基于真實情境提升問題解決能力的初中生物復習課——以“被子植物一生”UbD單元教學設計為例

王 璐徐 揚

（1.北京市第一七一中學 北京 100013）

（2.北京教育學院數學與科學教育學院 北京 100120）

近年來，隨著生物學學科的快速發展，教學要求學生不僅能夠對于簡單的情境進行識別和辨認，同時也要求學生能夠在更為復雜的情境中綜合地運用和判斷，最終解決實際問題。這一系列的教學變化使得現代生物學教學不再局限于傳統的單一知識維度，而是希望學生能夠通過真實情境的搭建，將教師傳遞的知識轉變為學生未來解決問題的能力，提升學生整體的學科核心素養。

當前，國內外對于真實情境教學方面的研究普遍聚焦于理論層面，缺乏一線教師對于教學活動中復雜情境的實踐應用。筆者依據以學生理解為前提的UbD逆向教學設計理論，以玉米的一生為真實情境，將人教版教材七年級上冊“種子植物”“種子的萌發”“開花和結果”的內容串連，設計了“被子植物一生”的復習課，研究了如何通過創設真實的情境和教學活動來提升學生的問題解決能力。

1 UbD教學理論下的初三生物復習課單元教學設計的模式

UbD逆向教學設計理論是由美國課程教育專家格蘭·特威金斯和杰·麥克泰所提出的教學設計框架。該教學理論以明確的學習目標為起點，以促進學生有意義的學習為宗旨，強調了教學評價設計要優先于課程設計和教學活動展示。因此，在UbD逆向教學設計理論的體系下，“被子植物一生”的復習課整體上遵循了從“目標設定—過程實現—問題解決-評價反饋”的教學模式，以教學的最終目標來驅動教師教學行為的改進。

2 UbD教學理論下初三生物復習課的三個階段

UbD教學設計的環節可以分為3個階段，下面以“被子植物一生”為例，具體闡述如何通過3個階段中的情境設置來提升學生的問題解決能力。

2.1 第一階段：確定預期結果

該章節的復習課設置與新授課存在著較大的差異，主要體現在新授課主要以菜豆和玉米種子、桃花作為情境素材。如果在復習課中仍然采用相同的情境搭建，一方面，不利于學生在不同章節間的知識鏈接；另一方面，學生難以提升對于復雜情境中問題解決能力。課程需要學生能夠理解“開花和結果”涉及知識之間的內在邏輯關系，并能在較復雜的情境中綜合運用。

分析學生前測的結果：在基礎知識維度的測試中，有93%的學生能夠回答正確，但將相同的知識維度放置于新情境的測試中，僅有61%的學生能夠回答正確。

基礎知識小測（節選）：

果實是由圖1中的［ ］發育而成的。

圖1 種子植物的繁殖

新情境小測（節選）：

棉花是重要的紡織原材料。“棉花”并不是花，而是棉桃成熟開裂后綻出的棉纖維（圖2、3）。棉桃是由花的_______（結構名稱）發育而成的。

圖2 棉桃

圖3 棉花種子

由此可見，學生雖然具備了基本的知識儲備，但是卻缺乏知識內容與真實情境下的有效鏈接，問題解決能力仍然處于較低的水平。因此，問題解決能力的提升仍然是初三復習課亟待解決的問題。該課程的設計旨在通過完整性、連貫性的“玉米”情境，幫助學生建立知識間的聯系，加深知識的內化，形成在復雜情境中的問題解決能力。

首先，教師要確定預期結果，即明確學生在學習過程中要達到的目標，包括學生對于可遷移學科大概念的理解。“被子植物一生”的復習課貫穿了“結構與功能相適應”的生物學觀念，要求學生形成綠色開花植物的生命周期，包括種子萌發、生長、開花、結果與死亡等階段等重要概念的認識。

其次，轉化為復習課的具體教學目標，學生能夠完成以下目標任務：說出玉米種子的結構及功能；描述玉米種子萌發的過程；概述玉米開花和結果的過程；運用玉米開花、結果的知識，解釋實際生產生活中的缺粒現象，解決實際生產中的問題；建構被子植物一生的知識網絡。教師要幫助學生完成預期的理解，使學生獲得重要的學科知識和技能，最終轉化為支撐學生終身發展的能力。

2.2 第二階段：確定合適的評估證據

評估作為UbD逆向教學設計的重要階段，一方面可以有效反饋實際的教學效果，另一方面，評估也是落實教學目標的具體策略。區別于以往的過程性評價或結果性評價，UbD逆向教學設計的評估證據是通過學生在課堂上的實際表現來實現的，便于動態調整教師的教學策略，依據本課程目標的設定，本章節設計了“立體玉米粒結構的再認”“觀察玉米果穗推測到雌花序結構”“玉米果穗形成”等一系列的過程性評價量表，輔助教學目標的實現。下面以其中“花期不遇導致玉米果穗不同部位缺粒”為例，呈現過程性評估的教學實踐環節。

2.2.1 過程性評估過程

依據前期教學目標的設定，分別從教師和學生的不同視角（表1），設計了自評、互評和師評的3個評估維度。教師要注意依據學生在課堂中的實際表現，動態地調整課程的教學內容、順序和引導方式，幫助學生理解該部分不同知識范疇對于新情境中問題解決的作用。

