指向深度學習的高中生物學單元教學設計思路研究

李琬君 王琦 胡選萍 顧東升

摘? ?要：深度學習和單元教學是滿足高中生物學教育改革和教學實踐，培養和落實學生核心素養的重要途徑。因此在高中生物學教學中，應注重單元教學與深度學習的雙向融合，通過教材課標雙挖掘，規劃確立單元主題；內容學情雙統籌，制定素養導向單元目標；貼近學生現實生活，創設真實教學情境；利用多重教學資源，設計多元化單元活動；完善科學單元評價，關注深度學習成效的單元教學設計思路，推動生物高效化深度學習。

關鍵詞：高中生物學；單元教學；深度學習；學科核心素養

為適應新時代教育領域的新發展、新問題、新情境，近年來我國教育課程改革明確提出教育要以立德樹人為根本任務并不斷發展素質教育，通過培養學生核心素養和引導學生深度學習來應對時代和現代化社會持續發展的要求，而深度學習則是培養學生核心素養的重要途徑。同時《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》 也指出：“課程的設計和實施追求‘少而精的原則，內容聚焦大概念，精簡容量、突出重點、切合年齡特點、明確學習要求，確保學生有相對充裕的時間主動學習，讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念，發展生物學學科核心素養”[ 1 ]。然而從實際情況來看，傳統的高中生物課堂教學在高考和升學壓力下仍然存在重課時輕單元、重傳授輕思考、重成績輕發展等問題與局限。在此背景下，指向深度學習的單元教學不失為一條行之有效教學之路。因此，進行指向深度學習的高中生物學單元教學設計研究顯得十分重要。

1? 深度學習與單元教學概述及相互關系

1.1? 深度學習的概述及其價值

鐘啟泉教授[ 2 ]提出，“深度學習”是指學習者能動地參與教學的總稱。指一種基于理解的學習，注重學生對知識整體理解和遷移應用[ 3 ]。即學生在教師創設真實有效的問題情境引領下，從已有知識經驗出發圍繞著某一學習主題或概念進行進行積極且持續性探究、主動將新知與舊知融合構建知識體系，并在此過程中發展和提高高級思維和問題解決能力的學習過程。其特征包括聯想與結構、活動與體驗、本質與變式、遷移與應用、價值與評價[ 4 ]。

通過深度學習，不僅可以使學生樹立全身心投入的學習態度，增強對生物學科知識的探究和挖掘，正確引導學生成為生物課堂的學習主體。還可以強化學生對知識內在聯系的構建，加深新舊知識的聯結、遷移和在新情境的應用，通過理解、整合、構建、進階從而進一步將知識內化于心，外化于行，以此發展生物核心素養并有效提高生物教學效率。因此，深度學習是培養學生核心素養的必然之路。

1.2? 單元教學的概述及其價值

單元教學是以知識的模塊為探究對象的教學方法[ 5 ]。通常以單元主題與問題活動為線索，以真實情境為索引背景，讓學生借助各種探究活動和主題相關資料來促使其認知發生遷移，進而形成一個相對穩定有序完整的“知識結構”系統的教學方式。

單元教學強調教師教學的單元性、主題性、情境性，教學內容的系統性、結構性、層次性以及學生學習的主體性、能動性和發展性。而生物學科由于其特有的生命性、實踐性和應用性等學科特點，在實際教學中適合開展單元教學。借助單元教學可以幫助學生構建結構化的科學知識體系，通過提供主題明確的情境背景和問題活動，有效促進學生進行自主探究，發展深度學習。

1.3? 深度學習與單元教學的關系

單元教學為載體可促進生物學深度學習，深度學習可基于生物學單元教學進階和發展，兩者都是實現生物學科育人目標的重要途徑，彼此相輔相成具有一致性。

首先，深度學習注重知識整體系統理解與構建，強調新舊知識的內在聯系。單元教學最顯著的特征之一就是內容的整體與系統化，強調核心知識概念間的邏輯結構，使學生更易整體把握學習內容。其次，深度學習要求知識的遷移應用，能舉一反三，將所學內容套用于新情境、解決真問題，單元教學則以主題化的情境問題與活動為線索引導學生進行學習，在層層深入的問題回答和活動探究中將所學知識靈活運用。最后，深度學習注重持續性評價，不止專注于知識，也強調學生情感體驗，能力掌握，責任與價值觀等層面的綜合評價，這和單元教學的評價要求高度相符。

由此可見，無論是單元教學還是深度學習，二者的出發點和落腳點最終都指向生物學科核心素養的培養和落實，因此，可借助單元教學為載體推動生物知識高效化深度學習，實現生物學科育人價值。

2? 指向深度學習的高中生物學單元教學設計思路

指向深度學習的高中生物學單元教學需要以單元教學與深度學習的雙向融合為主旨，將深度學習路徑以暗線的形式內化，轉化為外顯的單元教學流程，以雙線并行的方式進行整體教學設計。

