基于問題導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)過程： 學(xué)科核心素養(yǎng)的視角

孟凡龍 崔 鴻 ( 華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 武漢 430079； 2 揚州大學(xué)附屬中學(xué)東部分校 揚州 225003)

隨著《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版)》(以下簡稱“2017版課標”)的頒布，其倡導(dǎo)的基本理念之一“內(nèi)容聚焦大概念”要求教師必須提升生物學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計的站位，從關(guān)注單一的課時教學(xué)轉(zhuǎn)變到單元設(shè)計。學(xué)習(xí)單元由素養(yǎng)目標、課時、情境、任務(wù)、知識點等要素組成，并按某種需求和規(guī)范組織起來形成一個有結(jié)構(gòu)的整體[1]。單元學(xué)習(xí)有利于教師理解學(xué)科育人的本質(zhì)，重視學(xué)生能力、品格與觀念的培養(yǎng)。學(xué)科核心素養(yǎng)視域下的單元學(xué)習(xí)更加關(guān)注核心知識、關(guān)鍵能力、必備品格形成過程的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)內(nèi)化、順應(yīng)、平衡的連續(xù)性，凸顯修正、發(fā)展、完善的過程性。

基于問題導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)過程需要圍繞“聚焦問題”展開，通過模擬真實問題情境，基于對生活、社會的觀察和體驗，設(shè)計教學(xué)活動，開展學(xué)習(xí)任務(wù)，嘗試基于證據(jù)的解釋論證，進而在表達遷移應(yīng)用中，解決現(xiàn)實中的真實復(fù)雜問題(圖1)。例如，以模塊1大概念2中“重要概念2.2細胞的功能絕大多數(shù)基于化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)發(fā)生在細胞的特定區(qū)域”(以下簡稱“重要概念a”)為學(xué)習(xí)單元進行課堂教學(xué)時，首先要厘清其包含的次位概念、與其他重要概念之間的聯(lián)系及其所屬大概念的內(nèi)容框架，依據(jù)學(xué)習(xí)目標梳理知識要點及其內(nèi)在邏輯，在教學(xué)活動中滲透相應(yīng)的核心素養(yǎng)水平，不同的教學(xué)環(huán)節(jié)能夠發(fā)展的核心素養(yǎng)要素有所差別，體現(xiàn)個性與共性的統(tǒng)一[2]。

圖1 基于問題導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)過程示意圖

1 聚焦問題： 探尋生活與學(xué)習(xí)的本質(zhì)內(nèi)涵

問題是課堂教學(xué)的核心，聚焦學(xué)生學(xué)習(xí)需要，以促進學(xué)生主動參與、深入探究為前提的問題設(shè)置，能促進學(xué)生深度思考，讓課堂教學(xué)真正成為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)基地。問題意識是深入理解、把握事物本質(zhì)的前提，基于問題線索，在知識理解和生活體驗中感悟知識本質(zhì)，通過獨立思考，加強判斷，多角度、辯證地分析問題，進而做出選擇和決定。

教育教學(xué)的根本目的和出發(fā)點應(yīng)然為生活世界的回歸，其教學(xué)意蘊在于確立人本意識和生命意識，重視教學(xué)過程中學(xué)生的動態(tài)發(fā)展[3]。生活既是教育教學(xué)的對象，更是教育教學(xué)的目的。

重要概念a中包含4個次位概念，分別涉及了酶、ATP、光合作用、細胞呼吸，以重要概念a為例進行單元學(xué)習(xí)的設(shè)計時要緊密聚焦兩個問題： ①細胞生活在環(huán)境中，在物質(zhì)和能量上是如何保持相對獨立性的？又是如何與環(huán)境進行物質(zhì)和能量交換的？②細胞從環(huán)境中獲取的物質(zhì)和能量，在細胞內(nèi)會發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)變？這些轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁床荒茉诩毎獍l(fā)生？在分析以上問題的基礎(chǔ)上將重要概念a分解成四個子任務(wù)： ①討論酶催化細胞中化學(xué)反應(yīng)的條件和特點；②解釋ATP作為直接能源物質(zhì)驅(qū)動細胞中的化學(xué)反應(yīng)；③探究植物細胞的光合作用機理及其應(yīng)用；④探究酵母菌的細胞呼吸方式及其應(yīng)用。