表1 花期不遇導致玉米果穗不同部位缺粒的過程性評估量表

2.2.2 結果性評估過程

課后，教師采用了新情境下解決問題的后測和訪談相結合的方式進行評價和反饋。后測以落花生為新情境，依據前期課程設定的教學目標，重點考查如下問題解決能力：首先，根據開花結果的過程和題中圖片，推測地下結莢是花生的果實；其次，根據實驗數據，分析出黑暗是促使花生結莢的最重要因素；此外，根據題干提供的信息和圖片，分析出子房柄的位置，并結合黑暗是促進結莢的最重要因素，推測出位置越低的花，越早被推入土中，結莢級數越高。

復雜真實情境“落花生”的結果性評價設計（節選）：

1.“地下結莢”是指花生的____（器官）在土壤中發育成熟。花生入地結莢過程如圖4所示。花生在地上開花、傳粉、受精后，子房柄內的分生組織進行細胞分裂，子房柄向地生長，將位于其頂端的子房推入土中。

圖4 花生入地結莢過程圖

2.為分析花生入地才能結莢的原因，設計如下實驗，共分6組（采取不同處理方式，如圖5所示）：待子房柄為3～5 cm尚未入土時，將子房插入玻璃管中，觀察花生結莢情況（結莢級數代表子房發育程度）。條件是_______________________促使花生結莢最重要因素。

圖5 實驗結果示意圖

3.研究發現，花著生位置的高低會影響花生結莢級數。請結合實驗結果推測，位置___（“高”或“低”）的花，結莢級數更高。

依據后測數據統計結果：有83%的學生能夠通過對于材料的分析、推測正確的結論，12%的學生對于第三問中綜合性較強問題的推測存在錯誤，5%的學生第二、三問推測錯誤。后測的真實情景更復雜、綜合性更強，與前測的結果（新情境只有61%的學生分析正確）相比，學生在真實情境下的問題解決能力有了明顯的提升。

此外，該評估過程還需要其他的輔助性證據加以支撐，本課例研究結合了學生課后的訪談記錄加以輔助分析，以此獲得更為準確和全面的評估結果。在訪談反饋中，學生普遍認為與傳統課堂相比，一方面，情境貫穿課堂更有代入感，真實情境比書上片段式的情境更生動有趣，易于理解；另一方面，在教師的問題引導下，學生有強烈的興趣和主動探索的意愿，將被動學習轉化為主動學習，學生在真實情境中觀察實物、動手操作，把抽象的知識和真實情境建立聯系，加深了對知識的理解。學生普遍反饋在新情境中知識調取、推測、建立知識間聯系、分析能力等方面都有了較大的提高。

2.3 第三階段：設計真實情境下的學習體驗和教學環節

本教學案例以學生熟悉的玉米作為真實情景設計學習體驗，教學環節如圖6所示。在日常生活中，學生對玉米的種子和果穗比較熟悉，而中間的生長、發育、繁殖過程較為陌生，因此教師創設了3個簡單逐層推進和深入的真實情境，使學生不斷地運用已有知識解決問題，實踐在真實情境1-3中的再認、判斷、推測、分析問題和解釋原因的全過程。

圖6 “玉米的一生”復習課的教學環節設置

在后期復雜真實情境的設置中，學生根據實驗探究結果，分析出雌花序柱頭由基部向頂部伸出苞葉，其伸出苞葉的時間與雄花序散粉時間共同決定果穗的結實部位，同時發展在新的真實情境下解決問題的能力。最終，學生以玉米為主線建構被子植物一生的知識網絡，打破原始章節間的壁壘和新授課不同情境使用的不連續性，加深了對于重要概念和大概念的理解和內化，體現生物學學科核心素養中生命觀念（結構和功能相適應）和科學思維（演繹和推理）在解決問題能力提升中的價值。

3 教學總結與反思

本案例選擇了學生熟悉的真實情境“玉米的一生”貫穿始終，保證了情境設置的完整性、連貫性和趣味性，幫助學生搭建了完整的知識結構體系、提升了其問題解決的能力，突出圍繞教學目標中的重難點，層層深入地設置了玉米真實情境下的系列探究活動。

3.1 真實情境的設置要動態反饋學生的學習行為

教師圍繞探究式學習所需的可遷移的大概念、重要概念和核心問題，整合課程內容，實踐評估的設計先于教學的設計，有的放矢地創設教學活動。在教學中，評估量表可動態反饋教學效果，教師可判斷學生的問題解決達成情況，及時調整教學進程，進一步推動學生問題解決能力的提升。

3.2 真實情境設置要關注學生的實際生活經驗

真實情境素材的選擇不僅可以來源于科學前沿的文獻、科學史、PISA測試試題等情境的轉化，也可來源于學生日常生活密切相關的生產實踐或社會熱點。玉米的真實情境來源于生活，激發了學生復習課的興趣和運用已有知識解決問題的意愿。

3.3 真實情境設置要基于大單元教學的設計理念

教師依據UbD逆向教學設計理論，創設玉米一生的真實情境，不僅可以使學生從“生長和繁殖”角度串聯種子結構、萌發和生長、開花結果、花期不遇導致果穗缺粒等內容；還可以促進學生從“物質和能量”角度，將種子萌發條件、根的生長、營養物質在植物體內的運輸、蒸騰作用、光合作用和呼吸作用等知識串連，建立更為全面、完整的被子植物一生的知識網絡。