基于社會性科學議題的單元教學設計
——以“抗生素耐藥性”為例

◎ 范楠楠 肖思漢

隨著國際社會對“核心素養(yǎng)”關注的持續(xù)升溫，近些年我國也展開了以發(fā)展學生核心素養(yǎng)為目標的新一輪課程改革。其中，2016 年9 月發(fā)布的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》，從“三面、六項、十八個基本點”明確了中國學生應具備的、能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關鍵能力。2018 年1 月16 日，教育部發(fā)布《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017 年版）》，更是從學科的視角明晰了學科核心素養(yǎng)的基本內容。這意味著“核心素養(yǎng)”這一熱詞真正從學術討論走向一線課堂。對廣大中小學教師而言，學科核心素養(yǎng)的落實對教師的教學設計能力提出了更高的要求。有學者指出，“指向核心素養(yǎng)的教學方案應圍繞學科大概念進行大單元教學設計，并在設計的過程中兼顧教材邏輯結構、學生認知發(fā)展水平以及學科核心素養(yǎng)的基本內容，并通過真實的教學情境幫助學生理解和運用所學概念。”［1］

然而，對于一線教師來說，基于學科核心素養(yǎng)的大單元教學到底該如何開展呢？本文以科學學科為例，探討國外教育界近些年來圍繞“社會性科學議題”（Socioscientific Issues，簡稱SSI）展開的單元教學設計案例。所謂“社會性科學議題”是指那些與科學和技術相關的社會性議題［2］，通常與生態(tài)環(huán)境、資源使用、食品安全等主題相關，如轉基因食品、全球氣候變暖等。本文通過深入分析基于社會性科學議題的單元大概念教學設計與實施過程，試圖為核心素養(yǎng)背景下的教學設計變革提供一些新的思路。

一、以大概念為核心的單元教學設計

就課程與教學領域而言，“大概念”一詞最早可追溯至美國布魯納（J. S. Bruner）所倡導的學科結構運動，該運動強調任何學科都擁有一個基本結構。［3］學生學習的目標就是掌握學科基本結構。而學科基本結構就是學科基本要素之間的相互聯(lián)系。而大概念則用來表述學科不同基本要素之間的組織形式。“大概念”在一定程度上就是奧蘇貝爾（Ausubel）所說的上位概念［4］，其存在的價值在于凝練急劇膨脹的下位概念，由此可見，“大概念”本身是相對的。因為任何一個上位概念都會被一個更加上位的概念所囊括。

圍繞“大概念”展開單元教學是由其自身的獨特性所決定的。有學者指出“大概念”可以被界定為反映專家思維方式的概念、觀念和論題，其本身是抽象的，需要諸多具體的案例來進行支撐。此外，大概念的“大”具有生活價值，意味著圍繞大概念所展開的教學不僅僅局限于學科、學校，而是從學校生活走向真實的社會生活。［5］換言之，以大概念為核心的單元教學，需要借助于具體且真實的情景案例，幫助學生理解與日常生活息息相關的學科概念，在學校生活和真實世界架構一座意義橋梁，實現(xiàn)所學知識的有效遷移。而這些目標僅僅依靠短短的單課是很難實現(xiàn)的。因為單課既無法展開大概念背后的小概念，也很難實現(xiàn)大概念與現(xiàn)實生活情境的有效鏈接。因此，基于大概念的單元教學就變得尤為重要。此處的“單元”不是時空上的簡單整合，更多的是圍繞學科核心概念而展開的一個個生動具體且完整的學習故事。

二、基于社會性科學議題的科學單元教學設計與實施

以大概念為核心的科學學科單元教學，需要借助體現(xiàn)學科核心概念且真實的情景案例，幫助學生理解與日常生活息息相關的科學內容。本文以美國密蘇里大學帕特里夏·弗里德里克森（Patricia J. Friedrichsen）等人基于社會性科學議題的單元教學設計與實施過程為例［6］，呈現(xiàn)國際科學教師基于社會性科學議題所展開的單元教學設計與實施過程。該研究團隊由國際著名科學教育學者、SSI 研究的開創(chuàng)者之一特洛伊·薩德勒（Troy D. Sadler）教授領銜。

