论文部分内容阅读
摘要：大单元教学中的情境创设不等同于课堂教学的导入和过渡，创设时要充分考虑三个方面：统领大单元主题、推进学习活动以及指向核心素养评价。具体而言，可立足课标中的大概念，创设统领大单元主题的“大情境”;围绕直观性、导向性和探究性，创设推进学习活动的任务型情境;依据多维评价体系，创设指向核心素养评价的应用型情境。
关键词：大单元教学;情境;大概念;《生物遗传的细胞学基础》
大单元教学是教师根据课程标准，在充分考虑学生学情的基础上，对现行教材进行有机整合，将教学内容按照某种逻辑和顺序划分为若干主题的“大单元”，引导学生进行深度探究的一种教学模式。生物大单元教学强调在课堂教学中通过情境创设、师生互动、问题探讨等方式建构事实性知识与概念之间的联系，使学生在面对复杂情境时能运用生物学的重要概念和方法分析和解决问题。大单元教学中的情境，创设时要充分考虑三个方面：统领大单元主题、推进学习活动以及指向核心素养评价。
一、立足课标中的大概念，创设统领大单元主题的“大情境”
大单元是由若干个内容相关的课时组成的，进行大单元教学时需要创设一个统领整个大单元的“大情境”，以引领学生“入境”。通过“大情境”引领教学，需先整体审视大单元内容，系统分析教学内容的层次结构和相互联系，形成具有统摄性和迁移应用价值的核心概念。故“大情境”的创设应在大单元教学的第一课时进行，除了要符合学生的认知、感受、生活实际等，还要串联整个学习内容，引领学生进入沉浸式的系统思考和深度学习中。
《生物遗传的细胞学基础》是以《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》规定的必修课程中的概念2和概念3为依据而确立的大单元教学主题。这一大单元各层级概念详见表1。
通过整合其中的重要概念和次位概念，确定大单元教学的内容包括：有丝分裂、细胞分化、减数分裂和受精作用。由此创设“一个受精卵的前世今生”情境：“受精卵是生命发育的起点，以人为例，从1个细胞到拥有约40万亿个细胞的成熟个体，细胞除了在数量上发生变化，在形态、大小和功能上也发生了不可逆转的改变。其中染色体是人类遗传物质的载体，除红细胞和血小板外，人体的每一个细胞都有46条染色体。回望人类繁衍的历史，从遗传上看，我们从何而来？又将去往何处？”通过这一“大情境”，结合受精卵发育及個体繁殖的视频，引导学生构建出本单元内容学习的整体框架（如图1）。这一框架的构建有助于学生形成本单元学习的整体认知结构，促进学生自主思考、主动探索和参与学习过程。
二、围绕直观性、导向性和探究性，创设推进学习活动的任务型情境
在大单元教学中，学习活动的开展需有一定真实性和现实意义的教学情境的支撑。任务型情境讲究学习活动与任务的结合，它可以推动课堂环节和学习活动进行，通过引起学生积极的思维和情绪体验，将学生的认识活动和情感活动更好地融合，从而提高学生的整体思维品质。以下从情境的直观性、导向性、探究性三个方面分别阐述大单元教学中任务型情境的创设。
（一）直观性
生命活动中的基本原理和发展规律通常比较抽象、微观，需要教师尽可能地将情境直观地呈现给学生。
比如，教学“有丝分裂过程”时，教师分别运用图示、实物、模型和信息技术等方式创设如下4个任务型情境：
情境1染色体是人类遗传物质的载体，通过有丝分裂形成的子细胞与原来的亲代细胞中的染色体完全相同。以1条染色体为例，画出细胞分裂时染色体的变化简图。
情境2蚕豆的细胞染色体数为12条，其根尖分生区细胞会进行旺盛的细胞分裂。观察蚕豆根尖细胞的分裂，分析其分裂的几个典型图像。
情境3 根据以上推测，用扭扭棒模拟细胞中的染色体，以一条染色体为例模拟细胞分裂各时期中染色体的变化。
情境4之前的模拟是否符合实际？分裂的过程中细胞的其他结构发生了什么变化？观看显微镜下荧光标记细胞分裂的动态视频，以4条染色体为例，完善有丝分裂模型，并补充细胞中其他结构的变化。