2 真實情境： 實現(xiàn)問題與情境的有效轉(zhuǎn)化

“真實情境”是基于現(xiàn)實問題創(chuàng)設(shè)以能夠支撐整個單元的整合性的真實生物學(xué)情境，通過創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，將學(xué)科要解決的問題信息蘊含在特定的情境中，引導(dǎo)學(xué)生進行積極的感知和理解情境中的相關(guān)信息，幫助學(xué)生經(jīng)歷生物學(xué)知識產(chǎn)生的過程，理解概念提出的背景語境，從而在習(xí)得生物學(xué)知識的過程中形成學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)情境的形式要多種多樣，如生活、想象、模擬、沖突、科技、實驗、試題等，通過發(fā)現(xiàn)問題和解決問題來發(fā)揮情境的價值，以達到激發(fā)學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)的作用[4]。

針對重要概念a創(chuàng)設(shè)情境： 人物扮演——一個葉肉細胞中的有條不紊的忙碌世界。葉肉細胞維持正常生存需要哪些條件？如何提供這些條件？引導(dǎo)學(xué)生從細胞水平認識生物催化劑、能源物質(zhì)、光合作用、細胞呼吸等生理特點。基于四個子任務(wù)分別創(chuàng)設(shè)真實情境： ①開展在土豆片上滴過氧化氫溶液或者將過氧化氫溶液導(dǎo)入盛有新鮮豬肝研磨液的錐形瓶中的小組實驗或演示實驗；②展示大量發(fā)光的螢火蟲，并配以優(yōu)美的唐詩吟誦的視頻；③呈現(xiàn)我國去年的糧食產(chǎn)量和短缺的數(shù)據(jù)，提出緩解糧食危機的生物學(xué)方案；④如何能讓氣球自動鼓起來？播放礦泉水瓶口套一個氣球，30秒后氣球鼓起來的視頻。

3 活動體驗： 踐行有意義學(xué)習(xí)的重要機制

“活動體驗”是學(xué)生全身心投入以學(xué)生為主體的主動活動中，參與“探索”“發(fā)現(xiàn)”“經(jīng)歷”知識形成的過程，是深度體驗的學(xué)習(xí)過程。基于真實情境提出問題解決方案，通過呈現(xiàn)多樣化的學(xué)習(xí)材料和層次化的子問題開展有目的、有方向的自主合作和探究等主動學(xué)習(xí)活動，在學(xué)生積極體驗中形成學(xué)習(xí)成果，初步建構(gòu)核心問題的解決框架。學(xué)習(xí)活動旨在發(fā)展學(xué)生的特定素養(yǎng)和認識方式，其設(shè)計應(yīng)具有連續(xù)性、進階性和內(nèi)部邏輯性。通過“活動體驗”，使得學(xué)生有“親身經(jīng)歷”的機會，用自己的身體、頭腦和心靈去模擬經(jīng)歷知識的發(fā)生、形成、發(fā)展過程，在學(xué)生以全部的思想和精神去感受、體驗和模擬豐富復(fù)雜的痛苦或欣喜感覺的過程中，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

針對四個子任務(wù)創(chuàng)造性地開展學(xué)生活動： ①引導(dǎo)學(xué)生分析實驗成功或失敗的產(chǎn)生原因、實驗機理、優(yōu)化視角。繼續(xù)深入開展實驗探究酶的特性和溫度、pH對酶活性的影響，通過跨欄運動，建構(gòu)酶的催化實質(zhì)模型，理解酶在細胞內(nèi)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)變中的作用。②設(shè)計實驗探究ATP、葡萄糖和脂肪分別處理螢火蟲個體、完整的發(fā)光器和研磨成粉末的發(fā)光器后的發(fā)光情況。通過剪紙構(gòu)建ATP的結(jié)構(gòu)模型，并通過資料分析解釋細胞中的ATP在能量貯存和利用中的地位和作用。③基于光合作用的發(fā)現(xiàn)歷程，開展提取和分離綠葉中的色素活動，分析葉綠體結(jié)構(gòu)成分與光合作用的適應(yīng)性。通過探究影響光合速率的內(nèi)外因素的活動，理解光合作用中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的實質(zhì)及其在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用；④通過開展探究酵母菌的呼吸方式的活動，嘗試科學(xué)設(shè)計實驗裝置，剖析細胞結(jié)構(gòu)成分與呼吸作用的統(tǒng)一性。通過分析生產(chǎn)生活中人工控制呼吸速率的應(yīng)用實例的活動，闡述呼吸作用的過程和場所，及其物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換的實質(zhì)。

