基于UbD理論的高中生物學單元教學設計
——以“細胞由多種多樣的分子組成”單元為例

柴志瑾

（浙江省杭州市建德市壽昌中學 浙江杭州 311600）

促進學生深入理解概念、遷移應用一直是教育教學所追求的目標之一。然而在實際教學中，學生往往沒有真正理解，只能對知識進行低階的識記和簡單地應用，難以站在宏觀的視角對事物進行整體把握，達成深度學習，獲得高階的、可遷移應用的思維能力。同時，教師也難以準確地評估學生的理解，無法確切地說明學生經過學習后對概念的掌握程度。UbD理論（Understanding by Design，以下簡稱“UbD”）認為進行離散、孤立的“課時”教學不利于學生對概念形成整體的認知和深入、持久的理解。為此，UbD理論提供了一個以大概念為航標，關注學生知識理解和遷移的單元教學模版。它能夠使學生參與探究活動，提升學習遷移能力，為學生提供概念框架，揭示與內容相關的大概念，保證單元內知識的一貫性和邏輯性。下文聚焦“細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質和核酸等”這一重要概念，應用UbD逆向設計教學理論進行單元學習設計與課堂實踐，幫助學生有效地組織學科零碎化的知識與技能，深入理解大概念，有效形成核心素養。

1 “細胞由多種多樣的分子組成”單元概述

本單元聚焦“細胞由多種多樣的分子組成”這一重要概念。該重要概念是學習“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”“各種細胞具有相似的基本結構，但在形態與功能上有所差異”2個重要概念的基礎，并且共同支撐大概念“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”的構建。本單元的教學分4個次位概念，共同聚焦、幫助學生形成本單元的重要概念。相關概念間的關系如圖1所示。

圖1 相關概念間的關系圖

本單元是初、高中生物學的銜接單元，是對細胞內組成物質的進一步認識，也是落實生物學學科核心素養的起始單元。在經過初中生物學知識的學習后，學生對構成細胞的元素、無機物、有機物已具備一定的認識。但限于認知水平的發展和化學、物理等學科知識的欠缺，學生對細胞內組成物質的認識僅停留在宏觀層面，并且對各物質的認識也是不完整、孤立、分散的，難以與細胞、生命等進行聯系整合。教師普遍反應在本單元教學時，由于教學內容零散、碎片化，主要是分散地講授某一物質（水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質、核酸）的種類和功能，導致知識點的處理缺乏全局性的掌握，流于低層次的知識和技能訓練。

因此，基于UbD逆向設計理論，在單元整體設計的視角下，對本單元的知識內容進行重新劃分和編排，形成本單元知識結構（圖2），并依此確定課時安排，從而引導學生從結構與功能觀的角度探索生命的物質性，建構重要概念，初步形成對概念的深層次理解，提升學生核心素養。其中，第二和第三課時可根據教學安排調換順序。

圖2 “細胞由多種多樣的分子組成”單元知識結構

2 基于UbD逆向設計理論的單元設計

2.1 確定單元學習目標與預期學習結果

UbD理論認為教學設計的第一步應該著眼于本單元的學習目標和學生達成本單元目標后的預期學習結果。該階段決定了后續評估階段所需證據的本質，教學設計的類型以及學習活動的設計。依據上述分析，同時結合《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱課程標準）的要求，本單元的學習目標設置見表1。

表1 “細胞由多種多樣的分子組成”單元學習目標

2.2 確定恰當的評估證據

學生是否已經達到了預期結果，多大程度上實現了單元學習目標，是否對概念真正理解，如何證明學生的理解和掌握程度，這些都需要通過教學評價來衡量。UbD理論從“逆向”的角度提出了教師在設計特定的單元或課程前，需要“像評估員一樣思考”，思考如何確定學生已經達到了預期的理解，通過評估證據將內容標準化或學習目標具體化，而不是在單元學習即將結束或結束后才構建評估。

理解指的是知識的可遷移性。如果學生真正的理解概念，那便能夠將其遷移到新情境中去解決“新問題”，而不僅僅是解答一些單純記憶的題目。因此，單元學習的評估證據之一便是來自于學生在新情境下對概念的遷移應用情況，題型多使用論述題、開放題較為合適。此外，理解還表現在對于不同概念的關聯度、邏輯關系的把握情況。教師可以采用繪制思維導圖的方式考查學生對于概念的理解層次，將學生頭腦中的知識結構外顯出來。思維導圖的使用是在單元學習之前和單元學習之后，通過對比同一個學生兩次思維導圖的繪制情況，采用SOLO分類標準分析其理解情況。本單元學習評估證據見表2。

