例談單元作業設計四原則

安徽 程 鑫 張 曼

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)明確提出，生物學教學要以學科核心素養為宗旨，著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，充分體現學科特點和育人價值。然而學科核心素養的形成并非一蹴而就的，是師生在長期的教與學中逐步培養起來的。大單元教學的提出為培養學科核心素養的落地提供了新的解決方案，單元作業是大單元教學的關鍵組成部分。單元作業是教師以單元為基本單位，依據一定的學習目的，選擇重組、改編、完善或者自主開發等多種方式形成的作業。在生物學單元作業設計的具體實踐過程中，教師可遵循以下原則。

一、提高站位，提升作業的整體性

新教材立意高、理論新、體系嚴密。在設計單元作業時，教師要結合《課程標準》與教材，系統把握單元知識內容，注重知識之間的邏輯性和聯系性，綜合單元目標、單元教學、單元作業與單元評價之間的內在聯系，進行單元整體規劃，確定單元作業目標，要關注單元作業的設計是否有助于鞏固、反饋、拓展教學內容，是否有助于對學生本單元學習情況進行綜合評價，是否有助于提升學生的學科核心素養等，充分發揮作業與教學、評價的協同作用。目標確定后，根據課時設定情況，將單元作業合理統籌、分配到各個課時中，確保課時作業的設計要為整個單元作業目標服務。如果某一單元作業目標需在多個課時中有所體現，則還要考慮這一目標在不同課時的遞進性，即在設計時要注意隨著課時的不斷推進，通過分析和進一步優化題目使不同課時作業的難度比例有一定程度的改變，讓學生的思維有上升的空間。

例如在“光合作用”的單元教學中，教師可結合單元目標，立足整體，對單元作業進行如下規劃：

大單元作業目標課時作業任務作業成果素養目標學生能夠從物質與能量視角探索光合作用,闡明光合作用中物質與能量的變化及對細胞生命活動的意義;能利用光合作用和呼吸作用的原理解釋生命現象,并解決實際問題;學會設計并操作實驗、指導生產生活、加強社會責任感課時1:選擇題、填空題(略)智慧課堂答題報告生命觀念課時2:“綠葉中色素的提取和分離”實驗,撰寫實驗日志實驗日志科學探究課時3:搜集、整理光合作用的探究歷程及研究現狀(含人工合成淀粉的報道)新聞抄報、情境化改編試題生命觀念、科學思維、社會責任課時4:探究鐵皮石斛CO2吸收速率的日變化,設計探究方案探究方案科學思維、社會責任課時5:對本單元核心概念進行梳理繪制思維導圖科學思維總結性成果研究溫室大棚各因素調控方案以提高產量并探究其原理,撰寫學科小論文學科小論文科學思維、科學探究

綜觀本單元作業的整體設計，從生物學現象到科學探究，從微觀的生化反應過程到宏觀的實驗探究和影響因素，再回到光合作用在生活和科研中的應用，教師通過作業設計考查學生所學知識，從光合作用的現象到本質再到應用，引導學生探討、闡釋生命現象及規律，實現了生物學大概念的建構進階以及學科核心素養的提升進階。

二、設計科學，提升作業的多樣性

目前的作業設計多是碎片化的知識與能力測試，常以選擇題、填空題等方式呈現，通常無法較好地檢測學生的學科核心素養發展水平。在設計單元作業時教師除了要設計好基礎性作業，還要積極探索多樣態單元作業，探索注重實踐性、跨學科、長周期等能發展能力和提升素養的綜合類創新性作業的設計，進而提高作業設計的質量。在具體實踐中，教師不僅要設計常規的選擇題、填空題用以鞏固基礎知識，還要將實際生活、社會熱點問題、科技發展、生物科學史、日常觀念和科學概念的矛盾等素材和教材知識點相融合，設計實驗操作類、專題研究類、思維導圖類和實踐日志類等不同類型的作業。這些類型的題目大多需要學生深入思考，勇敢表達，有助于學生知識和技能的遷移，能提升學生科學研究能力，可多方面檢測學生學科核心素養的發展水平，也可以在解決實際問題中提升學生的關鍵能力。

以實驗操作類題目為例，生物學是實驗學科，生物實驗的開展需要學生具備一定的基礎知識，而對結果的分析又會進一步增強學生對實驗的認知。筆者在“光合作用”的單元教學中，設計單元作業——“綠葉中色素的提取和分離”實驗，嘗試安排學生利用物理學等跨學科知識解釋不同實驗現象，撰寫實驗日志，并完成相關作業。

【例1】在“綠葉中色素的提取和分離”的實驗過程中，我們發現不同小組在進行實驗操作后，得到了不同的實驗現象，請你回答以下問題：

(1)有兩組同學A、B為探究菠菜的不同葉片葉綠體色素含量的區別，選擇了新鮮菠菜的“嫩黃葉”和“綠葉”。實驗后層析結果如圖1所示。

圖1

你認為“綠葉組”“嫩黃葉組”分別是哪條濾紙？說出你的判斷依據。

(2)在觀察色素提取效果的實驗現象時，同學甲發現在不同角度下，色素濾液呈現暗紅色，請你查閱相關資料，嘗試撰寫小論文對該現象作出解釋。

實驗過程中的不同操作和不同材料均可能引起實驗結果的差異化，學生在完成實驗的過程中，不僅要運用基本的生物學知識和技能，還要運用演繹、推理、分析等科學思維，也培養了其自身的科學探究能力。

