以大項目開展高中生物學大單元教學的實踐

摘 要：以“大項目”開展高中生物學大單元教學發展學生的學科核心素養，在當前課程改革背景下必要且可行。在實際教學中，高中化學教師可通過選取適合開展大項目的單元主題統整教學內容，提出大項目的驅動問題或任務串聯教學內容，設定大項目的單元教學目標聚焦核心素養，創設大項目的真實情境設計實踐活動，設計大項目的多元評價監測學習效果，以有效開展高中生物學大單元教學。

關鍵詞：項目式學習；大單元教學；基因工程

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）29-0135-05

培養學生學科核心素養是課程改革的目標，而開展大單元教學是實現學科核心素養培養目標的關鍵途徑。大單元教學的核心包括大觀念、大任務、大項目和大問題等要素，其中大項目特別強調采用項目式學習方法，以學生的探究活動為推動力，構建起以項目為中心的學習進階路徑［1］。通過實施以大項目為核心的高中生物學大單元教學，可以有效解決目前高中生物學教學過于側重知識點講解、學生難以形成系統性知識結構、教學內容與實際生活脫節，以及忽視科學思維和社會責任培養等問題。

生物學作為與日常生活緊密關連的學科，具有開展項目式學習的獨特優勢。項目式學習通過將學科知識整合成單元，并將其融入具有真實性、挑戰性和創新性的項目任務中，使學生通過協作學習來完成這些任務。借助項目任務進行探究，學生能夠掌握相關知識并形成科學的思維方式，將生物知識運用于實際操作，有助于培養學生的實踐技能和創新精神。此外，學生在與他人合作交流的過程中，能夠增強團隊合作、溝通、表達等能力，發展批判性思維等。由此可見，采用大項目的方式開展大單元教學是可行且必要的。然而，部分教師并未意識到這一點，更不清楚如何進行相應的教學設計，落實相關教學活動。為此，筆者以“轉基因產品方案設計”為例，提出教學設計和開展教學的具體對策。

一、選取適合開展大項目教學的單元主題，統整教學內容

開展以大項目為中心的大單元教學，其核心目標在于改變傳統的按章節學習生物學知識的方式，促進學生對學科核心概念的深入理解。在項目式學習的框架下，單元教學的含義與傳統教材中的單元概念有所區別，它要求教師融合不同章節、跨學科的知識內容，整合多元化的知識與技能，以收到跨學科和綜合性的學習成效［2］。因此，教師在進行教學設計時，首先要確立以培養學科核心素養為宗旨的目標，重新定義單元主題，并對教學內容進行系統整合。

單元主題的設定應基于生物學的學科特性及課程標準。在開展大項目教學時，單元主題還要與學生的日常生活、社會關注點或科學學習進展相結合，才能點燃學生的學習熱情。由于生物學的教學內容往往與農業生產、公共衛生、生態文明建設、生物科技等領域緊密相關，教師可以借助這些熱點話題設定單元主題。在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱生物學課標）中，“內容要求”部分明確了核心概念、主要概念和次要概念，“學業要求”部分界定了學生應達到的學習水平，“教學提示”部分則提供了推薦的學科探究和實踐活動。在確定單元主題時，教師應綜合考慮課程標準的這些方面，厘清概念間的內在聯系，分析并整合教材中與單元主題相關的知識點及相關資料，避免教學內容重復、教學活動復雜及學生知識碎片化。

根據生物學課標，“內容要求”部分提出了一個核心概念——基因工程賦予生物新的遺傳特性，以及一個關鍵概念——轉基因產品的安全性引起了社會的廣泛關注。在人教版生物學教材《生物技術與工程》中，與這些概念相關的教學內容被分布在兩個章節：第三章介紹基因工程的基本原理及其應用，第四章第一節討論轉基因產品的安全性。在教材編排上，雖然這兩部分內容是分開的，但是教師在教授技術原理及其應用的同時，還需要引導學生思考技術對社會的影響。因此，將原本分散在兩個章節的內容整合到“基因工程”這一統一的單元主題下，更有利于學生理解科學、技術與社會間的關系。

根據生物學課標，“學業要求”部分提出學生應具備的能力包括：針對人類生產和生活中的特定需求，從發酵工程、細胞工程和基因工程中挑選合適的技術與方法，嘗試構思基礎的工程學方案，并進行初步設計與制作。課標中的“教學提示”中提供了與此相關的兩個實驗探究活動。這類實踐性強、能夠體現工程設計的學習內容，非常適合采用項目式學習方式進行學習。鑒于學生對“轉基因”這一概念已有一定了解，筆者將本單元的主題確定為“轉基因產品方案設計”。以此為核心任務，筆者整合了教材中的相關教學內容，開展單元教學。