上述4个任务型情境，将“大情境”更直观地呈现给学生，帮助学生搭建情境和任务之间的桥梁，完成思维的转换和显化，加深对生物微观结构的理解。
（二）导向性
大单元教学时所创设的情境要有明确的导向性，不仅需要厘清教学内容之间的逻辑关系，还要符合学生的学习方式和认知规律。
比如，教学“细胞分化”时，教师创设了这样的任务型情境：“受精卵发育成个体的过程只依赖细胞分裂能实现吗？为什么？”这一情境具有明显的导向性——生物发育的过程中必然还依靠其他过程，使得细胞发生明显的变化，从而将学生引向对细胞分化的探讨。对此，可通过“什么是细胞分化？”“细胞为什么要分化？”“细胞为什么会分化？”等子问题，引导学生发现细胞分化的关键，在解决问题的过程中构建细胞分化概念。
（三）探究性
探究性是指任务型情境要从学生的已有知识基础出发，基于生物学事实和经验创设，从核心素养角度设计相关的活动，以任务引导学生自主发现问题并尝试运用科学方法解决问题。
比如，教学“减数分裂”时，教师创设任务型情境1：“同种生物个体的染色体数目是恒定的，正常情况下，人体细胞的染色体都为23对，经细胞分化产生的精原细胞和卵原细胞可进一步通过分裂形成精子和卵细胞，统称为配子。”提出问题：根据配子和受精卵的形成，你可以对“减数分裂”做何种判断？引导学生作出假设：染色体复制一次，细胞分裂两次。创设任务型情境2：“观察人体细胞染色体的核型图，比较和分析配子中的染色体形态、大小和来源。”引导学生归纳同源染色体的概念，进一步推测染色体数目减半的原因。创设任务型情境3：“模型和建模是科学研究常用的方法，以精原细胞2对同源染色体为例，用软磁铁代表染色体，请模拟减数分裂中染色体行为的大致过程。” 引导学生进行演绎推理，根据事实和假设构建减数分裂染色体变化模型。创设任务型情境4：“是否具有‘科学性’是评价模型的首要标准。1903年，美国科学家萨顿曾用蝗虫细胞做材料，观察到精子和卵细胞的形成。请你借助显微镜来寻找证据，对所构建的模型进行评价和修正。”引导学生进行实验，观察真实的减数分裂过程，寻找证据支持、修正和评价模型。最终得出结论：减数分裂是通过染色体复制一次，细胞分裂两次实现的，其中，减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合，减数分裂Ⅱ发生染色单体的分离。 这样4个任务型情境，引領学生运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模的方法进行探究，充分经历科学探究的一般过程，在彰显探究特色的基础上，利用生物实验或模拟活动，强调学生自主探究能力的形成，培养学生运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的习惯和能力。
三、依据多维评价体系，创设指向核心素养评价的应用型情境
核心素养培养的落实除了要在教学中体现，还要解决如何评价的问题。实践表明，课堂中被有效评价的部分往往更加受到学生的重视，更有可能被有效学习。大单元教学是以次位概念学习为基础，以构建重要概念为关键，以促进大概念的形成为核心的，因此大单元教学的评价实施应分阶段、分层次进行。由此，我们建立了任务评价、课时评价和综合评价的多维评价体系。
任务评价依托于课堂上情境和任务的展示。如“减数分裂”的评价任务为：（1）构建减数分裂模型;（2）观察减数分裂，绘制各时期图像。
课时评价以基本知识、基本概念为载体，旨在检验和帮助学生感知、理解概念与原理，使学生在学习过程中逐步提升应用知识解决问题的能力。如“细胞分化”可通过如下问题情境来评价。
将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（）