三、統籌兼顧，提升作業的層次性

首先，統籌單元作業與課時作業，要突出不同課時作業的遞進性。教師要在單元作業目標的引領下統籌、思考單元內不同課時作業的內容，關注不同課時作業內容間的邏輯關系，確保作業的設計要為整個單元目標服務的同時，還要增強作業的針對性、關聯性和遞進性，要科學、合理地編排不同難度試題的比重，設問的層次漸進性,保持由易到難的梯度,減少簡單的重復性作業，增加有助于引導學生深度思考作業的比重，從而促進學生深度發展，提升其學科核心素養發展水平。在形成初步的單元作業后，還需要對其進行進一步的質量分析，對單元作業進一步優化和改善，形成最終的單元作業，多方面檢測學生的學科核心素養水平。

其次，要兼顧不同層級的學生，關注學生的主體差異性。教師應該承認學生存在發展不平衡的現狀，不同學生的認知理解存在差異，因此單元作業設計要做到科學合理，就要符合不同層次學生的認知特點，滿足不同水平學生的需求，關注學科核心素養的區分度。教師在設計單元作業時可以通過創設結構化情境循序漸進地設置問題群，由易到難，既符合低層次學生的認知狀況，也便于高層次學生理解各概念間層層遞進的關系，實現學科關鍵能力的螺旋式上升。

例如在“光合作用”單元教學中，為了讓不同層次的學生更好地理解“細胞的生存需要能量”這一大概念，理解《課程標準》要求“說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉變為糖與氧氣的過程中，轉換并儲存為糖分子中的化學能”，教師在設計單元作業時，可選擇例2。

【例2】夏季，在CO2濃度相同、光照不同的條件下，科研組對甘藍的光合速率日變化研究的結果如圖2所示。請回答問題：

圖2

(1)光合作用中光反應為暗反應提供________和________，從而在________中將CO2轉化為淀粉等有機物。

(2)與曲線Ⅰ相比，曲線Ⅱ出現“午休現象”的原因是中午光照較強、________等環境因素導致葉片________，進而影響了光合作用的________階段，從而使光合速率下降。

(3)請你比較曲線Ⅰ、曲線Ⅱ和曲線Ⅲ的特點，推測還有哪些環境因素可以影響植物的光合作用速率，說出你的判斷依據，并說明如何在生活中合理利用所學知識種植農作物。

例2既關注檢測一般學生對于基本知識的掌握情況，也能讓高層次學生在完成作業的過程中不斷發現問題，使得不同層次的學生都能在解決問題的過程中加深對核心概念的理解。

四、聯系生活，提升作業的真實性

研究高考生物學命題規律不難發現，大多數題目會融入真實情境，以此來檢測學生是否能夠把生物學概念運用到真實生活情境之中，檢測學生學科核心素養的落實情況。因此，在素養立意下的單元作業設計中，教師可以嘗試根據《課程標準》要求將作業設計與真實生活接軌，將生物學概念與生活情境結合起來設計單元作業，提升作業的真實性，引導學生從生物學的維度觀察生活情境，探索知識的深層含義，并以此來檢驗學生利用所學知識分析、解釋、解決生活實際問題的能力，引導學生積極承擔社會責任。由于情境的構建是結構化的過程，不同學習能力的學生可以在既有情境的基礎上不斷拓展、充實結構，這也有利于實現學習的可持續性。只有這樣的作業設計才具有生命力，才能提升學生的學科核心素養。

例如筆者的家鄉安徽亳州是全國重要的中藥材生產基地，很多學生家中都有種植中藥材的經驗，因此學生們對于中藥材種植有一些簡單了解。在“光合作用”單元教學中，教師可以結合中藥材里的鐵皮石斛，設計本單元的單元作業，讓學生觀察鐵皮石斛CO2吸收速率的日變化，嘗試設計適當的探究方案。

【例3】分析鐵皮石斛CO2吸收速率的日變化(圖3)，設計探究方案，嘗試對其變化作出解釋。

圖3

又如2021年9月24日馬延及其團隊在《Science》雜志上發表文章指出，在實驗室中首次實現從CO2到淀粉分子的全合成。在作業設計時，教師將最新的科學前沿成果與教學內容相契合，改編試題如下。

【例4】2021年9月《Science》刊登中科院的最新突破，天津工業生物所聯合中科院大連化學物理研究所的研究者，設計了一條利用二氧化碳和電解產生的氫氣合成淀粉的人工路線(圖4)。整個系統中，通過光伏發電將太陽能轉化為電能獲取能量，然后用電能電解水得到氫氣，如模塊一所示。H2和CO2在催化劑的作用下合成淀粉，如模塊二所示。

圖4

(1)綠色植物光合作用的場所是________________，它內部巨大的膜結構上，分布著與光合作用有關的___________________。

(2)模塊二中的①②步驟，模擬的是光合作用的________過程。結合光合作用過程，模塊二中③和④步驟要順利完成,需要提供的條件有___________________。

(3)請你根據人工合成淀粉的過程和原理，列舉其幾點重要意義：___________________。

選擇與生物學概念密切聯系的生活實例作為單元作業設計的載體，設置一些指向社會責任的問題，學生通過對文獻的閱讀，既能對學科知識有更深層次的理解，又可以更好地了解科學家進行科學研究的真實過程，對學生的科學方法、科學態度和科學精神的培育起到非常重要的作用。

“三新”背景下，基于生物學學科核心素養下的單元作業設計備受一線教師的關注。設計和實施單元作業有助于增強同一單元內不同課時作業之間的結構性和遞進性，改變以往作業單調、重復現象，提升作業設計整體質量，對于學生學科核心素養的落實具有重要作用，也有助于教師站在更高層次組織教學，提升教學針對性。一線教師可以嘗試結合《課程標準》，把大單元理念融合到作業設計中，組織學生完成系列單元作業，并通過教師點評、小組評價、學生自評等方式對完成作業的過程和結果進行評價與反思，不斷提升作業的育人功能。