指向生物學學科核心素養的單元備課

林修愚

(福建省福州教育研究院 福州 350001)

由于把應試當作學科教育的首要任務，中學生物學一定程度上存在著從“基礎生命科學”向“應試生物學”演變的現象，雖在不同時期冠以“素質”“三維目標”“素養”等主題詞，但探索如何最大效率地灌輸知識、如何通過大量訓練使學生能在高考中用“記憶”應對“應用、分析、評價”等能力要求，卻是許多教研活動的真實主題。基于核心素養的單元備課要義在于打破“圍繞高考試卷解讀教材、挖掘知識點、大量仿真訓練”的路徑依賴，以知識的育人價值、知識與素養發展的關系為出發點，進行整體的教學設計。基于核心素養的單元設計，是撬動課堂教學從“以知識傳授為本”向“以學生發展為本”轉變的支點[1]。

1 相關概念的界定與闡述

發展核心素養的根本目的是培養學生的真實性學力，以適應未來的各種可能性。生物學核心素養是學生在經歷生物學教育過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的價值觀念、必備品格和關鍵能力，生物學核心素養主要包括生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任，是生物學課程育人價值的集中體現。

單元教學的“單元”是指圍繞一定的主題和目標，將若干節具有內在聯系的課組成一個教學單位，單元的教學內容可能是教材的一個章節，也可能是圍繞一個生物學重要概念或主題、跨章節甚至跨模塊的組合。相對于微觀的課時教學，單元教學有利于學生理解知識間的邏輯關系、促進知識體系的形成，能比較完整地體現單元知識所蘊藏的學科思想和方法；同時單元教學能有效促進教師以重要概念為線索整體籌劃學科教學，克服課時設計容易把教學內容碎片化為“知識點”來處置的弊端。

備課是教師依據課程標準等綱領性文件和學生的認知特征，對一定時段的學習和評價進行整體的設計。相對微觀的課時備課，單元備課則是根據單元的主題和目標，對單元教學內容和方法進行整體審視，厘清單元的知識學習與核心素養落地之間的邏輯關系，確定單元知識和能力目標的優先次序，選擇合適的教學策略，制訂單元教學計劃。

2 單元備課要義

以人教版教材為例，“生物質膜”單元教學內容分布于必修1第3章第1節“細胞膜——系統的邊界”、第2節“細胞器——系統內的分工”及第4章“細胞的物質輸入和輸出”的全部內容，選考生物的學生還包含“神經元結構與神經興奮產生及傳導”“靶細胞膜對激素的識別”等相關內容，下文以“生物質膜”單元設計為例，闡述指向核心素養的單元備課要義。

2.1 單元備課的出發點是從育人價值角度考量教學目標和內容 知識是素養形成的載體，學科活動是素養形成的渠道，但不同的知識和不同的學習活動對學生素養形成的價值是有區別的。單元備課應該跳出原有圍繞考試大綱、高考試卷細化知識點的備課習慣，從拷問“學生為什么要學習這個內容”開始進行知識價值評估，回溯知識產生和發展的歷史，分析研究過程中的思想方法，明確將要學習的概念、規律在學科知識體系中的地位，明確了這些問題，就能比較出不同教學內容的育人價值。

例如，“植物細胞的質壁分離和復原”教學的最重要價值是發展學生的探究意識和能力，是促進學生形成尊重事實、基于實證作出結論的科學思維，因此教學重點在于創設情境，引導學生確定實驗目的、選擇實驗材料、制訂合理的實驗步驟和對實驗結果進行分析以得出結論。與此相比，習題中常出現的“比較洋蔥表皮細胞在不同狀態下細胞液濃度大小”“原生質層定義”等問題屬于枝節性知識；同理“生物膜流動鑲嵌”的學習活動設計重點應在于引導學生如何基于事實提出假說或建立模型，嘗試獲取更多的證據對假說進行論證或用模型解釋生物學問題，而非對科學史實的機械記憶。

2.2 單元備課重點是圍繞重要概念揭示單元知識結構 單元備課要重點關注課時內、課時間的知識內在聯系和知識結構，以利于學生從整體上把握學科知識和思想方法，形成具有生長力的認知體系。高中生物學課程標準強調以大概念統領學科教學內容，是因為大概念是上位性知識，抽象性、概括性最高，解釋力最強，同時生物學大概念也是一種生物學學科的思維方式和思想方法[2]，因此單元備課要以大概念、重要概念為核心，串聯知識形成知識體系，同時學科的思想方法、學科觀念、學科精神等多以隱性形式存在于單元內容中，要以適當的形式將其顯性化。

