基于核心素養(yǎng)培育的高中生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘要】本文闡述單元教學(xué)的內(nèi)涵，構(gòu)建單元教學(xué)設(shè)計(jì)模型，并據(jù)此模型進(jìn)行“基因與染色體的關(guān)系”教學(xué)實(shí)踐，以“基因與染色體的關(guān)系”為明線，以“科學(xué)思維的發(fā)展”為暗線，通過設(shè)置核心問題，設(shè)計(jì)相契合的教學(xué)活動(dòng)，配以評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)量表，展示單元教學(xué)設(shè)計(jì)在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用，為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育提供教學(xué)參考。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng) 單元教學(xué) 基因與染色體的關(guān)系 高中生物學(xué)

【中圖分類號(hào)】G63 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2023）29-0081-06

在追求“素養(yǎng)本位”課堂教學(xué)的時(shí)代，大部分教師仍受“知識(shí)為本”的影響，具體表現(xiàn)為過于注重具體知識(shí)的講授、將視野過多地聚焦于事實(shí)性知識(shí)等下位概念、對(duì)知識(shí)的理解流于淺表，不能深挖知識(shí)背后的內(nèi)在邏輯等，從而導(dǎo)致學(xué)生在習(xí)得知識(shí)后，難以將其在更高的層次和更大的范圍進(jìn)行遷移應(yīng)用，最終表現(xiàn)為知識(shí)碎片化、認(rèn)知淺表化、學(xué)習(xí)應(yīng)試化等，極大地限制了中學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，也難以滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。為解決這些問題，有效提升課堂的效度，實(shí)現(xiàn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，從而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，本文探索在教學(xué)中使用大單元教學(xué)設(shè)計(jì)，將核心素養(yǎng)目標(biāo)與課時(shí)目標(biāo)統(tǒng)一起來(lái)，建立相對(duì)完整且具有內(nèi)在邏輯的概念體系，全面、系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)目標(biāo)的有效教學(xué)路徑。

一、單元教學(xué)的內(nèi)涵及實(shí)施路徑

單元教學(xué)通常指從某一章或某一單元的角度出發(fā)，根據(jù)重要概念或重要主題的需要，綜合利用多種不同教學(xué)形式和教學(xué)策略，通過一個(gè)單元的學(xué)習(xí)后，學(xué)生能夠形成一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)體系，集中強(qiáng)化提升學(xué)生的學(xué)科能力，從而進(jìn)階式發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。單元教學(xué)也稱大單元教學(xué)，教師在開展教學(xué)實(shí)踐時(shí)需要處理好單元教學(xué)中的“大”和“小”，大單元意味著要在教學(xué)中形成“宏觀”到“微觀”的教學(xué)導(dǎo)航圖，以便逐層實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，并不是指一定要將各章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行橫向整合，構(gòu)建一個(gè)大知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，而忽略了其中的“小”概念。教師可以根據(jù)知識(shí)間的聯(lián)系、素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生的實(shí)際情況等，圍繞重要主題進(jìn)行單元教學(xué)，如“光合作用”“細(xì)胞增殖”，或者進(jìn)行以大概念統(tǒng)攝的單元教學(xué)，例如“基因與染色體的關(guān)系”“物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式”等。

本文從單元設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，向內(nèi)深挖，以大概念統(tǒng)領(lǐng)下教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)問題和內(nèi)在聯(lián)系規(guī)劃單元的結(jié)構(gòu)和序列，在前人探索的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了符合學(xué)校教情和學(xué)情的單元教學(xué)設(shè)計(jì)模式圖（如圖1所示）。

現(xiàn)以人教版高中生物學(xué)必修2第2章“基因與染色體的關(guān)系”為例，具體闡述大單元教學(xué)設(shè)計(jì)在課堂教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，以期培育學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、基于核心素養(yǎng)培育的單元教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例

