例谈大单元视角下初中生物学课堂教学的设计与实践——以“细胞通过分裂产生新细胞”一课为例

刘艳红 张 锋

(1.广州市黄埔区教育研究院 广州 510070)

(2.福建省普通教育教学研究室 福建 350001)

《义务教育生物学课程标准(2022 年版)》(以下简称“课程标准”)明确了生物学课程要培养的核心素养内涵,优化了课程内容体系,建立了大概念、重要概念、次位概念构成的概念体系,倡导关注学生学习的实践经历,重视以评价促进学生的学习与发展,这给一线教学带来了巨大挑战:如何遵循缜密的逻辑体现课程内容体系的整体性、系统性、核心性? 如何实现从概念教学到“大”概念教学的转变? 本文通过“细胞通过分裂产生新细胞”一课的设计与实施,探索大单元设计与实践的可行方案。

1 依据大概念确定大单元主题

大概念教学呼唤大单元设计。 初中生物学课程概念体系中包含9 个大概念,最大的大概念5 包含5个重要概念和21 个次位概念,最小的大概念8 也包含2 个重要概念与5 个次位概念,针对这样的大概念体系,传统的落点于生物学事实、小概念的课时教学,在概念构建的过程中显然过于零散、琐碎,不够聚焦。大概念教学需要与之匹配的整体的、通盘的大单元设计。 大单元和大概念是紧密关联的,大概念必然要到单元教学中去落实,大单元是以素养为目标的单元,要围绕大概念来组织。 以核心素养培养为宗旨开展大单元教学可以很好地落实课程标准理念。

依据大概念进行大单元设计,首先要确定大单元教学的主题。 目前,与课程标准匹配的新教材尚未出版发行,使用旧版教材进行课程标准理念下的大单元设计,教师首先遇到的问题是如何用一个主题将相关概念的教学统一起来,这就需要对大概念所涉及的核心素养内涵、概念体系核心、教材自然单元组成、学生认知规律等进行梳理,并结合区域特色、执教教师的个人风格等完成。

以“细胞通过分裂产生新细胞”为例,分析“大概念1 生物体具有一定的结构层次,能够完成各项生命活动”核心内涵,首先立足点是生物体,在微观与宏观、个体与群体视角上,大多数生物体微观上的组成是细胞,细胞又可以细化成各种细胞结构,中观上的结构层次是组织、器官、系统,宏观上的发展是生物类群、生态系统乃至整个生物圈;其次强调的是结构与功能。 在多样性视角,大多数生物体是由细胞、组织、器官、系统按不同结构层次构成,而且不同生物体的细胞结构、组织、器官类型、是否形成系统、系统的组成各有不同,功能也各有不同;在统一性视角,无论是细胞的各组成成分,还是生物体的各组成结构,在结构上都是相互联系的,在功能上都是相互配合的,共同分工合作完成细胞与生物体的生命活动。 基于以上分析,该大概念的核心关键词是结构与功能,核心内涵是细胞与生物体结构与功能上的适应性。 联系到本地随处可见的现代建筑模块(已经在工厂生产组装好,具有功能)“搭建”高楼大厦的真实情境,确定大单元主题为“万千生物细胞始”,大单元的内容围绕该主题组织。 见下表1。

表1 “万千生物细胞始”大单元主题的建立

2 依据概念进阶进行大单元学案设计

在确定大单元主题后,需要综合考虑学校教学条件、资源背景,执教教师特长,确立大单元教学目标,提炼大单元教学策略,安排大单元教学内容与课时数量,对大概念体系进行结构化分析,选用观察、实验、资料分析等探究活动方式,以提供丰富多样的事实知识,支撑学生经过抽象和概括活动,由次位概念、重要概念,主动建构大概念。 必要时,可以依据概念的螺旋式发展过程,在大单元统领下,将大单元细分成若干个小单元。 以“细胞通过分裂产生新细胞”所在单元为例,根据大概念1 包含的两个重要概念“1.1 细胞是生物体结构和功能的基本单位”与“1.2 生物体的各部分在结构上相互联系,在功能上相互配合,共同完成各项生命活动”,可以将“万千生物细胞始”大单元细分成“细胞的搭建”“生物体的搭建”两个小单元。 “细胞通过分裂产生新细胞”适于支撑次位概念“1.2.1 细胞能通过分裂和分化形成不同的组织”构建的“生物体的搭建”小单元。

大单元名称与数量确定好以后,就需要按单元设计专业的学习方案。 在分析本地教师所使用的七年级上册生物学教材的基础上,制订“细胞通过分裂产生新细胞”所在的“生物体的搭建”小单元的单元教学目标为:通过开展观察草履虫等单细胞生物的结构和生活,观察动、植物细胞分裂,观察人体和植物体主要组织的活动,描述细胞分裂和分化的基本过程,以及从细胞到组织到器官到系统的结构层次形成过程,树立生物体结构与功能相适应的生命观念。 考虑到七年级上学期的教学时长,安排4 个教学课时,分别以“一个细胞撑起一个生命体”“细胞队伍的扩大、变化”“各有特点的组织”“生物体的搭建”为每个课时的教学主题。

3 依据逻辑关联达成大单元课时教学目标

大单元教学设计下的课时教学,既要服务于大单元的核心,成为大概念构建中的一环,与大单元其他课时的教学环环相扣,具有系统性,又要体现课时教学的特点,在目标确立、任务驱动、评价反馈等方面保持独立性。 其中,逻辑关联正确与否举足轻重。

