基于發展生物學核心素養的單元作業設計

劉清鋒

摘 要 單元作業設計是單元教學的延伸和單元評價的重要依據。以“基因的本質”單元為例，依據課程標準、教材內容和學情特點，圍繞核心素養，分析單元作業目標的制定，聚焦生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，設計指向教學目標的單元作業內容。通過對基于生物學核心素養的單元作業設計的探索，為教與學提供有效的評價反饋。

關鍵詞 高中生物 核心素養 單元作業設計 基因的本質

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確提出，生物學要著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發展學生學科核心素養。學科核心素養的養成不是一蹴而就的，需要師生經歷長期有效的教與學才能實現。單元教學作為培養學科核心素養并促進課堂教學轉型的有效模式，迅速引起廣大教師關注。其中，單元作業是實現單元教學目標的重要途徑，是課堂教學的延伸和單元評價的重要依據，有助于學生鞏固知識、提升技能、發展能力和養成素養，也有助于教師診斷、改進教學行為[1]。本文以“基因的本質”單元為例，探索基于發展生物學核心素養的單元作業設計。

一、基于核心素養的單元作業目標

單元作業設計是單元教學的重要組成部分，設計過程起于具體化的單元教學目標，終于與目標相呼應的單元作業內容。它不僅要關注學生對知識點的掌握程度、在真實情景中應用知識解決實際問題的能力，還要關注學生的創新精神、實踐能力、情感態度價值觀等方面的養成。因此，教師在制定單元作業目標時要圍繞單元主題所承載的核心素養展開，使設計的單元作業能夠凸顯學科核心素養要求的具體目標維度和內容。筆者以“基因的本質”單元作業的課時作業目標為例（見表1），通過分析單元教學目標、單元教學內容和學情特點，在預設的課時教學目標基礎上進行單元作業目標的制定，從而保證課標要求、單元教學目標、單元作業目標的一致性。

結構 5.說出DNA的元素組成、基本單位、連接方式、基本骨架、脫氧核苷酸鏈的方向性，比較不同DNA分子的熱穩定性 水平一 6.說明DNA分子的結構特點（穩定性、多樣性、特異性）以及這些特點的具體體現 水平二 7.嘗試應用DNA分子中堿基互補配對原則進行有關計算 水平二 8.通過建構DNA雙螺旋結構模型，理解DNA作為遺傳物質所具有的特性，同時學會運用模型與建模解決生物學問題 水平三 9.通過對DNA雙螺旋結構模型構建過程科學史的學習，認同交流合作、多學科交叉、科學技術在科學發展中的作用 水平一 DNA的復制 10.說出DNA復制的時間、場所、條件、結果、過程、特點、意義，以及DNA分子能夠精確復制的保證 水平一 11.分析證明DNA分子半保留復制方式的實驗，闡明運用假說演繹法進行科學探究的基本思路 水平三 水平三 基因通常是有遺傳效應的DNA片段 12.分析實例，歸納出基因的概念;說出遺傳效應的含義 水平二 13.關注DNA指紋技術的應用，認同科學技術在人類生活中的應用價值 水平二

注：學科核心素養水平劃分來自《普通高中生物學課程標準（2017年版）》附錄1的說明。

二、指向目標的單元作業內容

各項單元作業目標都應有相應的作業內容來實現，以保證作業內容與作業目標的一致性。單元作業的內容、難度和總量除了符合課程標準和單元教學目標要求外，還要能與單元教學內容相匹配，能符合學情特點，適應每個學生的發展需求[2]。“基因的本質”單元作業按照課時內容和課時作業目標分成5部分，依次為DNA是主要的遺傳物質、DNA的結構、DNA的復制、基因通常是有遺傳效應的DNA片段和單元檢測。作業類型力求多樣化，包括預習自測、隨堂探討、達標檢測、開放型實踐作業。課前的預習自測作為檢測性評價，能評價學生的預習情況;課中的隨堂探討作為過程性評價，能評價學生課堂學習情況;課后的達標檢測作為檢測性評價，能評價教學目標的達成情況;課后的開放型實踐作業能作為表現性評價，評價學生綜合運用知識解決實際問題的能力。通過作業多樣化設計，可以滿足不同水平學生的需求。

（一）基于事實理解生物學概念，養成生命觀念

生命觀念是指對生命現象及其關系特性的抽象解釋。學生在基于大量事實的感性認識的基礎上，深入理解生物學概念，有助于形成生命觀念。因此，在設計單元作業時，教師可以遵循生物學事實—重要概念—核心概念—大概念—生命觀念的邏輯順序，這樣設計的作業有助于學生在完成單元作業的過程中逐步理解各概念間層層遞進的關系，建立相應的生命觀念。筆者以“基因的本質”單元為例構建了具有上述邏輯順序的單元概念結構，詳見表2。

