指向促进深度学习的单元学习目标及评价设计

2022-03-16王吉文

中学生物学 2022年1期

关键词：单元设计基因工程深度学习

王吉文

摘要以高中生物“基因工程”为例，从单元学习目标的确定和分解、评价策略的选择和评价方案的设计等方面，阐述了如何通过单元学习目标和评价的设计，促进深度学习的有效发生。

关键词深度学习单元设计基因工程

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

深度学习是指在主动加工、深度理解的基础上，学习者能够批判性地学习新知识，并将它们融入原有的认知结构中，经过高水平思维过程，灵活运用所学知识和能力，解决实际问题的一种学习方式。因此，深度学习是一种基于高阶思维发展的理解性学习，强调学生要有积极的学习状态、有较强的知识整合能力、有灵活多样的学习方法，并重视培养学生的高阶思维和创新精神，以及分析问题和处理实际问题的能力。

显然，深度学习对于学生的终身发展有着深远的意义。当前，以单元为单位进行整体教学设计是促进深度学习的重要途径之一。在单元的整体教学设计中，目标及评价的设计是实现深度学习的关键环节。只有合理且有效的评价才能促进学习方式的真正转变，因此，构建有效的目标及评价体系是促进深度学习的必要条件。

笔者围绕概念5“基因工程赋予生物新的遗传特性”，对应苏教版高中生物学《选择性必修3·生物技术与工程》第三章“基因工程”，进行单元学习目标及评价设计。

1深度学习目标及评价模型深度学习的目标与评价体系模型如图1所示，从

单元目标出发，将单元目标分解为课时目标落实到具体课堂中，最终通过评价目标将课时目标统筹起来，回归单元目标，通过评价活动对单元目标达成程度进行检验。无论是单元目标、课时目标，还是评价目标，都应该做到核心素养引领下的教、学、评一致，实现核心素养的发展。因此，学习目标设计后，教师就要设计深度学习的评价，以形成一个有效落实核心素养的目标与评价体系。

因此，教师首先要根据对《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）、学习任务和学情的分析，确定单元学习目标并对其进行分解，然后依据分解的单元目标，制定相应的评价方案。

2单元学习目标的确定和分解

2.1确定单元学习目标的依据

2.1.1《课程标准》分析

《课程标准》分析主要是对本单元涉及的“内容要求”进行分析。《课程标准》中“基因工程赋予生物新的遗传特性”大概念包含2个重要概念“基因工程是一种重组DNA技术”和“蛋白质工程是基因工程的延伸”。为了理解“基因工程是一种重组DNA技术”，需要简要回顾基因工程发展史，概述基因工程的發展历程;然后，通过模拟活动阐明DNA重组技术需利用3种基本工具;通过基于实际问题解决的学习过程，阐明基因工程的基本操作程序;为理解“蛋白质工程是基因工程的延伸”，应该揭示基因工程技术的不足，并且通过设计方案，模拟进行蛋白质的设计和改造，以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质;另外，还需要通过资料的收集、加工、整理，归纳基因工程的广泛应用的意义;同时，转基因技术的安全问题也是需要深入关注的生物学相关社会议题。

2.1.2学习任务分析

分析学习任务时，教师主要考虑本单元所处的地位、内容以及对于发展学生学科素养的作用。本单元之前为“发酵工程”和“细胞工程”，这两项生物工程都能解决很多实际问题，基因工程则能够很好地解决发酵工程和细胞工程所不能解决的一些问题，打破了很多学科之间的界限，促进了学科的融合发展，使生物学发展进入了一个全新的时代。

因此，教师应基于问题解决式的学习过程，以发生在现实生活中的、需要利用基因工程来解决的实际问题为主问题统领整个单元，然后根据课时分配，分解主问题为局部问题，理清主问题和局部问题之间的关系，围绕局部问题到主问题的解决，设计各种学习活动如模拟限制酶作用原理、设计实验方案等，帮助学生建构概念、认识规律、准确迁移和发展思维，从而提升学生的能力和品格。