（一）單元教材內(nèi)容分析

“基因與染色體的關(guān)系”是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中《遺傳與進(jìn)化》模塊的內(nèi)容，該模塊主要以基因?yàn)榫€索，揭示了人類是怎樣認(rèn)識(shí)到基因的存在的、基因在哪里、基因是什么、基因是怎樣行使功能的、基因在傳遞過程中怎樣變化、生物進(jìn)化過程中基因頻率是如何變化的等一系列從個(gè)體水平到細(xì)胞水平乃至分子水平對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，其中包含了大量的科學(xué)史，對(duì)學(xué)生形成“問題—探究—證據(jù)—理論”的邏輯思維有重要的價(jià)值，主要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家一樣在探索遺傳和進(jìn)化的奧秘中，全面提升科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

“基因與染色體的關(guān)系”位于《遺傳與進(jìn)化》模塊的第2章，由大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”統(tǒng)領(lǐng)，由重要概念“有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代的基因組合有多種可能”指導(dǎo)教學(xué)編排和作業(yè)設(shè)計(jì)，重要概念下還有眾多次位概念，教材包括“減數(shù)分裂與受精作用”“基因在染色體上”和“伴性遺傳”三節(jié)內(nèi)容。據(jù)此，本文構(gòu)建了如圖2所示的單元教學(xué)設(shè)計(jì)概念體系。

本單元中“減數(shù)分裂與受精作用”揭示了遺傳因子是物質(zhì)的實(shí)體，“基因在染色體上”明確了基因在細(xì)胞中的位置。要想讓學(xué)生站在系統(tǒng)的角度去理解基因和染色體的關(guān)系，就必須將兩個(gè)內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)。教師可以通過設(shè)置列表比較、重溫科學(xué)史實(shí)、合作構(gòu)建模型等教學(xué)活動(dòng)，運(yùn)用比較與歸納、類比推理、模型與建模、假說演繹等科學(xué)思維方法，帶領(lǐng)學(xué)生深刻理解遺傳規(guī)律的本質(zhì)。“伴性遺傳”是基因在染色體上的應(yīng)用之一，學(xué)生使用遺傳圖解解釋教師展示的遺傳家庭系譜圖，總結(jié)歸納不同遺傳方式的特點(diǎn)和規(guī)律，并在生活中加以運(yùn)用。

在研讀《課程標(biāo)準(zhǔn)》和教材的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)如下頁(yè)圖3所示“基因與染色體的關(guān)系”單元教學(xué)設(shè)計(jì)框架：首先，利用大概念組織教學(xué)，站在高位引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)思維、科學(xué)探究的發(fā)展過程，達(dá)成學(xué)生對(duì)概念的整體理解，實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的進(jìn)階式提升，以此實(shí)現(xiàn)單元教學(xué)的“大”；其次，以“基因與染色體的關(guān)系”為明線，以“科學(xué)思維的發(fā)展”為暗線，通過設(shè)置核心問題，設(shè)計(jì)相契合的教學(xué)活動(dòng)，配以評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)量表，精準(zhǔn)定位教學(xué)中的“小”概念，以此實(shí)現(xiàn)分課時(shí)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，在培育學(xué)科核心素養(yǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

（二）單元教學(xué)目標(biāo)的確立

基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)教學(xué)內(nèi)容的要求與對(duì)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的要求，本文制訂了如下指向核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)。

1.生命觀念方面

運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，說明減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的精細(xì)胞和卵細(xì)胞，增加了配子多樣性，說明減數(shù)分裂與受精作用對(duì)生物遺傳和變異的意義；運(yùn)用物質(zhì)觀，說明遺傳因子是物質(zhì)的實(shí)體，并能從基因和染色體層面解釋新情境下簡(jiǎn)單的遺傳現(xiàn)象；運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，說明位于性染色體上基因的遺傳特點(diǎn)。

2.科學(xué)思維方面

運(yùn)用減數(shù)分裂的物理模型闡述遺傳信息在有性生殖中的傳遞規(guī)律，并解釋遺傳穩(wěn)定性和多樣性的原因；能夠使用假說—演繹法分析摩爾根的雜交實(shí)驗(yàn)；基于伴性遺傳的家庭系譜圖，歸納概括伴性遺傳的規(guī)律，并對(duì)后代的患病概率做出預(yù)測(cè)。

