基于深度學習的高中生物大單元學習過程設計

摘 要：基于深度學習的大單元學習過程設計是對生物學大概念的深度理解，在教學內容及學情分析的基礎上對學生學習進行系統規劃。文章以“遺傳的分子基礎”為例，通過設計大單元的學習目標、學習過程中的學歷案，對學習事件進行組織規劃，圍繞學科核心素養進行深度學習，從而促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：深度學習;高中生物;大單元學習過程設計;學歷案

基金項目：福建省“十三五”第二批學科帶頭人培養對象課題“學習科學視域下的高中生物學大單元設計研究”（No.XKSW-2019018）。

中圖分類號：G633.91? ??文獻標識碼：A? ??文章編號：2095-624X（2021）43-0088-03

作者簡介：韓秋娜（1982.3—），女，福建省漳州第一中學，中學一級教師，研究方向：高中生物教學。

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》在整合和提升“三維目標”的基礎上，凝練了生物學科核心素養，學習目標指向培養學生的關鍵能力、必備品格與價值觀念，并且強調大概念的學習，這就要求教師必須提升教學設計的地位，即從關注單一的知識點和課時轉變為注重大單元設計。因為教學的“三維目標”往往不可能在一節課時得到，教師如果只以每一課時為單位進行教學設計，往往容易忽略前后課時之間的邏輯關系，變成聚焦碎片化的“知識點”教學，不利于學生對知識進行整體建構和深層加工。這就需要借助大單元的設計，在“核心素養—課程標準—單元設計—學習評價”這一教學鏈條中進行課堂的轉型。學生的學習過程，實質上是知識的建構過程，是不斷優化和完善的過程。大單元是由一個大任務或大概念統籌的學習單位。大概念能有效地組織起學科零碎化的知識與技能，更具結構性、序列性和完整性。將其應用于更加復雜的真實情境中，有利于知識的內化遷移。整體建構單元學習過程設計是在對單元教學內容和學情進行分析的基礎上，從學生視角組織學習事件，設計合適的教學活動。本文選用新課標的“概念3 遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，對應新人教版高中生物學必修二第2～4章相關內容進行大單元學習過程設計。

一、深度學習目標

深度學習強調了學生在真實情境下從生物學事實或現象深入，突破淺層學習，掌握科學概念，從而達成對學科本質、思維方式等的深層發展目標。這需要從大單元的學習目標出發，由簡單到復雜，由淺到深對學習事件進行系統又進階的規劃。大單元的學習目標主要是針對整個大單元總體框架、學生需達成的核心素養目標而設計的，必須基于學生的認知發展過程。結合深度學習的要求，本大單元的學習目標設置為：第一，應用假說—演繹法分析進行科學探究的基本思路（科學思維、科學探究）;第二，認同科學家尊重事實、勇于探究的科學精神，認同科學探究是一個不斷深化，不斷發展的過程（社會責任）;第三，理解DNA結構特點及半保留復制等機制，進一步形成結構與功能相適應的觀念（生命觀念）;第四，學習同位素標記等技術，舉例說明物理、化學方法在生物學中的作用，并嘗試解決問題（科學思維、科學探究）;第五，學習遺傳信息的流動過程，闡明生命是物質、能量、信息的統一體（生命觀念）;第六，認同生物可能有共同起源（生命觀念 ）;第七，了解基因與性狀之間關系的復雜性，認同生物學中因果關系的復雜性，嘗試對事物進行多角度、多因素的分析（生命觀念、科學思維）。在深度學習過程中，教師還需要將大單元的學習目標分解成課時目標，設計相對應的學歷案，將生物學學科核心素養具體化，在課堂教學中確保學生可以實現這些目標，最后回歸到大單元的目標，完成深度學習。