（一）社會性科學議題的選擇——抗生素耐藥性

長久以來，抗生素耐藥性作為一個全球性醫(yī)學問題，一直為廣大媒體所關注，各種報道層出不窮，社會大眾對抗生素的使用也存有多種疑慮，這也是弗里德里克森團隊選擇“抗生素耐藥性”作為教學設計主題的原因之一。其次，與抗生素耐藥性密切相關的“進化”“變異”“自然選擇”等科學概念，也是高中生科學學習內容的重要組成部分。最后，結合學生的學情，基于任課教師的了解，大部分學生對從事醫(yī)療行業(yè)很感興趣。因此，基于上述理由，弗里德里克森團隊選擇了與人類健康相關的抗生素耐藥性作為教學主題。

（二）單元學習目標的確定

學生在經(jīng)歷“抗生素耐藥性”情境的大單元學習后，應達到的學習目標如下。

（1） 能夠構建有關自然選擇的概念模型，并借助該模型解釋與特定性狀相關的基因變異、影響這些性狀發(fā)生遺傳變異的各種外界因素、種群內特定性狀變化的頻率。

（2）能夠借助所建構的模型解釋新的問題情境。

（3）能夠建構一個從細胞層面解釋細菌對抗生素產生耐藥性的機制模型（模型應包含抗生素作用細菌的靶點，以及細菌的“反攻”機制）。

（4） 能夠針對復雜的SSI 進行系統(tǒng)性思考。

基于社會性科學議題的大單元教學旨在幫助學生理解科學概念，提高科學實踐能力的同時，更關注所學科學知識在日常生活情境中的使用。所以，目標（1）（2）（3）旨在讓學生通過科學建模、科學實驗等，獲得生物進化、自然選擇等科學概念。而目標（4）則將抗生素耐藥性所涉及的科學內容置于更復雜的社會生活情境中，培養(yǎng)學生具備在日常生活中“用得上”的科學素養(yǎng)。

（三）基于社會性科學議題的單元教學流程

社會性科學議題教學通常始于一個迫切需要解決的爭議話題。首先，教師通過新聞報道等向學生呈現(xiàn)有關該議題的相關信息，以此作為科學內容的學習情境。其次，學生的學習過程涉及三個方面因素：分別是科學概念與科學實踐、SSI 的社會維度、信息媒介素養(yǎng)，三個方面因素的相互作用共同促進學生科學素養(yǎng)的提升。這意味著學生在應對或處理SSI 的過程中，需要有意識地運用大量的科學內容，并在此基礎上思考影響議題解決的相關社會因素（如政治、經(jīng)濟、倫理等），在此過程中，有意識地培養(yǎng)學生的信息媒介素養(yǎng)，使學生能夠有意識地去甄別信息的來源、可信度、可靠性等，從而實現(xiàn)對爭議議題的系統(tǒng)性思考。其中，學生通過教師講授來了解科學概念，而對科學概念的理解與運用則來自自己的建模、實驗等科學實踐。最后，借助單元大任務將整個社會性科學議題的學習過程進行總結、反思，并在此基礎上進行單元教學評價。圖1 呈現(xiàn)了單元教學的整個流程，下文將對每個環(huán)節(jié)做進一步詳述。

圖1 基于“抗生素耐藥性”的單元教學流程圖

1. 環(huán)節(jié)一：情境引入與探索

如何在課堂上引入“抗生素耐藥性”這一議題？已有SSI 教學案例大多從與學生日常生活緊密相關的新聞報道出發(fā)。弗里德里克森團隊亦從全球聞名的“耐甲氧西林金黃色葡萄球菌”（Methicillin-resistant Staphylococcus Aureus，簡稱MRSA）著手。首先，向學生呈現(xiàn)有關MRSA，不同來源的視頻資料。學生觀看視頻資料，并分組討論有關MRSA 的問題，如MRSA 是什么、人類如何感染MRSA、感染MRSA 會有哪些癥狀、如何治療與預防MRSA感染、為什么MRSA 常被稱為“超級細菌”等。基于上述學習過程，學生能夠從日常生活問題切入，從比較直觀的視角把握“抗生素耐藥性”與人類健康的內在聯(lián)系，從而激起濃厚的學習興趣。

