”单元学习中的境脉设计

（一）“细胞的分子组成”教学单元的内容分析与教学目标

“细胞的分子组成”教学单元是依据重要概念“细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子”［4］组织的。该重要概念是“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”［4］这一核心概念的支撑点之一。从知识结构来看，组成细胞的分子是后续学习细胞结构、细胞各项生命活动的基础；从学科认识来看，该单元的学习有助于了解生物界的统一性和生命的物质性。

基于上述认识，将本单元教学目标设计如下：①通过营养成分表的信息读取和实验探究，学会从实证中认识细胞的分子组成，形成生命的物质观；通过不同蛋白质功能的举例和空间结构的比较，形成结构与功能观，并以结构与功能观来解释食物摄入的合理需求；②通过比较、分析和归纳，概括细胞的主要组成元素、氨基酸的结构特点，认识糖类和脂质的类型及重要作用、水和无机盐的作用，知道核酸的组成和主要功能；③通过生物组织中有机物的检测实验、谷粒的自然观察、烘干及燃烧实验，学会正确选择不同方法检测生物体中的物质，记录、分析和交流实验结果；④基于对生物体中物质组成和功能的认识，对膳食营养有科学的认识和健康的生活观念，并能对相关议题提出自己的见解。

（二）单元境脉中的整体情境设计

从上述单元内容分析和单元目标设定中可以发现，“细胞的分子组成”单元始终围绕着生物分子的组成、结构和功能展开，物质性是每个课时的共有要素。因此单元整体情境选用新冠疫情后因关系到个体免疫力而受到关注的食物营养问题。社会真实境脉下的热点话题提升了学习活动的现实意义。主要情境围绕大米和燕麦营养成分的探究展开，课时情境任务顺应自然和生活：如该单元教学一般在每年九月，此时郊区农田水稻已逐渐结穗，学生可以进行应季的自然观察，发现和记录谷粒含水量的变化；又如不同品牌的燕麦食品口感差异很大，学生在尝一尝、比一比的过程中自然关注到了食品中糖类、脂质的过量摄入对健康的影响。具体情境设计如图1所示。

图1 “细胞的分子组成”单元中的情境及情境问题

（三）单元境脉中的学习脉络重构

依据单元境脉中对“粥”的营养成分的自然认知顺序进行学习脉络的调整：从读取食品营养成分表信息到实验鉴定有机物成分；从推测蛋白质结构到明确遗传物质决定营养成分的作用；从归纳各种有机物的组成元素到认识生物大分子的统一性；从干谷粒和鲜谷粒的比较和实验到认识水和无机盐的作用。基于以上探索“早餐营养”的实践逻辑和认知逻辑，将单元教学中的课时顺序调整见表1。

表1 “细胞的分子组成”单元的课时安排

（四）学习场域中的多样化实践

本单元境脉中涉及的学生学习活动的场域包括了网络、教室、实验室、田间、家庭等。不同的学习场域发挥学习实践的不同功能（见图2）。

图2 “细胞的分子组成”单元中的学习场域设计

网络环境作为本单元真实境脉的起始场域，学生的学习行为主要是对网络传言“早上不许喝粥”信息的搜索、浏览和判断，并在教师发起的网络小调查中表达自己的观点，有助于教师了解学生的先验认知；教室作为学习活动的主要场域，学生的学习行为是合作学习和交流，如一起解读大米和燕麦的营养成分，概括氨基酸的结构特点，列举蛋白质的不同功能与其空间结构、氨基酸序列之间的关系等；实验室作为生物学科特征性的学习场域，本单元中承担着检测生物组织有机物、探索生物体中的水和无机盐等一系列操作性实践任务；农场和田间是学生室外实践的场域，满足生物学习从自然和人类生产中获得新知的基本属性；家庭是学生就学科知识进行生活实践的场域，如经过单元学习后学生为家人准备营养早餐的活动，体现了学科与生活密不可分的联系和应用价值。

（五）单元境脉中的情感体验

本单元学习活动的境脉设计，让学生经历了从疑惑好奇到理性认识，再到关注健康、关爱家人的情感体验。

首先是对网络上关于张文宏医生说“早上不许喝粥”传言的疑惑。喝粥是大多数中国人的早餐选择，那么是相信权威还是相信生活经验？是照单全收还是调查实证？学生的心里充满了怀疑和不解，也引发了他们对早餐营养成分的好奇和求知欲。

在课时学习中，通过对大米和燕麦两种谷物的营养成分表阅读以及实验鉴定，学生对不同种类的粥的营养成分有了了解；再通过学习糖类的类型和功能、脂质的种类和功能，以及品尝不同燕麦粥的口感，明白了为什么不能只喝大米粥，以及过多糖类、脂质不利于健康。那燕麦粥能提供给人体足够的蛋白质吗？通过对蛋白质的基本单位、结构和功能的学习，以及用分光光度计定量分析草鸡蛋和洋鸡蛋中的蛋白质含量的实验，学生在实证中判别传言，领悟科学认识是成就健康生活的基础。而核酸的基本单位和功能、组成生物大分子主要元素的学习，让学生进一步回归理性思维，认识到生物体的物质性和统一性。在自然观察和实验（烘干、燃烧）中认识水和无机盐的作用，让学生感受到了书本知识源于自然，用于劳动生产的学科价值。

最后，基于单元知识体系的学习，学生破解了“早上不许喝粥”这一传言，正确理解了张文宏医生完整叙述中蕴含的生物学原理，收获成功感。通过家庭营养早餐的准备表达对家人健康的关爱，从理性认识回归感性表达，激发对生活的热爱。

四、境脉设计下单元学习活动的收获与反思

单元学习活动的境脉设计，促进了学习活动中学科知识与学生经验、生活实际、社会发展的联系，特别是把学科知识置于学科真实的情境之中——知识是活的，学科是生动的；基于情境任务的学习脉络，强化了学以致用的目的——知识是用来解决问题的，学生是学得真本领的。我们也期待在实践中提升教师自身单元教学设计能力，更合理分配学习活动的时间和场域，挖掘和利用不同场域中生物学科特有的学习资源，促进学科育人实效；更期待学生通过真实境脉中的学习活动，最终知行合一，学有用的知识，做有用的人，过健康的生活，有正确的人生观和价值观。