例如，從單元整體看，“生物質膜”的主要教學目標有： 通過“植物的失水和吸水”等探究活動確立“質膜具有選擇透過性”概念，嘗試基于科學事實構建質膜模型，運用歸納、演繹等思維方法，闡明質膜在細胞生命系統中控制物質進出、進行信息交流等作用的方式和機理，能運用質膜模型解釋神經電位產生、激素信號識別等問題。從課時與單元關系看，以“物質跨膜運輸實例”為例，該課時是圍繞次位概念“質膜具有選擇透過性”組織教學內容，該次位概念是重要概念“物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞的正常代謝活動”及大概念“細胞的生存需要能量和營養物質，并通過分裂實現增殖”形成的基礎，也是確立“結構與功能觀”等生命觀念的認知基礎。

2.3 單元備課強調真實情景的創設及真實問題的解決 眼下許多高中學生主要的學習方式是“聽中學、寫中學”，結果只能是對學科知識的淺層掌握。學科素養的形成更多依賴學習者的內化，更多依靠“做中學、悟中學”。有效的學習需要創設問題情境，讓學生親身經歷生物學概念、命題與理論創生的過程或應用知識解決問題的過程。生物學研究天然地與學生自身結構、生理過程及生活體驗密切相關，因此學生關于生命世界的感性認識對學習有重要影響；作為實驗科學，實驗和實踐活動在生物學教學中具有不可替代的作用。現在教師備課過程中相當多的精力花在多媒體資源的整合利用上，多媒體資源雖然在展示微觀結構、抽象知識直觀化等方面具有獨特作用，但也存在虛擬化、簡單化、碎片化等弊端，單元備課應更多地圍繞學生生活經驗提出生物學問題，要強調回到實驗科學的本質上，根據現實條件設計實驗和實踐活動，引導學生圍繞真實問題的解決展開學習。

例如，教材推薦的滲透裝置中存在漏斗與玻璃紙間密封困難的問題，單元備課中通過實踐摸索，我們設計了以新鮮雞蛋為材料的系列實驗： ①新鮮雞蛋分別浸入飽和食鹽溶液和30%蔗糖溶液，15天后觀察變化，檢測卵殼膜對NaCl和蔗糖分子不同的透過性；②將新鮮雞蛋置于50 mL的燒杯口，雞蛋下端浸入清水或高濃度蔗糖溶液，觀察上端氣室體積變化；③嘗試用蘇丹Ⅲ、苔盼藍等染料對新鮮雞蛋的卵黃進行染色，觀察不同染料是否能通過卵黃膜。也可引入番茄、黃瓜的無土栽培實踐活動，促進學生理解植物對水、無機鹽吸收的機理，實踐活動對科學探究能力的促進作用是虛擬活動所不能比擬的。

2.4 單元備課注重單元設計教、學、評的一致性 單元備課強調對教案、學案、單元評價進行整體設計，基于單元目標，統籌確定教案、學案、評價的內容和形式，教案和學案編寫都應該以激發學生學習動機為起點，充分考慮學生學習過程中的心理因素，評價以促進學生的學習為目標，以課程標準的學業質量水平為評價依據，盡可能進行多元化評價。可遵循“目標轉換為問題”“知識問題化”“問題情境化”“以問題促探究”和“以探究促思維”五個環節，以問題為中心設計教案、學案和評價。

例如“生物質膜”單元，依據不同課時進程，可設計如下問題： ①從洋蔥、月季花瓣、紫鴨草葉片中選擇材料，設計實驗證明植物細胞能通過滲透作用失水和吸水。②推測鹽堿地、沼澤地等不同生境的植物根毛細胞的生理特點；說明施肥濃度過大可能導致“燒苗”的原因。③觀察滲透作用裝置圖和成熟的植物細胞圖(圖略)，說明植物細胞與外界溶液也可構成滲透系統的理由，依據上述原理推測臨床上利用透析機治療尿毒癥的大致機理。④如何利用滲透作用原理，比較不同植物組織細胞的細胞液濃度大小？⑤現有抗人體細胞表面蛋白抗體、抗小鼠細胞表面蛋白抗體及相應熒光染料，寫出利用抗體特異性原理證明細胞膜具有流動性的實驗思路。⑥闡述在神經調節、免疫調節過程中，細胞膜如何傳遞、識別相關信息。

上述問題①、②適應于新課教、學案，著重于發展學生的科學探究和科學思維，③、④細化后適用于單元檢測，強調遷移與解決實際問題的能力評價，⑤、⑥適用于考查選考生物學的學生對生物質膜結構與功能認識水平的考查。

“核心素養—課程標準—單元設計—課時計劃”是教學實踐中關系密切的鏈環，單元設計不是課時計劃的簡單集合，單元設計中最主要的環節是基于“核心素養”整合不同的“教學策略”，審視教學內容的育人價值，以低階認知能力為基礎，瞄準高階認知能力的發展，進行“目標、教學、評價”三位一體的設計。