在整合單元教學內容時，教師必須依據學生的知識基礎和學習需求確定教學內容的范圍和深度。在新課程教學中，通常以教科書中的單元為基準，進行適當的擴展。而在高考的一輪和二輪復習階段，教師可以跨越章節甚至模塊界限，構建更為寬廣的單元結構。此外，單元的劃分可以分為知識單元、能力單元和素養單元。在復習階段，教師應根據不同的學習需求，確定不同類型的單元主題。

二、提出大項目的驅動問題或任務，串聯教學內容

實施大項目教學的另一主要目的是為了將教學內容與現實世界的生產和生活緊密聯系起來，從而讓學生在實踐中學習、在學習中應用，不斷提高學生的綜合素養。實施大項目教學有助于加強單元教學主題內部的邏輯性，以免教學內容變得繁雜無序。因此，在確定單元主題后，教師應當根據單元教學內容提出相應的項目式學習的引導問題或項目任務。

驅動問題或項目任務的來源是多樣的，或是源自教材中“問題探討”環節所構建的問題情境、生物學課標中“教學建議”部分所推薦的實踐活動、課標中“學業要求”所涵蓋的實踐能力，或是來自生產生活實踐和科學研究過程中的真實問題。這些驅動問題或項目任務應當能夠將單元教學內容以特定的思維邏輯或實踐步驟串聯起來，形成以項目為中心的教學主線。這樣，單元的核心知識與各個子問題或子任務之間能夠一一對應，從而使教學內容的聯系更為緊密，并彰顯出大單元教學的整體性和系統性。教師可以根據單元項目任務對教材內容進行拆解，然后重新調整順序；學生可不遵循教材的原有順序學習知識，將教材作為項目式學習的參考資料，根據解決問題的需求從中提取所需知識。

“轉基因產品方案設計”這一單元項目任務的提出，是基于生物學課標中與“基因工程”相關的學業要求。遵循產品設計方案的常規步驟，筆者將項目任務細分為產品需求分析、產品設計流程和產品安全評估等三個子任務，并針對這些子任務提出了相關問題（如圖1所示）。根據任務的進度安排，學生首先了解基因工程在農牧業、醫藥衛生、食品工業等領域的應用及其發展前景（內容對應教材第三章第三節），分析并掌握轉基因技術的核心原理。接著，學生提出轉基因產品的設計構想，通過學習基因工程的基本原理和技術流程（內容對應教材第三章第一、二節），以及蛋白質工程的原理和應用（內容對應教材第三章第四節），初步完成轉基因產品的設計方案。最后，學生通過對產品進行安全評估，在肯定基因工程積極影響的同時，也需考慮轉基因產品的安全性問題（內容對應教材第四章第一節），完善并展示最終的產品設計方案。

通過設定明確的驅動問題或具體的項目任務，教師能夠有效地串聯教學內容。這種方法不僅使教學內容更加完整，而且加強了各個部分之間的聯系。項目式學習的核心是，在明確“做什么”的基礎上，引導學生進一步探索“如何做”。這種學習方式能讓學生更加清晰地認知所學知識的實際應用價值，從而使學習成果的指向性更加明確。當學生意識到所學知識和技能能夠在實際中發揮作用時，他們的學習動力自然會更加強烈。可見這種以項目為中心的教學方法，有利于激發學生的學習興趣，培養他們的實踐能力和解決問題的能力。而且，通過親身參與項目，學生能夠更好地理解理論知識的實際應用，從而在學習過程中獲得更多的成就感和滿足感。

三、設定“大項目”的單元教學目標，聚焦核心素養

根據生物學課標可知，生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸培養起來的，它體現在解決真實情境中的實際問題時所展現的價值觀念、必備品格和關鍵能力。在進行項目式學習時，大單元教學目標超越了對單個知識點的了解、識記、理解等基礎層面，更注重知識點的聯系和應用，專注于發展學生的應用、分析、評價、創造等高階思維，體現了以高階目標引領低階目標的教學思想。因此，教學目標的制訂應依據生物學課標的內容要求、學業要求和學業質量標準，同時圍繞培養學生核心素養的目標，并綜合考慮學生的發展需求。在確定基于學科核心素養培養的單元整體教學目標的基礎上，教師應結合子任務或子問題所涉及的教學內容，從課時角度對教學目標進行細化。

以“轉基因產品方案設計”這一內容為例，筆者將單元教學目標細化為以下四個方面：①闡釋基因工程的核心原理、工具及操作流程，概述蛋白質工程的基礎理論，培養與生命結構相匹配的功能觀念，深入理解生命信息論和生物進化論（即生命觀念素養，以下稱T1）。②理解社會需求如何驅動技術創新，通過技術進步的周期性更新，體驗工程思維的創新力和優化意識（即科學、技術和工程思維素養，以下稱T2）。③針對人類生產和生活中的特定需求，選擇恰當的基因工程技術與方法，制訂轉基因產品的設計方案，并對相關問題進行深入探究（即科學探究素養，以下稱T3）。④掌握轉基因技術的本質及其在基因工程中的應用案例，認識到基因工程對生產和生活產生的積極影響，確立科技改善生活的信念（即社會責任素養，以下稱T4）。