钟启泉教授认为,单元设计既是课程开发的基础单位,也是课时计划的背景条件。 单元设计是“课时计划”的指引。 依据大概念进行大单元重构后,教材“细胞通过分裂产生新细胞”与“动物体的结构层次”部分内容整合,将细胞的分裂与细胞的分化结合起来,体现生物体结构层次搭建中细胞表现出的主要功能:“细胞队伍的扩大、变化”。 整节课遵循学生的认知思维路线,设计了问题串:大多数生物是多细胞生物(联系上一课时“一个细胞撑起一个生命体”的教学内容),细胞怎样增加数目? 什么是细胞分裂? 细胞的分裂过程是怎样的? 不同结构的动、植物细胞分裂过程有何异同? 细胞分裂形成的新细胞是怎样的?新细胞的遗传物质与原细胞是否相同? 仅靠增加“细胞”的体积增大和数目增加能支撑“生物体”的由小长到大吗? 什么是细胞的分化? 细胞分化形成什么?组织是什么样的(为一下课时“各有特点的组织”的学习埋下伏笔)? 通过一个个问题的抛出、解决、引申,达成预定的教学目标:①通过模拟动植物细胞的分裂活动以及观察分析细胞分裂的染色体变化(探究实践);②描述细胞的分裂、分化的基本过程,说出物体的细胞数目是通过细胞分裂不断增加的,并能初步分析染色体在细胞分裂前先进行复制,之后均分为完全相同的两份进入两个新细胞中(生命观念);③引导学生关注癌细胞的产生原因,认同养成健康生活的重要性(态度责任)。

4 依据多元评价促进大单元教学反思

大单元教学需要多元多样的评价。 教师角度,教师可以依据每个课时的教学目标进行课堂评价、作业评价,在整个大单元完成后,可以进行单元评价。 如果单元活动中设计了跨学科实践活动,教师还需要设计跨学科实践活动的评价,形式可以是纸笔测试,也可以是学生的操作、口头报告量规等表现性评价。 教师通过多样化的评价了解教学目标的达成情况,可以促进教师反思教学行为,调整教学策略和教学过程。学生角度,学生可以通过完成教师的教学任务单、表现性评价量规情况,在个人自主评、同伴互助评、家长一起评后,发现学习中的问题和薄弱环节,自我反思改进学习方法。

《义务教育课程方案(2022 年版)》细化了评价与考试命题建议,注重实现“教—学—评一致性”,明确与强化了“教什么”“教到什么程度”。 课程标准指出概念形成需要修正学生头脑中原有的错误概念,厘清似是而非的日常概念,这都需要在确立教学目标后,先行设计教学评价,通过评价来反馈教学效果,以评促学、以评促教。 而以学生为评价主体,授予学生评价的权力,可以促进在教学中建构师评、生生互评和自评协调发展的评价体系,有效提高大单元教学的效果。

在本节课中,教师既设计了概念在新情境中应用的“全班作答”纸笔测试,学生动手操作、表演展示、口头报告的表现性任务评价,也设计了课后的跨学科学习实践性作业,即制作细胞分裂过程模型,还公布了模型制作的评价量规,评价形式多样,利于师生对概念构建情况进行反思。

评价还需要保持可持续性。 基于“生物体的结构层次”这一学习主题的大单元,科学思维培养主要体现在模型与建模方面,包括动植物细胞结构模型(体现出线粒体、细胞核、细胞膜、叶绿体等结构)制作,草履虫细胞模型制作,本节课的动、植物细胞分裂示意图模型(体现核裂、质裂、膜壁形成过程)的制作。 七年级其他学习主题的单元也可以设计模型制作活动,例如“生物与环境”学习主题中生态系统模型制作,“植物的生活”学习主题单元中花的结构模型、种子结构模型、叶片横切面模型、导管和筛管等模型的制作。通过系列性的模型制作学习,不仅可以帮助师生反思教学成效,对提高学生的设计、制作等成果物化能力,培养学生的实践创新意识、审美意识和创意实现能力也有很大帮助。

5 运用数字资源助力大单元教学任务实施

概念形成需要形式多样的教学活动承载。 如果支撑概念形成的教学活动有学生亲自参与,学生就更容易完成从事实中抽象、概括概念的过程。 课程标准建议积极推进现代信息技术与教学的深度融合,本节课的教学实施中,教师充分发挥了学校数字资源的作用,虚实融合,助力教学过程中任务的实施。

作为大单元教学中的一个课时环节,要学习细胞的分裂与分化,就需要重温细胞是生命体结构和功能的基本单位这一任务,教师充分利用了学校的智慧课堂,让学生进行抢答。 学习动、植物细胞的分裂过程时,因为过程微观,教师先是在屏幕上播放动物细胞分裂中细胞核分裂的动图,通过智慧课堂向学生终端推送动物细胞分裂过程的视频,创设情境,接着分发自制的教具,引导学生通过小组合作活动,用肢体手势,语言讲解,模拟、重现动物细胞的分裂过程,最后邀请学生们到黑板前进行展示表演。 在开展细胞分裂中染色体的形态和数目变化学习时,教师设计交流猜想与思路任务,引导学生用智慧课堂展示思路和画模式图。 在学习到细胞体积的增大及细胞的生长时,为了解决细胞是否有无限的营养就能够无限长大这个问题,教师利用事先拍摄的模拟实验视频:用水来模拟细胞需要的营养,不同体积的四方形干花泥模拟不同体积的细胞,通过水进入不同体积大小干花泥的速率以及水被吸收的程度,帮助学生推论出细胞体积限制物质运输效率,最终限制细胞生长的结论,引出细胞分化的学习。

指向学科核心素养的大单元设计是落实立德树人、发展素质教育、深化课程改革的必然要求,也是学科核心素养落地的关键路径。 为了构建大概念,教师需要全面统筹、精心设计,在大单元视角下开展单元教学、课时教学,为培养学生核心素养,落实课程标准理念,实现“课改”到“改课”的跨越不断探索。