二、生物大單元學習過程設計

（一）建構大單元的依據

1.教材及課程標準

教師要通過研讀教材及課程標準，理清教材的內容結構與對應的課程標準，查閱相關的文獻來確定大單元的單元題目。例如，學生對新課標中“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這一大概念的認知，不可能一蹴而就。新課標里的這一大概念又包含“遺傳信息主要編碼在DNA 分子上”“多數生物的基因是DNA 分子的功能片段”“DNA 分子是雙螺旋結構，堿基的排列順序編碼了遺傳信息”“DNA 分子通過半保留方式進行復制”“DNA 分子上的遺傳信息通過RNA 指導蛋白質的合成， 細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果，生物的性狀主要通過蛋白質表現”等多個次位概念，解決了“遺傳信息在哪里”“遺傳信息是什么”“遺傳信息怎么代代相傳”及“遺傳信息如何控制生物的性狀”這些問題，這樣，學生才能深度理解大概念的意思。教師在解讀教材時要從大概念出發，建構以重要概念為中心的知識結構框架，通過對教材內容及課標的分析為單元學習過程設計厘清生物視角下知識的邏輯關系，由淺入深，不斷完善、擴充知識結構，最終實現對大概念的理解，形成新的、更大的知識體系，促進核心素養的發展。

2.學習任務分析

要想理解“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這個大概念，需在分子水平將多個次位概念聯系在一起，因此，該大單元命名為“遺傳的分子基礎”。該單元涉及新人教版高生物學教材必修二第2～4章的相關內容，之前的遺傳定律及減數分裂為學生解釋了遺傳的細胞學基礎，認識到遺傳的物質性及基因的存在。該大單元設計主要是讓學生的認知更有邏輯性和連貫性，先設計學習“基因在哪里”“基因是什么”“基因如何起作用”，按照邏輯認知，認識基因的本質，從遺傳信息傳遞和表達的角度，探討基因對性狀的控制，使學生進一步形成“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這個大概念，深入理解遺傳現象的本質，認同物質、能量和信息的統一體。本單元以基因的認知發展為線索，包含豐富的科學史實，讓學生在學習過程中了解到科學研究的基本思路，也尊重學生的認知規律，一步步引導學生從分子水平認知基因。該大單元設計也為學生通過后面章節理解基因突變及其他變異的原因和意義做好鋪墊，進而理解現代生物進化理論，具有承上啟下的作用。

3. 學生學情分析

學生在日常生活中很容易了解DNA親子鑒定、轉基因食物等相關內容，并且在初中已經學習了DNA和基因這兩個重要概念，同時也初步了解了基因、DNA、蛋白質、染色體之間的關系，知道DNA的結構以及基因決定生物體的性狀等相關知識，為該單元的學習奠定良好的基礎。

（二） 規劃大單元知識銜接，促進知識結構化

大單元的生物課堂立場轉向了“學生學會了什么”的學生立場，改變了學生碎片化學習學科知識點的現狀，因此，學習過程的設計重點就在于解決“如何設計”的問題。任何一個課時學習的內容，都不是孤立的節點。如果將知識點之間融會貫通，由點到面建立知識的生長序列，就能建立一個更大的概念體系。所以一個學習大單元應該包含大概念統領下的重要概念及次位概念等。學生對大概念的學習是通過大量的、具體概念的學習不斷深入的，需要不斷促進知識的結構化，從而實現學習過程設計與生物學科核心素養目標的有效對接。

（三）建構知識，生成學科核心素養

學習生物大概念的過程，不僅是知識點的學習，還包含豐富的科學史的學習，這樣不僅使學生的生命觀念得到發展，還使他們經歷科學思維培養、科學探究的過程，逐漸形成正確的科學本質觀，樹立正確的科學態度，承擔相應的社會責任感。所以在學習過程設計中，應當注重核心素養的發展。

（四）設計學歷案

1.主題與課時

該大單元的學習主題是“遺傳的分子基礎”，一共分為9課時。其中“基因在染色體上”“DNA是主要的遺傳物質”“DNA的結構”“DNA的復制”及“基因通常是有遺傳效應的DNA片段”均為1課時，“基因指導蛋白質的合成”及“基因表達與性狀的關系”分別為2課時。

