整合大單元實現學生深度學習的教學設計探索

李佳瑩 唐家友

學科核心素養強調知識點從理解到應用，重視知識點之間的聯結及其運用，其出臺倒逼教學設計的變革，教學設計要從設計一個知識點或課時轉變為設計一個大單元（崔允漷，2019）。運用單元設計推動學科核心素養在教學過程中得以落實，是深度學習的方式之一。教師可以依據實際學情，從以下幾方面展開單元教學。

一、圍繞核心素養的單元設計

設計一個大單元學習，需要厘清教材內容、課標要求的相關邏輯，確定單元要以落實核心素養為目標，并圍繞目標，從“是什么”“為什么”“怎么辦”等方面確定問題，設置有挑戰性的任務來突破問題（崔允漷，2019）。

以《細胞器的結構與功能》為例，需要解決的問題可依據以上三方面分解為：“細胞中的不同結構之間是如何進行分工的？細胞器那么小，科學家是如何研究的？胞質的流動對活細胞完成生命活動有什么意義？分泌蛋白的合成和運輸中各細胞器是如何進行分工合作的？生物膜系統具有什么重要作用？如何在疾病治療中利用生物膜系統的特點解決藥物載體等方面的應用問題？”既關注靜態的結構“是什么”，又從動態發展中引導學生體會結構與功能的關系，剖析“為什么”，依據原理探討“怎么辦”。設計的目標明確，邏輯清晰。

《細胞的物質輸入和輸出》圍繞核心素養，可做出如圖1所示的單元教學設計：

二、聚焦主線情境的單元設計

以單元為整體的教學設計，可以用情境、任務引領。如果一個情境可以貫穿整個單元，設計的整體感更好。單元設計需“主題聚焦，大概念引領”。

以人教版必修一第四章《細胞的物質輸入和輸出》為例，章首頁給出了一個情境：某高血壓藥物的說明書，并指出“許多藥物都是針對細胞膜上物質運輸的通道研發的”。細胞膜的物質和結構，是這個情境的基礎，第四章第一節“生物科學史話”《人類對通道蛋白的探索歷程》，講述隨著人們對水分子跨膜運輸的深入認識，推斷存在特殊的運輸水分的通道，再到分離出水分子通道蛋白，證實水通道蛋白的存在，進一步從多種細胞分離出多種水通道蛋白，理解膜的結構對物質輸入輸出相關功能所起的作用。教師再給出囊性纖維病的例子引導學生嘗試運用“結構與功能的適應觀”解決實際生活中的問題（如圖2）。

圍繞情境，利用相關的教材素材，確定單元核心問題。再通過問題的邏輯，從情境中來，到解決情境問題，是一種以主線情境為依托的激趣式單元設計。

三、大概念為主體的單元設計

大單元的內容多、細、雜，要將這些內容整合構建成符合學生認知特點、條理清晰的系統，首先要抓準大單元的大概念，以大概念為主體進行學習內容搭建。

以人教版必修一第三章第一節《細胞膜的結構與功能》及第四章《細胞的物質輸入和輸出》相關內容整合為一個單元進行教學為例。膜的出現是生命起源與進化中重大的事件之一。膜將生命物質包裹起來，使之成為一個相對獨立的系統，控制物質進出，這是形成生命力的細胞的前提。細胞膜的選擇性是細胞維持生命活動和自身相對穩定的基礎。

就“生命觀念”的層面，本單元的設計主要圍繞“生命的系統觀”“結構與功能觀”確定核心問題，設計突破任務。本單元旨在幫助學生逐步構建課程標準大概念2中的這一要求：“2.1物質通過被動運輸、主動運輸等方式進出細胞，以維持細胞等正常代謝活動”。圍繞這一核心概念，從“物質”“輸入輸出”兩個詞入手，形成細胞的生命觀。在2.1核心概念的基礎上，覆蓋了課程標準重要概念1.2.2及1.2.4。在單元教學內容的鋪設上以物質的輸入與輸出作為內容主線，貫穿“物質的變化總是伴隨能量變化”的生命觀，在每個課時中，依據細胞膜的物質、結構基礎，將跨膜的物質分類，圍繞主線設置相應活動，將核心問題串聯起來，搭建學生思維逐步提升的平臺。