3.科學(xué)探究方面

利用希沃組件，模擬減數(shù)分裂過程中染色體的動(dòng)態(tài)變化及配子的多樣性；利用假說—演繹法設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)解決相應(yīng)的遺傳學(xué)問題；運(yùn)用資料和圖表綜合分析問題，掌握伴性遺傳的特點(diǎn)，并解決實(shí)際問題。

4.社會(huì)責(zé)任方面

關(guān)注環(huán)境對(duì)生殖細(xì)胞的影響，培養(yǎng)健康的生活態(tài)度；認(rèn)同科學(xué)家尊重科學(xué)事實(shí)、敢于提出假說、敢于批判質(zhì)疑、勇于探索的科學(xué)精神；關(guān)注伴性遺傳理論的應(yīng)用，對(duì)其應(yīng)用的影響作出科學(xué)理性的判斷，并提出減少相關(guān)遺傳病患病的方法。

明確指出可預(yù)期的學(xué)習(xí)成果，通過逆向設(shè)計(jì)，讓教學(xué)活動(dòng)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)都緊密圍繞教學(xué)目標(biāo)展開，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。

三、嵌入評(píng)價(jià)的單元教學(xué)實(shí)施流程

《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，要注重學(xué)習(xí)過程中的評(píng)價(jià)，并與終結(jié)性評(píng)價(jià)和形成性評(píng)價(jià)相結(jié)合。因此，在單元教學(xué)過程中，評(píng)價(jià)過程與學(xué)習(xí)過程是密不可分的。為了讓課堂中的過程性評(píng)價(jià)可視化，本文引入SOLO分類理論作為評(píng)價(jià)工具，從前結(jié)構(gòu)水平、單點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)水平、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平、抽象拓展水平等五個(gè)層級(jí)分析判斷學(xué)生的思維層次，結(jié)合學(xué)業(yè)質(zhì)量水平設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量表，將評(píng)價(jià)嵌入課堂的各個(gè)環(huán)節(jié)，旨在聚焦單元視野下的小課時(shí)目標(biāo)，追蹤學(xué)生的科學(xué)思維是否呈現(xiàn)螺旋式提升的趨勢(shì)，以更好地觀測(cè)學(xué)習(xí)成果。

（一）第一課時(shí)——減數(shù)分裂的過程（任務(wù)一、任務(wù)二）

1.創(chuàng)設(shè)情境，激趣課堂

在情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)，通過播放有性生殖的相關(guān)視頻，讓學(xué)生了解有性生殖的概念和意義，引導(dǎo)學(xué)生說出有性生殖的優(yōu)越性，并提出問題：有性生殖的生物能否通過有絲分裂產(chǎn)生配子？以大頭兒子一家的染色體數(shù)目圖引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生提出假說：有性生殖的生物在形成配子時(shí)，必然經(jīng)歷一個(gè)染色體數(shù)目減半的過程。緊接著教師指出科學(xué)家魏爾曼也有同樣的猜測(cè)，并通過顯微鏡實(shí)驗(yàn)證實(shí)了猜測(cè)。

2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)，加深理解

通過設(shè)置問題串，讓學(xué)生帶著疑問自主學(xué)習(xí)精子的形成過程，引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂的各個(gè)階段的染色體行為及其背后的深刻含義，并開展對(duì)同源染色體分離、四分體形成、交叉互換、姐妹染色單體分開等基本概念和現(xiàn)象的解讀，掌握單元教學(xué)中的“小”概念。接著，讓學(xué)生觀察卵細(xì)胞的形成過程，思考精子和卵細(xì)胞形成過程的異同，培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力、觀察能力和分析能力。最后通過開展“小小解說員”活動(dòng)，及時(shí)考查學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過程的掌握情況，促進(jìn)學(xué)生有效吸收知識(shí)和提升表達(dá)能力。