4 解釋論證： 落實科學(xué)探究的核心實踐

解釋和論證是科學(xué)探究中的核心實踐，兩者相互協(xié)同、相互補充，既在以建構(gòu)科學(xué)知識為目的的科學(xué)探究中承擔(dān)了不同功能，又相互協(xié)調(diào)，共同組成了科學(xué)探究的全貌，體現(xiàn)了科學(xué)探究的本質(zhì)，有助于科學(xué)意義的建構(gòu)。凸顯“解釋—論證”的科學(xué)探究具有改變基于邏輯實證主義、固定探究程式、探究結(jié)果定向、觀察實驗導(dǎo)向的科學(xué)探究等多重現(xiàn)實意義。解釋可以給論證提供對象，對某個解釋的支持者會致力于說服其同伴來理解解釋。同時，論證建立了一個背景，使不確定的解釋變得更加確定，最終被賦予價值[5]。

依托真實的問題情境和學(xué)生積極參與的活動體驗，嘗試基于證據(jù)地解釋論證重要概念a中的酶的作用特性和影響酶活性的因素、ATP的結(jié)構(gòu)特點和功能特性、光合作用中物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換的實質(zhì)和影響光合速率的因素及其生產(chǎn)實踐應(yīng)用、細胞呼吸的方式和影響呼吸速率的因素及其生產(chǎn)生活應(yīng)用。不僅要陳述學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還要展示所學(xué)概念的正例、反例和變式，或者對某一過程做出生動形象的說明和行為示范。能夠運用多樣的證據(jù)、表征表達自己對所學(xué)內(nèi)容的理解或觀點，并能論證自己或他人的理解或觀點。

5 表達遷移： 構(gòu)建學(xué)習(xí)與生活的模擬橋梁

“表達遷移”是基于證據(jù)的表達和運用多元表征的重要的學(xué)習(xí)方法，能將思維外顯化、堅持自己的獨特觀點、批判性吸收他人觀點的意識，并將新學(xué)到的知識遷移到生活和工作。養(yǎng)成個性化表達的心智習(xí)慣，提供機會讓學(xué)習(xí)者公開展現(xiàn)他所學(xué)的知識，加強反思、討論，辯護自己所學(xué)的新知。引導(dǎo)學(xué)習(xí)者應(yīng)用新知，并經(jīng)過主動思考、探索來同化所學(xué)新知。

在表達遷移的過程中建立新舊知識間的聯(lián)系，學(xué)以致用、有效轉(zhuǎn)化，同時也會不斷產(chǎn)生新的疑惑，凝練成新的問題，一個新的學(xué)習(xí)單元也就開始了。針對重要概念a，通過資料分析、小組演講進行表達交流、遷移應(yīng)用： 初步探索細胞與環(huán)境間的物質(zhì)與能量的交換特點、結(jié)構(gòu)條件，光合作用和細胞呼吸的過程和本質(zhì)，闡明它們對細胞、生物體、生物界乃至整個自然界的意義。

課堂教學(xué)過程中要有聚焦問題的教學(xué)意識，通過創(chuàng)設(shè)富含事實觀察、觀念形成、反思行動、實踐證實的真實問題情境，提供真實的思維場景，引導(dǎo)學(xué)生獲得事實、產(chǎn)生觀念，進而建立事實、觀念與問題之間的關(guān)聯(lián)，這個關(guān)聯(lián)是學(xué)生反思的結(jié)果。在這個過程中，學(xué)生能夠發(fā)展思維、形成觀念、孕育價值，學(xué)會人際交往的規(guī)則，發(fā)展核心素養(yǎng)。立足單元設(shè)計，關(guān)注學(xué)習(xí)歷程，提升核心能力。從學(xué)習(xí)的本質(zhì)來講，學(xué)習(xí)唯有當學(xué)習(xí)活動產(chǎn)生之時，才有可能成為學(xué)習(xí)者的一種經(jīng)驗得以發(fā)展。教育教學(xué)要深度探尋學(xué)習(xí)和發(fā)展的內(nèi)在機理，要關(guān)注課堂教學(xué)始末的整體性、目標—過程—評價的一致性，才能推動有意義的學(xué)習(xí)實踐來發(fā)展個體與復(fù)雜情境互動的綜合能力，進而實現(xiàn)核心素養(yǎng)的落地生根。