A. 骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达情况不同
B. 胰岛样细胞与胰岛B细胞的基因组成不同，基因表达情况相同
C. 骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达情况也相同
D. 骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同
而大单元综合评价则重在评估学生大概念达成情况，评价学生应用知识和思维方法参与社会性议题和解决问题的能力，指向学生核心素养的发展。其情境应能呼应大单元教学中的“大情境”，从科学实验、生活现象、农业生产以及医学研究等角度设计。教师可通过设置综合性评价任务，让学生的观念、思维、能力和意识在应用生物学概念和原理解决具体问题中得以体现，使评价不仅能评估学生的核心素养水平，也能充分发挥对学生知识掌握和核心素养发展的促进作用。如《生物遗传的细胞学基础》大单元教学的评价应用型情境为：
干细胞是没有特定功能的非特异细胞，它包含生物体的全部遗传物质，在特定信号下会变成特定的细胞类型。干细胞分为两种类型：胚胎干细胞和成体干细胞。前者存在于胚胎中，后者少量存在于成熟组织中。由于伦理问题，各国对胚胎干细胞的研究都比较保守。请你以论文的形式回答以下问题：
（1）解释各国对胚胎干细胞研究保守的原因？
（2）你认为是否应该允许科学家利用胚胎干细胞进行研究？根据你的想法判断进行胚胎干细胞是有利的还是更具有风险的。（提示：从细胞分裂、分化和生殖的角度阐述。）
参考文献：
[1]苏科庚.例谈探究性教学中的策略选择[J].生物学教学，2013（4）.
[2]崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计[J].上海教育科研，2019（4）.
本文系江苏省常州市教育科学“十三五”规划青年教师专项课题“基于科学素养培养的高中生物大单元教学设计的研究”（编号：CJKQ2020078）的阶段性研究成果。
关键词：大单元教学;情境;大概念;《生物遗传的细胞学基础》
大单元教学是教师根据课程标准，在充分考虑学生学情的基础上，对现行教材进行有机整合，将教学内容按照某种逻辑和顺序划分为若干主题的“大单元”，引导学生进行深度探究的一种教学模式。生物大单元教学强调在课堂教学中通过情境创设、师生互动、问题探讨等方式建构事实性知识与概念之间的联系，使学生在面对复杂情境时能运用生物学的重要概念和方法分析和解决问题。大单元教学中的情境，创设时要充分考虑三个方面：统领大单元主题、推进学习活动以及指向核心素养评价。
一、立足课标中的大概念，创设统领大单元主题的“大情境”
大单元是由若干个内容相关的课时组成的，进行大单元教学时需要创设一个统领整个大单元的“大情境”，以引领学生“入境”。通过“大情境”引领教学，需先整体审视大单元内容，系统分析教学内容的层次结构和相互联系，形成具有统摄性和迁移应用价值的核心概念。故“大情境”的创设应在大单元教学的第一课时进行，除了要符合学生的认知、感受、生活实际等，还要串联整个学习内容，引领学生进入沉浸式的系统思考和深度学习中。
《生物遗传的细胞学基础》是以《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》规定的必修课程中的概念2和概念3为依据而确立的大单元教学主题。这一大单元各层级概念详见表1。
通过整合其中的重要概念和次位概念，确定大单元教学的内容包括：有丝分裂、细胞分化、减数分裂和受精作用。由此创设“一个受精卵的前世今生”情境：“受精卵是生命发育的起点，以人为例，从1个细胞到拥有约40万亿个细胞的成熟个体，细胞除了在数量上发生变化，在形态、大小和功能上也发生了不可逆转的改变。其中染色体是人类遗传物质的载体，除红细胞和血小板外，人体的每一个细胞都有46条染色体。回望人类繁衍的历史，从遗传上看，我们从何而来？又将去往何处？”通过这一“大情境”，结合受精卵发育及個体繁殖的视频，引导学生构建出本单元内容学习的整体框架（如图1）。这一框架的构建有助于学生形成本单元学习的整体认知结构，促进学生自主思考、主动探索和参与学习过程。