設計這個主題時，基于整體理解細胞作為相對獨立的結構，細胞膜擔負著物質運輸、信息傳遞等生命活動。對于植物細胞而言，原生質層的概念的理解、其與細胞壁的分離程度、細胞膜的選擇性都可體現細胞的生命活性。通過對科學史的親歷、實驗探究的實踐，體會生命活動中物質、能量、信息變化的統一，細胞結構和功能的統一，生物體部分和整體的統一，幫助學生形成科學自然觀。

四、有挑戰性任務的單元設計

以《細胞的基本結構與功能》單元為例。本章是落實課程標準“1.2細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”的要求。圍繞這一大概念，從“分工”“合作”兩個詞入手，形成細胞的生命觀。設計這個主題時，基于整體理解細胞內相對獨立的結構，擔負著物質運輸、合成與分解、能量轉換、信息傳遞等生命活動。各部分（包括質膜、細胞器、細胞核）之間相互聯系、協調一致，共同執行細胞的各項生命活動。通過模型構建、實驗探究，了解生命活動中物質、能量、信息變化的統一，細胞結構和功能的統一，生物體部分和整體的統一，幫助學生形成科學自然觀。觀察一個單元關注整體性，注重內在聯系，注重有任務挑戰性的設計，對教師來說也很有挑戰。

任務要有挑戰性，是指不能通過簡單的思維看最終的結果，問題解決的過程是需要探索修正的，產生的結果和預期的結果可能不同，要有多個思考方向，需要新的學習。思維要有足夠的深度，要有遷移和創新。要把原來碎片化的教學，轉變為基于整體的設計，引領學生圍繞問題，完成有挑戰性的任務，從而在教學過程中更有針對性地實現少而精的教學目標。

以《細胞器的結構與功能》第3課時為例，圍繞主題，可以設置以下任務：

任務1 思考討論分泌蛋白的合成和運輸

創設情境，提出問題：細胞中有很多生產線，比如章首頁以胰島素的合成為例，通過人工化學合成的艱難與細胞生物合成的“輕而易舉”，細胞何以把一個靠人力完成非常艱難的工作變成得輕而易舉？（核心問題：各部分結構在完成生命活動中是如何分工合作的？）

提供背景，學生假設：蛋白質的結構、細胞器的功能

子任務1：分析現象，形成假說

學生活動，表述假說：學生依據背景材料，嘗試對過程進行表述。（如果表述困難，教師提供視頻，學生可以嘗試在畫面提示下，完成配音）。

思維提升，證明假說：如何通過實驗，證實假說？教師介紹同位素標記法。

子任務2：驗證假說，設計實驗

演繹推理，實驗驗證：學生運用同位素標記法設計實驗，教師展示“豚鼠胰腺腺泡細胞分泌蛋白形成”，驗證演繹。

子任務3：思辨圖示，形成觀念

高階思維，形成概念：辨析直方圖、曲線圖，生成核心概念——細胞各部分結構之間相互聯系、協調一致，共同執行細胞的各項生命活動，進入下一個任務的學習。

任務2 細胞的生物膜系統

子任務1：你能“推算”出幾種細胞器的“前世”？

通過上一個任務形成的概念，體會生物膜系統的組成成分和結構的相似性，探討一些細胞器的“前世”，進一步體會結構功能的緊密聯系、細胞內各結構的協調配合。

子任務2：關注社會事務，學以致用解決實際問題。

學生設計模型：如何在疾病治療中，利用生物膜系統的特點解決藥物載體等方面的應用問題？

通過上述實例的單元設計、任務式學習的實踐，筆者認為，以單元為單位的整體教學設計，需以落實學科核心素養為目標，堅持將大概念作為學習的主體，以主題情境為背景，通過挑戰性的任務推進，才能使單元教學成為有效的深度教學途徑。