2.學習目標

大單元學習目標確定后，還需要對每一課時的學習設計學習的目標，從而更好地實現核心素養目標。如該大單元的單元目標“應用假說—演繹法分析進行科學探究的基本思路（科學思維、科學探究）”，落實到“基因在染色體上”這一課時，可以具體分解成“嘗試用假說—演繹法解釋薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗”“運用有關基因和染色體的知識闡明孟德爾遺傳規律的實質，提高分析和解決問題的能力”。

3.評價任務

新課標理念強調學業評價促發展，學生在學習過程中是否完成學習目標，是否進行深度學習，要將教學評價作為重要依據。深度學習的評價貫穿于整個深度學習活動過程，不僅是對學習者深度學習能力的評估，也是對深度學習過程及結果的評價，更是對深度學習目標的不斷反思和修訂。因此，評價任務應該從大單元的學習目標出發，讓評價貫穿于學習的全過程，結合學生實際情況來檢測學生學科核心素養的發展水平。本單元對應學習目標設計的評價任務包括：第一，完成預習的自我檢測;第二，完成資料的閱讀和思考;第三，完成任務1，歸納概括各課時知識網絡或者思維導圖;第四，完成任務2，設計實驗思路，設計實驗證明RNA是遺傳物質等;第五，完成任務3，制作DNA雙螺旋模型等。

4.學習過程

教師要根據大單元學習設計重新分配課時，每一課時的學習應該根據大單元設計創設一個真實的情境，然后進行課前預習、課中學習及課后反饋，分步進階式地建構知識概念，體現真實的學習和評價過程。該大單元學習可以“基因”的發展過程為學習情境貫穿整個大單元學習過程，先設計學習“基因在哪里？”，完成第一課時學習任務，然后吸引學生研究“基因是什么？”，完成第2～6課時的學習，接下來再研究“基因如何起作用？”，完成第7～9課時的學習，按照邏輯認知，從分子水平認識基因的本質，深度學習“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這個大概念。

5.檢測與作業

檢測與作業有利于學生鞏固知識，提高學習效率，包含課前作業、課中和課后的檢測練習。該大單元需要根據每一課時設計對應的檢測與作業。以“DNA分子的結構”為例，教師在課前可以讓學生預習DNA分子結構，說出結構模式圖中對應的名稱;在課堂學習過程中可以讓學生動手畫出脫氧核苷酸長鏈簡圖，并組裝一條脫氧核苷酸長鏈，然后利用組裝好脫氧核苷酸的多核苷酸長鏈組裝DNA雙鏈，進行課中學習評價。教師還可以設計錯誤的DNA分子片段，讓學生在學習了DNA分子的結構后，對此圖作出合理的評價。最后可以讓學生以本節課構建的模型為基礎，探究DNA是如何完成復制，形成兩個基本完全相同的DNA分子，以此進行課后探究檢測。同時，教師也可以設計對應章節的練習冊幫助學生進行課后鞏固。

6.學后反思

在學生學習該大單元的知識體系之后，教師可以引導學生分析自己的課堂收獲及疑惑，并分享自己的學習經歷，獲得更多的學習經驗及幫助，促進對知識的深層理解和遷移應用，并增加情感投入，不斷發展自身的生物學科核心素養。

深度學習無法通過碎片化的學習活動實現，需要進行統籌規劃，有序地設計學習過程，大單元教學設計可以為學生深度學習提供一個良好的學習方案，從學生視角設計大單元的學習過程，不斷落實學科核心素養。

[參考文獻]

[1]崔允漷.如何開展指向學科核心素養的大單元設計[J].北京教育（普教版），2019（2）：11-15.

[2]張浩，吳秀娟，王靜.深度學習的目標與評價體系構建[J].中國電化教育，2014（7）：51-55.

[3]徐迅峰，付雷.基于深度學習的高中生物學單元學習目標及評價設計——以“生物的進化”為例[J].生物學教學，2020（8）：12-16.

[4]郭華.如何理解“深度學習”[J].四川師范大學學報（社會科學版），2020（1）：89-95.