2. 環(huán)節(jié)二：科學概念與科學實踐相互作用

與“抗生素耐藥性”相關的科學概念是“進化”“自然選擇”等。為了讓學生清晰地觀察到生物的進化現(xiàn)象。弗里德里克森團隊在這一環(huán)節(jié)設計并組織了兩個活動。首先，以非致病菌巨芽孢桿菌為例，實施抗生素耐藥性實驗。實驗分為兩個階段：第一階段，基于控制組（無抗生素）和實驗組（有抗生素）的對照，讓學生近距離觀察抗生素對細菌生長的影響；第二階段，學生將實驗組細菌進行繼代培養(yǎng)，然后再重復上述實驗步驟，讓學生發(fā)現(xiàn)在有抗生素的培養(yǎng)皿中也有少量的細菌生長，深入體會生命進化的重要意義。學生基于科學實驗操作和現(xiàn)象觀察，能夠從宏觀的角度觀察到耐藥菌產生的整個過程，對“進化”“自然選擇”的概念有了初步的認識和理解，并在此基礎上，對這一現(xiàn)象的發(fā)生機制進行建模和解釋。

隨后，基于實驗觀察，進行微觀科學現(xiàn)象解讀的科學建模。學生先分別從分子、細胞、有機體以及種群層面來繪制出實驗現(xiàn)象的變化過程圖。然后，教師根據(jù)學生繪制的變化圖來進行科學知識盲點的回顧和補充，學生根據(jù)教師的知識補充，重新修改自己的過程圖。最后，學生操作在線模型軟件，通過控制食物數(shù)量、食物分配以及鞭毛的能量消耗等變量，觀察細菌數(shù)量的相應變化。

基于上述過程，學生從宏觀視角切入，由簡單的模型圖外化對實驗現(xiàn)象的初步理解，然后教師根據(jù)學生所繪制的模型圖進行相關科學知識的補充，學生據(jù)此再形成新的認識和理解，修改最初的模型圖。最后，再結合相關軟件模型控制變量，進一步理解細菌數(shù)量與外部環(huán)境因素的聯(lián)系，從而體會“自然選擇”的真實意義。

3. 環(huán)節(jié)三：單元評價活動

該環(huán)節(jié)的活動主要圍繞“向政府提供政策建議”的任務展開，主要包括三個步驟：首先，小組合作探索有關耐藥性細菌傳播的流行病學數(shù)據(jù)；其次，學生從不同利益相關者（生病孩子的父母、制藥商等）的角度對數(shù)據(jù)進行評價，并在小組內進行分享；最后，每個學生向全班分享自己應對抗生素耐藥性問題的政策建議，并接受同學的評議。

針對環(huán)節(jié)三的教學教師有意識地將抗生素耐藥性問題與其他社會性因素聯(lián)系起來。比如，應對抗生素耐藥性的方法之一是研發(fā)新的抗生素，而經(jīng)濟效益是制藥商的首要顧慮。盡管從科學的視角來看，研制新的抗生素是一種有效的解決之策，但這卻不一定能成為新藥研制的動力。學生所提供的政策性建議需要權衡多方面的因素，而這也再現(xiàn)了現(xiàn)實生活中的科學相關問題的處理過程。

三、對我國科學學科單元教學設計的啟示

（一）基于科學大概念，選擇與學生日常相關的社會性科學議題

在科學課堂上展開“社會性科學議題”單元教學，首先要明晰單元教學希望學生理解和體會的學科大概念，并在此基礎上選擇體現(xiàn)該概念的社會性科學議題。如何權衡學生的學習興趣與科學學習要求，選擇可用于教學的社會性科學議題呢？弗里德里克森團隊的教學設計為我們提供了三點思路：一是所選議題應承載與科學概念相關的知識與探究方法；二是來源于學生的日常生活——學生或是在新聞媒體，或是在學校、家庭、社會生活中有所耳聞，抑或是親身經(jīng)歷，能夠引起學生的深入討論乃至爭論；三是結合學情，兼顧學生的學習興趣，指向學生的未來職業(yè)需求。

