基于UbD理论的高中生物学单元教学设计——以“细胞由多种多样的分子组成”单元为例

柴志瑾

（浙江省杭州市建德市寿昌中学 浙江杭州 311600）

促进学生深入理解概念、迁移应用一直是教育教学所追求的目标之一。然而在实际教学中，学生往往没有真正理解，只能对知识进行低阶的识记和简单地应用，难以站在宏观的视角对事物进行整体把握，达成深度学习，获得高阶的、可迁移应用的思维能力。同时，教师也难以准确地评估学生的理解，无法确切地说明学生经过学习后对概念的掌握程度。UbD理论（Understanding by Design，以下简称“UbD”）认为进行离散、孤立的“课时”教学不利于学生对概念形成整体的认知和深入、持久的理解。为此，UbD理论提供了一个以大概念为航标，关注学生知识理解和迁移的单元教学模版。它能够使学生参与探究活动，提升学习迁移能力，为学生提供概念框架，揭示与内容相关的大概念，保证单元内知识的一贯性和逻辑性。下文聚焦“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”这一重要概念，应用UbD逆向设计教学理论进行单元学习设计与课堂实践，帮助学生有效地组织学科零碎化的知识与技能，深入理解大概念，有效形成核心素养。

1 “细胞由多种多样的分子组成”单元概述

本单元聚焦“细胞由多种多样的分子组成”这一重要概念。该重要概念是学习“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”“各种细胞具有相似的基本结构，但在形态与功能上有所差异”2个重要概念的基础，并且共同支撑大概念“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”的构建。本单元的教学分4个次位概念，共同聚焦、帮助学生形成本单元的重要概念。相关概念间的关系如图1所示。

图1 相关概念间的关系图

本单元是初、高中生物学的衔接单元，是对细胞内组成物质的进一步认识，也是落实生物学学科核心素养的起始单元。在经过初中生物学知识的学习后，学生对构成细胞的元素、无机物、有机物已具备一定的认识。但限于认知水平的发展和化学、物理等学科知识的欠缺，学生对细胞内组成物质的认识仅停留在宏观层面，并且对各物质的认识也是不完整、孤立、分散的，难以与细胞、生命等进行联系整合。教师普遍反应在本单元教学时，由于教学内容零散、碎片化，主要是分散地讲授某一物质（水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸）的种类和功能，导致知识点的处理缺乏全局性的掌握，流于低层次的知识和技能训练。

因此，基于UbD逆向设计理论，在单元整体设计的视角下，对本单元的知识内容进行重新划分和编排，形成本单元知识结构（图2），并依此确定课时安排，从而引导学生从结构与功能观的角度探索生命的物质性，建构重要概念，初步形成对概念的深层次理解，提升学生核心素养。其中，第二和第三课时可根据教学安排调换顺序。

图2 “细胞由多种多样的分子组成”单元知识结构

2 基于UbD逆向设计理论的单元设计

2.1 确定单元学习目标与预期学习结果

UbD理论认为教学设计的第一步应该着眼于本单元的学习目标和学生达成本单元目标后的预期学习结果。该阶段决定了后续评估阶段所需证据的本质，教学设计的类型以及学习活动的设计。依据上述分析，同时结合《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称课程标准）的要求，本单元的学习目标设置见表1。

表1 “细胞由多种多样的分子组成”单元学习目标

2.2 确定恰当的评估证据

学生是否已经达到了预期结果，多大程度上实现了单元学习目标，是否对概念真正理解，如何证明学生的理解和掌握程度，这些都需要通过教学评价来衡量。UbD理论从“逆向”的角度提出了教师在设计特定的单元或课程前，需要“像评估员一样思考”，思考如何确定学生已经达到了预期的理解，通过评估证据将内容标准化或学习目标具体化，而不是在单元学习即将结束或结束后才构建评估。

理解指的是知识的可迁移性。如果学生真正的理解概念，那便能够将其迁移到新情境中去解决“新问题”，而不仅仅是解答一些单纯记忆的题目。因此，单元学习的评估证据之一便是来自于学生在新情境下对概念的迁移应用情况，题型多使用论述题、开放题较为合适。此外，理解还表现在对于不同概念的关联度、逻辑关系的把握情况。教师可以采用绘制思维导图的方式考查学生对于概念的理解层次，将学生头脑中的知识结构外显出来。思维导图的使用是在单元学习之前和单元学习之后，通过对比同一个学生两次思维导图的绘制情况，采用SOLO分类标准分析其理解情况。本单元学习评估证据见表2。