2.1.3学情分析

在制定单元学习目标之前，教师需要分析学情，以准确把握学生现有水平和目标水平之间的差距，从而制定出合理的学习目标。本单元内容包括基因工程的工具、程序、应用和蛋白质工程等，涉及PCR、同位素标记、分子杂交等多种生物学实验技术。在本单元学习之前，学生已经学习了发酵工程和细胞工程基本原理及其应用，初步建立了工程学思想。在此基础上，学生应继续通过模拟解决真实问题的学习过程，深刻理解基因工程的基本原理及其与之前内容的内在联系，提升解决实际问题的能力。同时，学生还需要能够对转基因技术带来的争议性问题进行批判式的思考和理性判断。

2.2单元学习目标的制定

深度学习的目标应该着眼于学生的发展，即学生达成本单元目标后的预期表现而非教师的活动，教师要结合《课程标准》中的“教学提示”和“学业要求”，统筹制定。本单元的学习目标制定如下：

（1）通过资料分析，概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的;通过小组合作模拟相关酶的作用过程，阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。

（2）通过基于实际问题解决的学习过程，阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤。

（3）通过资料的收集、加工、整理，举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质，认同基因工程应用的重要意义;通过辩论等活动，关注并讨论转基因技术的安全问题。

（4）通过模拟设计方案以弥补基因工程方案的不足，概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质;通过资料收集、整理、分析和综合，举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。

2.3单元学习目标的分解

为保证单元学习目标能落到实处，教师应依据单元内容对单元学习目标进一步细化。需要注意的是，单元学习目标并非每一课时对应一个学习目标，情感观念上的目标更多是需要多节课达成和实现。因此，总体单元学习目标确定之后，教师仍然需要对单元学习目标进行分解，保证每课时的学习目标落到实处，从而落实单元学习目标。本单元学习目标分解如下：

（1）第一课时的学习目标：1通过资料分析，概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来;2通过小组合作模拟相关酶的作用过程，阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体3种基本工具。

（2）第二课时的学习目标：1能说明需要利用基因工程技术解决的实际问题的关键所在;2基于资料的分析和综合，阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤;3根据拟解决的实际问题，通过小组合作，在一定的情境下，选择恰当的技术设计工程学方案。

（3）第三课时的学习目标：1能够通过多种途径收集资料、并对资料进行加工、整理;2基于所收集和加工整理的资料证据，举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用;3能够认识到基因工程改善了人类的生活品质;4关注转基因技术的安全问题。

（4）第四课时的学习目标：1能够认识到传统基因工程对于改造蛋白质结构和功能的不足;2通过模拟设计方案的学习任务，能够认识到根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质;3通过资料收集、整理、分析和综合，举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。

3单元学习评价的设计

在多大程度上实现了学习目标，在这一过程中学生的思维是否发生变化，是否发生深度学习，这些都需要通过学习评价来测量。深度学习的评价应贯穿于整个深度学习活动过程中，不仅是对学习者深度学习能力水平的评估，也是对深度学习过程及结果的评价，更是对深度学习目标的不断反思和修订。

3.1单元学习评价策略

深度学习的核心要素是学生达到对知识的意义建构和理解，而对于知识的理解表现在两方面：概念之间的关联和新情境下概念的应用。因此评价也应该着重考查关联和应用，将学生头脑中的知识结构外显出来，帮助学生及教师对其进行监控和诊断。

为考查概念之间的关联，采取概念图的形式更为有效。使用概念图策略一般进行两次：第一次在正式上课之前;第二次是在学完本单元之后，通过两次概念图的比较，来分析学生的思维变化过程。具体评判标准可依据表1进行。

而考查新情境下概念的应用，教师需要设计合理有效的新情境下的学习活动，促进学生进行概念的辨析和迁移，通过学生具体的行为表现评估学生对概念的理解。例如，基于文本资料分析的判断和辨析的准确度、用文字和图示表示出尝试解决新问题的方案设计的新颖性和创新性、讨论和辩论过程中表现出的逻辑性和严谨性，等等。

3.2单元学习评价方案的制定基于上述思考，单元学习评价方案的设计应从单

元學习目标出发，包括评价目标、任务、标准和方式四个方面，着重体现出对“新旧概念之间的关联和新情境下概念的应用两个方面”的评价。以“基因工程”为例，本单元的学习评价体系设计见表2。

参考文献：

[1]吴举宏.促进深度学习的中学生物教学策略[J].生物学教学，2017，42（10）：18-20.

[2]徐汛峰，付雷.基于深度学习的高中生物学单元学习目标和评价设计[J].生物学教学，2020，45（8）：12-16.

[3]普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].人民教育出版社，2020：2-3.