在設定課時目標時，教師應確保它們與項目中的子任務或子問題相對應，以便在完成項目任務的同時逐步實現教學目標，確保單元教學目標與課時目標之間保持一致、發展和整合。以子任務二為例，這一任務包含四個子問題，需要六個課時來完成。筆者具體這樣安排：第一、二課時主要是解決子問題三，如闡明基因工程的三種基本工具（T1），分析單酶切與雙酶切的不同（T2），解釋DNA提取和鑒定的原理（T1），以及體驗DNA的粗提取與鑒定過程（T3）；第三、四課時主要是解決子問題四，如概括基因工程的基本操作程序（T1），并體驗DNA片段的擴增及電泳鑒定過程（T3）；第五課時主要是解決子問題五，如評價利用不同受體生產同類產品的優缺點（T2），概述針對不同受體的基因工程操作程序和方法（T3）；第六課時主要是解決子問題六，如概述蛋白質工程的基本原理（T1），構建蛋白質工程流程圖（T2），并體會蛋白質工程帶來的社會效應（T4）。這樣可以保證每個課時都緊密圍繞特定的子問題，確保教學活動與項目目標緊密相連，從而有效地推進學習進程。

四、創設大項目教學的真實情境，設計實踐活動

大單元教學設計著重在真實情境中應用知識，旨在實現知識的實用性和知行合一的深度學習，在真實情境中“實踐”以評估學生是否掌握了核心素養［3］。依據“教學過程重實踐”的課程理念，教師應挑選與學生生活經驗緊密相關的真實案例來設計學習任務，使學生通過親身體驗和思考將知識與技能內化，幫助學生將所學知識運用于現實生活中。

生物學的教學情境主要有四大類：生產活動情境、健康生活情境、自然生態情境和科學研究情境。這些情境各自承擔著不同的功能和意義，共同致力于培養學生的生物學核心素養，這是教學的終極目標［4］。教師應當根據課程標準，挑選與學習主題緊密相關的教學活動，并將其轉化為貼近真實情境的學習任務，激發學生在實踐中學習的熱情。同時，項目式學習包括探究性實踐、社會性實踐、審美性實踐、技術性實踐和調控性實踐等五種實踐形態［5］。對高中生物學學科來說，雖然探究性實踐占據著核心地位，但是教師在設計學習任務時，也應融入其他實踐形態，以促進學生的全面發展。

在“轉基因產品方案設計”的教學過程，筆者首先從基因工程在日常生活案例入手，引導學生深入探討和理解轉基因產品如何滿足人類的多樣化需求。通過學習，學生可以樹立科技應服務社會發展的正確觀念。隨后，筆者讓學生扮演“科學家”的角色，參與并完成一系列項目任務，真正深入科學研究的情境。教學中，筆者通過創設以科學史和具體研究案例為核心的情境，引導學生的學習。這些情境展示了我國科研人員在轉基因領域取得的杰出成就，如抗蟲棉和重組人干擾素等，以增強了學生對科技的信心和民族自豪感。具體操作時，筆者以抗蟲棉為例，建立一個包含理論知識和操作步驟的總體框架。接著，筆者通過“黃金大米”和基因工程制藥的案例，進一步補充和深化學生對傳統提取方法與基因工程合成方法的比較、技術進步與轉基因產品安全性的關系等關鍵環節的理解。通過這樣的教學過程，學生能夠構建起一個完整而系統的基因工程知識體系。

在整個學習過程中，學生通過實際操作解決具體項目任務或問題，有效地掌握了相關知識和技能。這種“做中學”的方法不僅能讓學生在實踐中學習，而且促進了他們核心素養的發展，使學生能夠將理論知識與實際問題相結合，并在實際操作中深化理解和掌握。同時，真實情境下的實踐活動為學生提供一個與學科思想、學科價值深度接觸的機會。在這種情境中，學生能夠更深入理解科學內涵，感受科學的魅力，從而提升認知水平、深化思想認識。這樣，生物學科的育人功就能得到充分發揮，使學生在學習過程中獲得知識、培養正確的價值觀和人生觀。