除了以上三點之外，基于我國教育背景，社會性科學議題的選擇還應該立足學科課程標準。課程標準是課程目標、課程內容、課程實施的綱領性文獻，任何的教學設計都必須立足于課程標準的指導。［7］綜上所述，議題選擇應從核心概念出發(fā)，選擇能夠承載科學知識與方法、源于學生日常生活、具有廣泛社會影響力的議題，并在上述基礎上兼顧學生的興趣與職業(yè)需求。例如，《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》“遺傳與進化”模塊明確提及，學生通過完成該模塊的學習，能夠意識到“生物的多樣性和適應性是進化的結果”；為了幫助學生達成對該概念的認識，課標建議將耐藥菌的出現(xiàn)與抗生素濫用進行聯(lián)系，并作相關討論。［8］總之，將科學知識嵌入與學生生活經(jīng)驗相似的故事、情景，創(chuàng)設真實、有意義的學習情境，就能讓學生獲得積極的情感體驗，激發(fā)學生課堂參與的活躍性，實現(xiàn)以素養(yǎng)為導向的深度學習。

（二）融合媒介素養(yǎng)教育，培養(yǎng)學生的科學“消費”能力

1992 年，美國媒介素養(yǎng)研究中心將媒體素養(yǎng)界定為：面對不同媒體中的信息時，人們所具有的信息選擇與理解、質疑與評估、創(chuàng)造與生產的能力。學生日常生活中遇到的各種社會性科學議題，大多是以新聞報道的形式出現(xiàn)的。相較于科學家作為科學知識的“生產者和傳播者”這一角色來說，大多數(shù)的普通人都是科學信息的“消費者”。面對形形色色、真假莫辨的信息，學生搜尋、理解與評估信息的能力變得尤為重要。具備媒介素養(yǎng)的人可能會有意識地去關注信息的來源、作者的權威性、信息內容的邏輯、包含證據(jù)的充分性等，以此作為判斷信息質量的依據(jù)，而非過于簡單、倉促地相信或反對。在上述案例中，無論是環(huán)節(jié)一還是環(huán)節(jié)三，弗里德里克森團隊的教學設計都有意識地讓學生對來源不同、內容相似的信息進行篩選與判斷，并在此基礎上進行評價與決策。

隨著現(xiàn)代媒體的迅猛發(fā)展，越來越多的信息會通過現(xiàn)代大眾媒體進行傳播，但信息的質量很難得到有效的保障。而媒介素養(yǎng)作為一種在現(xiàn)代社會生存的核心能力，逐漸受到人們的重視。《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》在“自主發(fā)展”方面的“學會學習”中提出“信息意識”，要求學生能夠自覺、有效地獲取、評估、鑒別、使用信息。［9］因此，在科學單元的教學設計上，需要有意識地貫穿媒介素養(yǎng)教育，著力培養(yǎng)學生對科學信息的篩選、評估能力。

（三）協(xié)同科學實踐與科學概念，助力科學大概念的理解與遷移

大概念是超越于具體現(xiàn)實的抽象。許多人認為，既然大概念如此重要，為什么不讓學生直接識記大概念呢？［5］這就像是科學課上讓學生背誦“生物”這個概念一樣，毫無意義。即便是學生能夠機械地記憶概念的文字表述，他們依舊很難理解概念背后的具體含義，更無法應用于問題解決的情境。因為概念本身是專家知識，是科學家在無數(shù)具體情境（如實驗情境）中驗證和抽象出來的概念。專家在面對這些概念時，能夠在腦海中浮現(xiàn)出與之對應的具體情境。但是對于生活經(jīng)驗匱乏的學生來說，有些科學概念只是“概念”，難以激起聯(lián)想與遷移。這就要求科學大單元的教學能夠有效聯(lián)動科學概念與科學實踐，讓學生通過觀察、實驗等探究方式，豐富與之對應的“概念故事”。正如本文案例中，為了讓學生真正理解“進化”“自然選擇”等科學概念，耐藥菌出現(xiàn)的實驗觀察、建模操作都將成為學生理解“自然選擇”的重要支撐。而在此基礎上形成的科學理解，必將是深刻的、鮮活的，且能夠實現(xiàn)有效的情境遷移。