表2 “细胞由多种多样的分子组成”评估证据

2.3 单元学习活动安排

在明确单元学习目标与预期学习结果，确定恰当的评估证据后，教师可以此指导UbD理论最后阶段的设计，即学习体验和教学活动安排。本单元学习的情境是“体检报告单中的各项检测指标”，该情境统领着整个单元的教学内容，引导学生思考单元核心问题，开展本单元的概念建构。本单元以体检报告单中的检测指标切入，吸引学生思考，引导学生尝试对各项检测指标中的物质进行分类和归纳，探究组成人体的各物质的化学本质、空间结构、生理功能及其检测方法，从而认识到生命的物质性，初步形成结构和功能观。教师针对单元情境，提出核心问题，将情境中隐含的现实生活问题转变为学科问题，引发学生思考探究。例如，第一课时教学主要围绕着以下核心问题进行活动：体检报告单中包含多项检测指标，你能尝试对这些指标中的物质根据其化学本质进行分类吗？第二课时教学主要围绕着1个核心问题进行活动：指标中的物质分别有什么生理功能？并依次总结概括出水、无机盐、糖类、脂质、核酸、蛋白质在细胞中的主要功能。第三课时教学主要围绕着下述问题进行活动：物质的功能与其结构是密不可分的，各物质的结构有何区别？有何相似之处？如何进行检测？教师帮助学生在问题解决的过程中实现概念建构，培养核心素养。

3 基于UbD理论的单元教学的实践感悟

3.1 基于UbD理论的单元教学促使教师宏观把握教学内容，更好地引导学生深层次理解

在UbD逆向设计理论的阶段1中，教师需要根据《课程标准》、学情分析、学习任务分析等确定本单元学习目标，并对知识框架适当地进行划分和重组，使教学内容更易于帮助学生构建和理解大概念，形成核心素养。在阶段2中，教师需要转变以往只在学习即将结束或结束后才构建评估的观念，在设计单元或课程前确定恰当的评估证据，以考查学生概念的关联和应用情况，使教学内容、教学内容优先次序和教学时间等都更加合理调整和分配，更好地聚焦于预期的学习结果，引导学生投入到深层次学习活动中。在阶段3中，嵌入式的单元学习情境统领着整个学习内容，引导学生更好地构建、理解概念，挖掘概念之间的逻辑关系。综上，基于UbD理论的单元教学转变了“课时”教学只注重零散知识点落实等弊端，使教师从单元出发宏观把握、整体统筹教学内容，梳理、重新编排教材内容，整理学科知识逻辑结构，实现情境的连贯性、嵌入性和教学内容的连贯性、整体性。本单元从功能到结构、宏观到微观地剖析了细胞多种多样的分子组成，将“生命的物质性”渗透于教学，引领学生初步建构“细胞由多种多样的分子组成”这一重要概念。

3.2 UbD理论促使学生知识迁移，达到深层次理解

通过分析学生单元学习前、后绘制的思维导图发现，学生在基于UbD理论的单元学习后能够更好地构建、理解重要概念，建立起不同概念之间逻辑关系，而不是零散的、孤立的知识点堆积。例如，通过分析基于UbD理论单元教学干预前学生所绘制的思维导图，学生对于不同的物质（糖类、脂质、核酸、蛋白质）之间的关联度几乎没有任何绘制。这说明学生对于这些名词的认识是孤立、零散的。在教学后，学生将“糖类”、“脂质”、“蛋白质”几个概念进行了连接，并标明“可相互转化”。这说明学生的知识结构发生了变化，学生能够更好地建立起不同概念之间的联系，达到深层次理解，提升系统思维能力和学习能力。此外，在真实情境问题解答时，学生也同样表现出对概念的深层次理解。

基于UbD理论的单元教学逆向设计对教师的教学设计与课堂教学实施有非常重要的指导和借鉴意义。在以学生为中心、发展学生核心素养、提升学生学科素养等新教育理念的视角下，逆向设计、单元整体设计为教学改革提供了良好思路。