（二）打造學習問題群，提升學生科學思維

問題是思維的載體。精心設計學習問題，可激發學生思維，提升科學思維能力。問題群是圍繞某個教學主題設置的一連串有主次關系且相互遞進的多個問題。以“基因的本質”單元作業中“隨堂探討”欄目為例（具體的問題群設計詳見表3），筆者把每個課時作業都與課堂問題群相匹配，把問題群融入單元作業組，幫助學生在解決問題的過程中發展科學思維。

（三）基于科學史，提高科學探究能力

科學探究是生命科學的重要學科屬性，科學史中的經典實驗蘊含著豐富的科學探究內涵。“基因的本質”單元教學內容由4部分組成，內容基本按照科學史順序，講述人類如何一步步探索遺傳物質的化學本質，揭示DNA的結構、復制方式，并最終揭示基因的本質。其中，科學家們前赴后繼、合作研究，精心選擇實驗材料、巧妙設計實驗思路、科學選用實驗方法、驗證結論等，都是單元作業的好素材。本單元作業嘗試讓學生通過設計實驗方案和分析實驗結果來體驗科學探究歷程，訓練科學探究能力。如例題2主要考查學生利用單元學習中所學知識分析實驗結果的綜合能力，特別是科學實驗中對實驗結果的解釋與分析探究能力。

例題2 艾弗里等人通過實驗證實了在上述細菌轉化過程中，起轉化作用的是DNA。請利用DNA酶作試劑，選擇適當的材料用具，設計實驗方案，驗證“促進R型細菌轉化成S型細菌的物質是DNA”，并預期實驗結果，得出實驗結論。

①設計實驗方案：

第一步：從S型細菌中提取DNA;

第二步：制備符合要求的培養基，將其均分為三份，標為A、B、C，分別作如表4的處理;

第三步：_____________________________;

第四步：將接種后的培養裝置放在適宜溫度下培養一段時間，觀察菌落生長情況。

②預期實驗結果并得出結論：_______________。

（四）解決真實情境問題，滲透社會責任

新課程高度關注學生學習過程的主動實踐探究經歷，強調學生能夠運用科學知識、觀點或方法，探討或解決現實生活中的問題。基于“基因的本質”單元相關主題的學習，學生應關注基因的本質、結構、作用等生命科學研究前沿，了解科學技術在人類發展過程中的貢獻。為了達成這一目標，筆者做了例題3的設計，在單元主題作業的設計中，把與上述相關的基因本質的主題情境貫穿其中。通過單元主題作業的開展，引導學生學以致用，密切關注當今社會的一些熱點問題，積極參與討論如何解決實際問題，并在解決實際問題的過程中提升關鍵能力，形成正確的價值觀。

例題3 本單元的學習主題是基因的本質。基于本單元相關生物學概念的學習，請大家從以下幾個方面考慮，任意選擇安排本單元的開放型實踐作業：

①從了解基因相關理論知識出發，以科學家探索基因本質的科學史為主線，按時間順序整理成完整的科學史實，并感悟其中蘊含的科學思維和精神，獲得自身的啟發;

②從了解基因的相關應用出發，用基因的理論知識，解釋社會生活中的熱點現象，比如人臉識別技術、基因測序在人類遺傳病防治中的作用;

③思考如何進行科學技術創新應用，比如新冠肺炎疫情中病毒的分子生物學檢測。

活動方式：查找資料、寫論文、制作宣傳展板、交流匯報。

核心素養理念指導下的單元作業設計已成為高中生物教學的一個重要環節，“基因的本質”單元作業內容需要不僅能鞏固知識、提升技能，還能提升學生解決問題的能力，并指向發展學生的學科核心素養。單元作業的設計應在核心素養目標統籌下，保證課程標準、單元教學目標、單元作業目標和作業內容的一致性。如本文的“基因的本質”單元作業設計就是充分考慮不同課時作業內容和要求間的關聯，減少反復操練性作業比重，留出時空用于發展高階思維。單元作業的設計形式應力求多樣化，以滿足不同水平學生的需求。只有科學合理的單元作業，才能有助于學生進一步鞏固知識、提升能力和養成素養，有助于教師診斷、評價自身的教學效果，真正發揮其對教與學的反饋評價作用。

[參 考 文 獻]

[1]上海市教育委員會教學研究室.中學生命科學單元教學設計指南[M].北京：人民教育出版社，2018：42-43.

[2]杜秀錦.例談基于核心素養的高中生物學單元作業設計[J].生物學教學，2019，44（9）：77-79.

（責任編輯：趙曉梅）