3.聯(lián)系生活，培養(yǎng)責(zé)任

展示教材中“相關(guān)信息”“與社會(huì)的聯(lián)系”欄目，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)環(huán)境與生活方式對(duì)配子形成的影響，使其認(rèn)同健康生活的重要性，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，并養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣。

（二）第二課時(shí)——受精作用（任務(wù)三）

1.構(gòu)建模型，加深理解

為更好地理解配子多樣性的原因，教師利用希沃白板構(gòu)建多對(duì)同源染色體組件，要求學(xué)生以小組為單位，通過信息化建模，模擬四分體時(shí)期非姐妹染色單體的交叉互換、非同源染色體的自由組合，引導(dǎo)學(xué)生通過生生互評(píng)，思考染色體行為與配子多樣性的關(guān)系，總結(jié)出配子多樣性的原因。

2.播放視頻，探索本質(zhì)

播放受精作用過程的視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考受精作用過程是否能夠?qū)崿F(xiàn)后代的多樣性，幫助學(xué)生理解精子與卵細(xì)胞的隨機(jī)結(jié)合，感受減數(shù)分裂與受精作用共同使后代具有多樣性。接著回歸第一課時(shí)的大頭兒子一家染色體數(shù)目圖片，直觀呈現(xiàn)減數(shù)分裂與受精作用使生物體親子代染色體數(shù)目恒定，深刻理解遺傳的穩(wěn)定性。

本課時(shí)設(shè)計(jì)突出單元教學(xué)的優(yōu)越性，通過大概念統(tǒng)攝，學(xué)生能夠從遺傳的穩(wěn)定性角度理解減數(shù)分裂的內(nèi)涵，在關(guān)注減數(shù)分裂過程中涉及的同源染色體分離、四分體等“小”概念的同時(shí)，理解減數(shù)分裂產(chǎn)生減半的精細(xì)胞和卵細(xì)胞的原因和意義，從整體的角度構(gòu)建生命觀念層面的知識(shí)。

（三）第三課時(shí)——基因與染色體的關(guān)系揭秘（任務(wù)四、任務(wù)五）

1.列表比較，提出假說

展示基因與染色體行為的相關(guān)表格，引導(dǎo)學(xué)生列表比較，發(fā)現(xiàn)基因與染色體存在明顯平行關(guān)系，嘗試提出“基因在染色體上”的假說。體驗(yàn)科學(xué)家薩頓通過歸納事實(shí)提出假說的思維過程，體會(huì)類比推理的科學(xué)方法。

2.重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，演繹推理

呈現(xiàn)摩爾根實(shí)驗(yàn)的科學(xué)史實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用假說—演繹法，首先通過觀察實(shí)驗(yàn)，提出問題：為什么白眼性狀總是與性別相聯(lián)系？接著教師引入摩爾根當(dāng)時(shí)的科學(xué)認(rèn)知：果蠅的性別與X染色體的數(shù)量有關(guān)。進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生提出假說：白眼基因位于X染色體上，并學(xué)會(huì)利用遺傳圖解解釋說明。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)交實(shí)驗(yàn)演繹推理并加以驗(yàn)證。此時(shí)，教師引入相關(guān)的科學(xué)史實(shí)，指出后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到果蠅的性別決定與性染色體相關(guān)，這也就意味著，白眼基因可能位于X染色體和Y染色體的同源區(qū)段，引發(fā)認(rèn)知沖突，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考判斷哪種雜交組合才能準(zhǔn)確驗(yàn)證白眼基因位于X染色體上，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)史實(shí)、敢于提出質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。

3.構(gòu)建模型，發(fā)現(xiàn)實(shí)質(zhì)

學(xué)生利用希沃白板，以小組為單位繪制基因在染色體上的圖示，并模擬分離定律、自由組合定律以及減數(shù)分裂的過程。通過設(shè)置問題串，引導(dǎo)學(xué)生思考減數(shù)分裂與孟德爾遺傳定律的關(guān)系，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)遺傳定律的實(shí)質(zhì)。借助模型與建模，直觀地將減數(shù)分裂與遺傳規(guī)律聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生化抽象為具體的科學(xué)思維能力。