五、開展大項目教學的多元評價，監測學習效果

項目式學習要求教師實時監控學生的學習成效，并掌握單元項目的探究進展。要想確保大項目教學的實效，教師就要進行多元評價。多元評價是指評價內容、評價方法、評價主體的多樣性。在學習過程中產生的“作品”，如學習任務單、實驗設計方案或報告、自制模型或裝置、調查報告等，均可作為過程性評價的內容。而評價量表作為核心評價工具，教師可以根據對學生的期望編制，或是由師生共同商討制訂，并與項目任務同步發布，確保學生在學習過程中關注評價標準，并及時調整學習策略。具體設計如下：對學生開展生物學實驗進行表現性評價，教師可以采用操作清單的方式逐步明確評價標準；對實驗方案、實驗報告、調查報告等進行評價，教師可以根據內容模板逐項評估其內容的準確性、可行性、科學性、反思性；對學生自制的模型或裝置，教師可評價其科學性、實用性、藝術性等。在整個過程中，教師還可通過“小組學習評價量表”復盤每個階段的任務完成情況，通過“個人表現評價量表”引導學生完成自我評價、互相評價，通過“自我反思表”讓學生進行描述性評價，并在總結反思中尋找改進的方向。同時，結合量化評價與總結評價，教師能夠有效且全面地描述學生的發展狀況。

在本單元的學習過程中，筆者特別關注了“轉基因產品設計方案”的評價環節。為了確保評價的全面性和客觀性，筆者從制訂了詳細的評價標準（如表1所示），包括實用性、創新性、科學性、安全性以及藝術性等。實用性是指設計方案在實際應用中的可行性和有效性，創新性是指設計方案是否具有新穎獨特的特點，科學性是指設計方案是否基于科學原理和實驗數據，安全性是指轉基因產品對人類健康和環境的影響，藝術性是指設計方案在視覺和審美方面的表現。在評價過程中，筆者組織各小組學生進行自我評價，還安排組間互評環節。通過這種方式，每個小組都有機會展示自己的設計方案，并從其他小組那里獲得寶貴的反饋和建議。這樣的評價機制不僅有助于提高設計方案的質量，而且能促進各小組的交流與合作，共同推動項目的落實。

由上述可知，以“轉基因產品方案設計”為例，具體論述高中生物學進行大單元教學的具體對策，為生物教師提供了一條切實可行的教學設計途徑。在實際教學設計過程中，教師需關注以下三個關鍵點：首先，教師要構建學習支持體系。鑒于教學內容已根據大項目進行調整，教學進度與項目完成節奏緊密相關。為了確保學生能夠準確且高效地完成學習任務，教師應準備相應的學習資料或任務清單。將大項目的核心問題拆解為一系列相互關聯的小任務，并制訂詳盡的項目進度表，明確任務完成的具體方法、所需材料和時間節點。其次，教師要精心規劃任務分配。在大項目理念的支持下，大單元教學更注重學生的實踐操作，因此需要更多課時。然而，實際可用的課時數量是不變的，因而教師必須合理安排任務分配。例如，教師可將任務清單作為課前預習作業，鼓勵學生課前獨立思考，并在課堂上進行交流和展示。教師還可將個人實踐性活動安排在周末，讓學生利用課余時間完成，并提交照片或視頻作為作業。最后，教師要細化評價流程。大單元教學強調多元化的過程性評價和總結性評價，若僅制訂評價量表而不考慮執行細節，評價過程可能會變得形式化。例如，教師可將階段性成果展示改為海報形式展示，在教室或網絡上進行展覽。相較于課堂上的限時展示，學生有更多時間了解同伴的學習成果，課堂交流將更加深入，互評也將更為客觀。

以大項目理念支持開展高中生物學學科開展大單元教學，目標是培養學生的學科核心素養。通過這樣的教學，學生不僅能夠掌握生物學知識，而且能提高探究能力、合作精神和創新思維，為未來的學習和生活打下堅實的基礎。在此背景下，高中生物學教師應當在實際的教學過程中積極嘗試這種模式，積累豐富的實踐經驗案例，還需在不斷的反思與改進中，優化教學設計和實踐策略，從而真正促進學生的全面發展。

參考文獻

［1］崔允漷.深度教學的邏輯：超越二元之爭，走向整合取徑［J］.中小學管理，2021（5）：22-26.

［2］賀慧，張燕，林敏.項目式學習：培育核心素養的重要途徑［J］.基礎教育課程，2019（6）：7-10.

［3］崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計［J］.上海教育科研，2019（4）：1.

［4］教育部考試中心.彰顯學科特質 發揮育人功能：2019年高考生物試題評析［J］.中國考試，2019（7）：25-28.

［5］夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐［M］.北京：教育科學出版社，2021.

注：本文系廣東省深圳市教育科學2022年度規劃課題“高中生物學課程深度學習的策略研究”（kyzj4p018）的研究成果、深圳市教育科學“十四五”規劃2023年度課題“基于設計的生物科學與社會·跨學科實踐的教學設計與實施”（cgpy23013）的研究成果、2024年廣東省基礎教育課程教學改革深化行動專題研究項目“基于國家課程標準的科學與社會·跨學科實踐主題教學實踐研究”（序號11）的研究成果。

（責編 蒙秀溪）