表2 “細胞由多種多樣的分子組成”評估證據

2.3 單元學習活動安排

在明確單元學習目標與預期學習結果，確定恰當的評估證據后，教師可以此指導UbD理論最后階段的設計，即學習體驗和教學活動安排。本單元學習的情境是“體檢報告單中的各項檢測指標”，該情境統領著整個單元的教學內容，引導學生思考單元核心問題，開展本單元的概念建構。本單元以體檢報告單中的檢測指標切入，吸引學生思考，引導學生嘗試對各項檢測指標中的物質進行分類和歸納，探究組成人體的各物質的化學本質、空間結構、生理功能及其檢測方法，從而認識到生命的物質性，初步形成結構和功能觀。教師針對單元情境，提出核心問題，將情境中隱含的現實生活問題轉變為學科問題，引發學生思考探究。例如，第一課時教學主要圍繞著以下核心問題進行活動：體檢報告單中包含多項檢測指標，你能嘗試對這些指標中的物質根據其化學本質進行分類嗎？第二課時教學主要圍繞著1個核心問題進行活動：指標中的物質分別有什么生理功能？并依次總結概括出水、無機鹽、糖類、脂質、核酸、蛋白質在細胞中的主要功能。第三課時教學主要圍繞著下述問題進行活動：物質的功能與其結構是密不可分的，各物質的結構有何區別？有何相似之處？如何進行檢測？教師幫助學生在問題解決的過程中實現概念建構，培養核心素養。

3 基于UbD理論的單元教學的實踐感悟

3.1 基于UbD理論的單元教學促使教師宏觀把握教學內容，更好地引導學生深層次理解

在UbD逆向設計理論的階段1中，教師需要根據《課程標準》、學情分析、學習任務分析等確定本單元學習目標，并對知識框架適當地進行劃分和重組，使教學內容更易于幫助學生構建和理解大概念，形成核心素養。在階段2中，教師需要轉變以往只在學習即將結束或結束后才構建評估的觀念，在設計單元或課程前確定恰當的評估證據，以考查學生概念的關聯和應用情況，使教學內容、教學內容優先次序和教學時間等都更加合理調整和分配，更好地聚焦于預期的學習結果，引導學生投入到深層次學習活動中。在階段3中，嵌入式的單元學習情境統領著整個學習內容，引導學生更好地構建、理解概念，挖掘概念之間的邏輯關系。綜上，基于UbD理論的單元教學轉變了“課時”教學只注重零散知識點落實等弊端，使教師從單元出發宏觀把握、整體統籌教學內容，梳理、重新編排教材內容，整理學科知識邏輯結構，實現情境的連貫性、嵌入性和教學內容的連貫性、整體性。本單元從功能到結構、宏觀到微觀地剖析了細胞多種多樣的分子組成，將“生命的物質性”滲透于教學，引領學生初步建構“細胞由多種多樣的分子組成”這一重要概念。

3.2 UbD理論促使學生知識遷移，達到深層次理解

通過分析學生單元學習前、后繪制的思維導圖發現，學生在基于UbD理論的單元學習后能夠更好地構建、理解重要概念，建立起不同概念之間邏輯關系，而不是零散的、孤立的知識點堆積。例如，通過分析基于UbD理論單元教學干預前學生所繪制的思維導圖，學生對于不同的物質（糖類、脂質、核酸、蛋白質）之間的關聯度幾乎沒有任何繪制。這說明學生對于這些名詞的認識是孤立、零散的。在教學后，學生將“糖類”、“脂質”、“蛋白質”幾個概念進行了連接，并標明“可相互轉化”。這說明學生的知識結構發生了變化，學生能夠更好地建立起不同概念之間的聯系，達到深層次理解，提升系統思維能力和學習能力。此外，在真實情境問題解答時，學生也同樣表現出對概念的深層次理解。

基于UbD理論的單元教學逆向設計對教師的教學設計與課堂教學實施有非常重要的指導和借鑒意義。在以學生為中心、發展學生核心素養、提升學生學科素養等新教育理念的視角下，逆向設計、單元整體設計為教學改革提供了良好思路。