2.1? 教材課標雙挖掘，規劃確立單元主題

學科課程實施的單元教學，通常以主題為中心，而主題既是深度學習與核心素養的重要載體，也是實現學習目標以及創造有效學習的關鍵，所以單元主題是指向深度學習的單元教學路徑設計的起點環節。生物單元學習主題主要圍繞核心素養、課程標準的內容主題、真實情境下的主題活動以及學科專項能力來確立，需要教師樹立單元視野，深入研讀教材知識框架、概念體系以及課標的內容主題，分析學科內容與生物核心素養之間的關聯，形成以學科為核心、促進學生持續學習的單元學習主題。

單元學習主題主要回答“學生學什么”，其確立方式主要有以下四種思路：（1）是按“所用教材原始章節來組織”，選取與教材編寫的單元或章節相符合的單元學習題目[ 6 ]。（2）是按“是按學科核心素養來組織”[ 7 ]，結合新課程標準要求，可跨教材跨學段重組教學內容。如，在“科學思維”這一核心素養中，包括歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判思維等，以“模型和建?！睘橹黝}，對必修一、二基礎知識進行梳理，構建“細胞結構、遺傳信息、有絲和減數分裂”三大板塊內容進行教學，以此提升模型與建模的科學思維素養。（3）是按“學科專項能力組織”[ 8 ]，既結合生物學科獨有的學科特點，又兼顧學生特點和教學實際情況，例如在高三復習階段，可打破教材內容限制，融合高中教材中探究及驗證性實驗，以“生物實驗設計能力”為主題進行專項復習教學，提升“實驗方案設計”的生物專項能力。（4），以“真實情境下的學習任務來組織”，將生物內容與學生現實生活相連接，例如以“新冠肺炎”為主題，結合病毒、傳染病預防和免疫、進化等核心內容跨教材進行教學。

2.2? 內容學情雙統籌，制定素養導向單元目標

單元學習目標主要回答“學生達到什么結果”，是一切單元教學任務和活動的起始和歸宿，是深入學習的靈魂導向。素養導向的單元目標并不是僅通過課標分析得出的表象性知識習得要求，而是核心概念，思維觀念，價值責任的綜合整合目標。明確主題之后，首先應借助課標中內容要求與學業要求、對單元所對應的概念進行解構，創建內容結構框架并挖掘知識概念中承載的核心素養，以便確立素養提升和概念理解雙落實的目標。其次應認真分析學生的學習需求，包括但不限于知識儲備、認知規律、生活經驗以及能力水平，可借助測驗、訪談和課堂觀察等手段進行深入了解，進而結合課標對教材教學核心內容進行單元學習目標制定。從促進深度學習和完善單元教學兩方面系統整體地制定素養導向的單元目標，最終落實到核心素養的培養上，使目標的設立既有育人價值又指向深度學習。

以“基因突變和其他變異”單元為例，本章主要由“基因突變和重組、染色體變異和人類遺傳病”三大板塊共同支撐“遺傳信息控制生物性狀”的大概念的建構。結合概念圖的繪制方式，圍繞變異的整體概念，從不可遺傳變異，可遺傳變異的類型、意義和應用，人類遺傳病類型、檢測與預防等向外擴充研究生物的變異，符合學生認知。在此之前，學生已經掌握了DNA結構、基因表達過程、基因在親子代間的遺傳規律等知識基礎，對基因和性狀之間的關系有了基本的認識。但對遺傳過程中存在的變異現象，理解較為表面甚至存在一定的迷思概念，例如基因突變一定有害，性狀改變就是基因突變等。所以，如何借助實例引導學生將減數分裂和基因表達過程聯系起來，體會可遺傳變異對生物形狀的影響顯得尤為重要。結合上述分析，制定指向生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任四個維度的單元目標：

（1）通過探索可遺傳變異來源，以及分析變異的意義，闡明遺傳與變異的物質與結構基礎，舉例說出常見基礎遺傳學技術，并解釋可遺傳變異對生物進化的重要作用。

（2）基于真實案例，通過歸納概括、類比推理、模型建構等科學思維方法，闡明基因突變、重組、染色體變異的本質內涵，討論說出常見可遺傳變異實例。

（3）通過收集整理相關資料、制作構建DNA、染色體模型、調查人群中的遺傳病、討論交流信息結果等科學探究活動，積極開展小組合作學習，精確闡明可遺傳變異現象，舉例說出變異對人類生產生活的影響。

（4）在認識和了解人類遺傳病的檢測與預防的基礎上，養成健康文明的生活方式，樹立關愛遺傳病與癌癥患者的責任意識。值得注意的是，無論哪一單元目標都應遵循一致性和可操作性原則，以此引導學生展開系統的深度學習。

2.3? 貼近學生現實生活，創設真實教學情境

真實的教學情境是深度學習啟動的“誘發器”，是單元教學得以開展的背景索引，可以抓住學生共鳴點，喚醒學生的學習意愿，引導學生主動探索，在新舊知識之間架起一座橋梁。單純的生物知識是零散抽象的，但當知識、任務、活動重新融入或還原到真實情境中去時，學生才更易在調動思維、探索活動解決問題時達到素養導向下的各級教學目標。