本課時(shí)設(shè)計(jì)將第二課時(shí)的教學(xué)活動(dòng)與第三課時(shí)的教學(xué)活動(dòng)串聯(lián)起來(lái)，讓學(xué)生的認(rèn)知和思維發(fā)展形成連續(xù)且清晰的脈絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)的不斷爬坡、螺旋上升，最終完成大概念的建構(gòu)，引發(fā)深度學(xué)習(xí)。

（四）第四課時(shí)——伴性遺傳（任務(wù)六）

1.情境導(dǎo)入，初識(shí)概念

展示紅綠色盲檢查圖，講述道爾頓發(fā)現(xiàn)紅綠色盲的科學(xué)小故事，并給出數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)男性紅綠色盲的概率低于女性。設(shè)疑：紅綠色盲的患病率與性別有何關(guān)系？引出伴性遺傳的概念。

2.情境推理，總結(jié)特點(diǎn)

展示不同伴性遺傳方式的家庭系譜圖，利用遺傳圖解推理家族各個(gè)體的基因型，判斷伴性遺傳的方式，進(jìn)而總結(jié)出不同遺傳方式的特點(diǎn)和規(guī)律，并用以解釋新的遺傳現(xiàn)象，為遺傳咨詢提供合理優(yōu)生建議，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

本課時(shí)設(shè)計(jì)聚焦“性染色體上的基因傳遞與性別相關(guān)聯(lián)”這一概念，在前幾個(gè)課時(shí)累積了關(guān)于減數(shù)分裂、基因與染色體的關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí)，以及模型與建模、歸納與演繹等科學(xué)思維能力之后，遷移運(yùn)用于解釋伴性遺傳圖解，并歸納其特點(diǎn)，體現(xiàn)單元教學(xué)設(shè)計(jì)中核心素養(yǎng)培養(yǎng)的延續(xù)性，最終實(shí)現(xiàn)大單元教學(xué)目標(biāo)。

單元教學(xué)設(shè)計(jì)是確保學(xué)生核心素養(yǎng)有效發(fā)展，提升教育教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。以大概念統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是強(qiáng)調(diào)宏觀視角，更能體現(xiàn)出教學(xué)內(nèi)容的整體性和規(guī)劃性，讓學(xué)習(xí)的發(fā)生具有層次感和遞進(jìn)性；二是注重學(xué)習(xí)航線，為學(xué)生“學(xué)什么、學(xué)到什么程度、怎么學(xué)、學(xué)得怎么樣”搭建學(xué)習(xí)支架、鋪設(shè)學(xué)習(xí)路徑，讓學(xué)習(xí)的過程可視化；三是指向深度學(xué)習(xí)，更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯，著眼于培養(yǎng)學(xué)生站在更高位解決真實(shí)世界問題的能力，發(fā)展學(xué)生的高階思維。在往后的教學(xué)實(shí)踐中，教師需要進(jìn)一步發(fā)掘主題單元的學(xué)科角度、素養(yǎng)角度、思維角度，依照單元教學(xué)模式圖開展更多的教學(xué)設(shè)計(jì)及教學(xué)活動(dòng)；同時(shí)，還需要設(shè)計(jì)形式多樣的連續(xù)性單元作業(yè)，如表現(xiàn)性任務(wù)、紙筆測(cè)驗(yàn)、繪制思維概念圖等，更好地促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)提升核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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［4］崔允漷.素養(yǎng)本位的單元設(shè)計(jì) 助力各國(guó)進(jìn)入“素養(yǎng)時(shí)代”［J］.上海教育，2021（32）.

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作者簡(jiǎn)介：韋蕾蕾（1989— ），廣西南寧人，碩士，一級(jí)教師，主要從事教學(xué)實(shí)踐研究。

（責(zé)編 劉小瑗）