基于核心素養的高中生物單元教學設計—以“生物的變異”為例

虞銀江

（浙江省蕭山中學 浙江杭州 311201）

1 單元教學分析

生物變異與良種培育、人類健康以及生物進化的關系非常密切。生物產生變異的原因包括基因突變、基因重組和染色體畸變。這些變異都是由于遺傳物質的結構和組成發生改變，從而導致生物體性狀改變,甚至死亡。學習這些內容能擴充學生對于遺傳的認識，幫助學生進一步建立結構與功能相適應的觀點。可遺傳變異是生物進化的原材料，基于可遺傳變異的生存與繁殖優勢解釋了生物進化的機理和對環境的適應性，是學生理解進化本質的基礎。學生通過解決選育良種的實際問題、探討人類遺傳病的檢測和預防，能提升科學探究能力、培養科學思維習慣、樹立社會責任意識。

通過前面幾個單元的學習，學生已經了解了在減數分裂過程中染色體通過配子傳遞給子代，基因伴隨染色體進行傳遞，初步形成了分子水平的結構與功能觀；能夠說出遺傳信息編碼在DNA上，DNA可以通過復制傳遞遺傳信息，通過表達控制蛋白質合成即控制性狀，具備初步的信息觀，為本單元學習目標的完成奠定了良好的基礎。學生在應用本單元知識解決問題時，可進一步深化理解這些知識，從辯證的角度體會遺傳過程中不變的規律和變化的現象。

2 單元概念結構

本單元聚焦《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中的重要概念“由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”，該重要概念由4個次位概念形成，支撐大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的建構，支持大概念“生物的多樣性和適應性是進化的結果”的學習。這些概念之間的關系如圖1所示。

3 單元教學目標

本單元要解決的核心問題為：①為什么生物在遺傳過程中存在變異現象？②如何利用有利變異、減少不利變異？為解決上述問題，本單元劃分為5課時，分別為：基因突變可能引起性狀改變（1課時）、基因重組使子代出現變異（1課時）、染色體畸變可能引起性狀改變（1課時）、變異可應用于育種（1課時）、人類遺傳病是可以檢測和預防的（1課時），每課時側重不同的核心素養維度。單元教學目標和課時主要教學目標見表1。

表1 單元和課時教學目標

4 單元教學思路

4.1 單元情境與單元問題

單元情境的選擇既要考慮真實性，也要關注情境是否能激發學生提出指向概念的核心問題。尋找學生生活中因可遺傳變異而產生異常性狀的素材，是探索的方向。番茄是生活中常見的蔬菜，在育種方面有大量成果，育種涉及的基因突變、基因重組等可遺傳變異與本單元知識內容的契合度較好，可作為主情境統領單元學習。人類遺傳病也是由于遺傳物質異常而導致個體患病，與學生的生活聯系緊密，作為單元情境，有助于學生深入理解“優良后代”的含義。單元核心問題是抽象、脫離情境的，將合適的單元情境與單元核心問題有機整合，才能產生具體的單元問題，有效串聯各課時教學（圖2）。因此，單元問題可設定為：（1）培育形色各不相同的番茄品種背后的生物學原理是什么？（指向核心問題①）

圖2 單元情境與課時教學的關系圖

（2）如何根據不同要求和目的選擇合適的育種方式？如何根據人類遺傳病的發病原理進行檢測和預防？（指向核心問題②）。學生學習的過程就是解決單元問題的過程，因此也強化了遷移運用知識的能力。

4.2 核心任務與評價

本單元采用“分—總”的單元架構，前三課時的主線是探索不同的可遺傳變異類型，各課時之間為平行關系。在完成分課時的學習后，學生將要綜合運用本單元概念和遺傳的基本規律解決“培育優良后代”的問題，這是本單元的核心任務。該任務包括培育優良動植物品種或給婚配雙方提供生育建議，實質上是設計遺傳實驗方案并預測結果。

大單元教學的評價要充分考慮合理性、全面性與有效性，改變“只重結果、不重過程”的單一評價體系，積極引入表現性評價。與傳統紙筆測試主要關注答案對與錯不同，表現性評價強調盡量在合乎真實的情境中運用評分規則對學生完成復雜任務的過程表現或結果做出判斷。筆者根據《課程標準》中科學探究素養水平劃分表，梳理設計實驗方案能力不同水平層次的要點后形成水平描述，再細化各水平的表現細則，編制“設計遺傳實驗方案”的整體評價量表（表2）。師生利用整體評價量表，對學生完成任務的整個過程表現或對結果質量的整體情況進行評價，根據表現的不同水平給出一個總分。

表2 設計遺傳實驗方案的整體評價量表

4.3 教學環節

基于“教—學—評”一體化的設計原則，利用逆向設計教學思路，圍繞“情境—問題—任務—活動—評價”的學習主線設計單元“學習圖譜”，有助于學生明確單元各課時之間的邏輯關系、具體課時的學習目標和內容。圍繞單元情境提煉的課時子情境是學習的起點，學生提出子問題并開展一系列探索活動，在鍛煉科學思維和探究能力的同時，理解知識、建構概念、樹立責任意識。教師再利用多種評價方式和評價工具診斷學習結果，特別是對學生高階思維能力的評價，促進深度學習的發生。本單元的各課時教學環節見表3。

表3 課時教學環節

5 單元教學設計的反思

單元教學設計以單元整體為出發點，系統設計教學活動，能有效改善常規教學中章節內容割裂的現狀，促進學生學科核心素養的全面發展。教師合理創設單元教學情境，以單元情境中提煉的問題為教學出發點，學生在完成任務、解決單元問題的過程中達成學習目標，落實“在做事情中學會知識”的理念。同時，教師利用表現性量表開展多元評價，改變“只重結果、不重過程”的單一評價思維，有效激發學生課堂學習的積極性、提升評價對學業的指引和促進作用。