情境既可以作為一種教學工具，將所學知識具體化，易于理解吸收，也可以為實際的教學評價任務提供環境或背景，便于實現學以致用或檢測學科核心素養[ 9 ]。因此，可以將情境進行分類化處理，結合不同主題和目標創設不同情境，具體設計思路如下：（1）真實生活情境，當所學知識與學生現實生活、社會相聯系，吸引學生注意，主動將新知納入已有的概念結構中去。例如，在“體液調節”這一單元中，可利用土耳其大地震作為單元主情境，以被困受災群眾和各方搜救人員的身體狀況和所處環境為子情境，聯系真實情境開展教學。（2）學科特征情境，生物學科具有極強的實驗性，合理選擇和利用生物實驗故事、生物科學史素材等作為單元情境，能提高學生對于生物學的認同感和對生命科學探索的求知欲。如在“細胞多種結構共同進行各項生命活動”單元中，以生物學家對于人造細胞研究的過程及其成就創設情境，探索細胞結構。（3）實踐情境，落實“做中學，學中做”的理念，教師創設一個可操作的實踐環境，讓學生親身體驗，真正提升綜合應用能力。例如，在選擇性必修三中，以“傳統發酵食品制作體驗”為實踐情境，使學生在實踐勞動中掌握新知并外化于行，在遷移應用中實現深度學習。

2.4? 利用多重教學資源，設計多元化單元活動體驗

教學活動是深度學習開展的核心，也是單元教學培養學生主動探究、落實素養目標的重點環節，回答了“學生是怎樣參與學習”。單元活動設計需緊扣單元主題和整體情境特點，依據單元目標和學生需求開展一系列有針對性、有挑戰性的學習活動，促進學生習得科學方法，形成科學思想。學習活動類型眾多，結合生物學科特性大致可分為：實驗、制作、討論、參觀考察等活動，但都需遵循整體性，導向性和體驗性原則[ 9 ]。進行單元活動整體設計時，首先應依據單元教學目標確立單元活動，不同活動采取不同形式和評價手段，發揮導向激勵作用。其次，應統籌安排單元整體活動，單元內各活動間須有內在聯系，以有效達到單元活動目標。還應利用校內外多種教學資源如標本、模型儀器、學生作品、自然資源等，創設條件，豐富實踐過程。

例如，在必修一“ATP和酶-細胞化學反應的鑰匙”單元中，教師可以設計“探析蛙腓腸肌實驗結果”“收集討論ATP藥品說明書總結其元素組成”“制作ATP合成與水解模型”“設計影響過氧化氫酶活性實驗過程、撰寫實驗報告”等一系列任務，解決“ATP如何為生命活動提供能量”“影響酶催化作用的因素有哪些”的問題。學生需要經歷資料查閱、模型制作、實驗方案設計與結果討論、作品展示等典型的生物實踐活動。這樣的任務設計重視學生主觀能動性，在親身體驗中形成知識并加以利用，實現深度學習目標。

2.5? 完善科學單元評價，關注深度學習成效

科學的單元評價是檢測學生是否達到深度學習，獲得素養發展的必要教學環節之一?！敖虒W過程中始終伴隨著積極的評價才是最有效的教學”[ 8 ]，因此科學單元評價根據已設定的單元教學目標，貫穿于整個單元學習的始終，不僅僅關注學生學習后階段性學習成績如何，更需重視學生思維方式、學習態度等指向核心素養行為表現的微觀變化，并對存在的問題進行反思和改進，最終指向深度學習內化?？茖W單元評價，其主體、內容、標準、方式都應是多樣的，可根據不同單元教學目標和內容，選擇課堂行為觀察、模型作品展示、實驗方案分析、學科活動實踐等方式收集信息，通過生生互評、自評以及教師評價相結合的方式進行多元持續性評價。

以必修一“細胞的基本結構”單元的評價片段為例，以班級為單位展開針對利用廢舊物品制作真核細胞三維結構模型和生物膜模型的作品展評活動，由學生和教師按照定量指標共同評選。評價指標可從：模型的科學性、材料的環保性、結構的完整性、成品的美觀性、造型的創新性等五個維度展開，關注學生在細胞的結構與功能的知識應用、環保理念、動手能力、合作交流、創新思維、學習態度等多個維度上素養發展的深度。通過評價主體、內容、標準、形式的多元化，增進師生、生生間的溝通交流，關注學生深度學習的成效。

3? 小結

單元教學是實現生物學深度學習的一種有效教學策略，其需要教師轉變傳統教學思想，關注學生學習的整合與聯系、遷移與應用、主動與實踐。以深度學習的視角對單元教學進行設計，從單元教學主題入手，創設真實學科情境，開展多元教學活動，通過科學綜合的評價關注深度學習成效，最終落實基于核心素養的生物學學科育人目標。

參考文獻：

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