二、围绕直观性、导向性和探究性，创设推进学习活动的任务型情境
在大单元教学中，学习活动的开展需有一定真实性和现实意义的教学情境的支撑。任务型情境讲究学习活动与任务的结合，它可以推动课堂环节和学习活动进行，通过引起学生积极的思维和情绪体验，将学生的认识活动和情感活动更好地融合，从而提高学生的整体思维品质。以下从情境的直观性、导向性、探究性三个方面分别阐述大单元教学中任务型情境的创设。
（一）直观性
生命活动中的基本原理和发展规律通常比较抽象、微观，需要教师尽可能地将情境直观地呈现给学生。
比如，教学“有丝分裂过程”时，教师分别运用图示、实物、模型和信息技术等方式创设如下4个任务型情境：
情境1染色体是人类遗传物质的载体，通过有丝分裂形成的子细胞与原来的亲代细胞中的染色体完全相同。以1条染色体为例，画出细胞分裂时染色体的变化简图。
情境2蚕豆的细胞染色体数为12条，其根尖分生区细胞会进行旺盛的细胞分裂。观察蚕豆根尖细胞的分裂，分析其分裂的几个典型图像。
情境3 根据以上推测，用扭扭棒模拟细胞中的染色体，以一条染色体为例模拟细胞分裂各时期中染色体的变化。
情境4之前的模拟是否符合实际？分裂的过程中细胞的其他结构发生了什么变化？观看显微镜下荧光标记细胞分裂的动态视频，以4条染色体为例，完善有丝分裂模型，并补充细胞中其他结构的变化。
上述4个任务型情境，将“大情境”更直观地呈现给学生，帮助学生搭建情境和任务之间的桥梁，完成思维的转换和显化，加深对生物微观结构的理解。
（二）导向性
大单元教学时所创设的情境要有明确的导向性，不仅需要厘清教学内容之间的逻辑关系，还要符合学生的学习方式和认知规律。
比如，教学“细胞分化”时，教师创设了这样的任务型情境：“受精卵发育成个体的过程只依赖细胞分裂能实现吗？为什么？”这一情境具有明显的导向性——生物发育的过程中必然还依靠其他过程，使得细胞发生明显的变化，从而将学生引向对细胞分化的探讨。对此，可通过“什么是细胞分化？”“细胞为什么要分化？”“细胞为什么会分化？”等子问题，引导学生发现细胞分化的关键，在解决问题的过程中构建细胞分化概念。
（三）探究性
探究性是指任务型情境要从学生的已有知识基础出发，基于生物学事实和经验创设，从核心素养角度设计相关的活动，以任务引导学生自主发现问题并尝试运用科学方法解决问题。
比如，教学“减数分裂”时，教师创设任务型情境1：“同种生物个体的染色体数目是恒定的，正常情况下，人体细胞的染色体都为23对，经细胞分化产生的精原细胞和卵原细胞可进一步通过分裂形成精子和卵细胞，统称为配子。”提出问题：根据配子和受精卵的形成，你可以对“减数分裂”做何种判断？引导学生作出假设：染色体复制一次，细胞分裂两次。创设任务型情境2：“观察人体细胞染色体的核型图，比较和分析配子中的染色体形态、大小和来源。”引导学生归纳同源染色体的概念，进一步推测染色体数目减半的原因。创设任务型情境3：“模型和建模是科学研究常用的方法，以精原细胞2对同源染色体为例，用软磁铁代表染色体，请模拟减数分裂中染色体行为的大致过程。” 引导学生进行演绎推理，根据事实和假设构建减数分裂染色体变化模型。创设任务型情境4：“是否具有‘科学性’是评价模型的首要标准。1903年，美国科学家萨顿曾用蝗虫细胞做材料，观察到精子和卵细胞的形成。请你借助显微镜来寻找证据，对所构建的模型进行评价和修正。”引导学生进行实验，观察真实的减数分裂过程，寻找证据支持、修正和评价模型。最终得出结论：减数分裂是通过染色体复制一次，细胞分裂两次实现的，其中，减数分裂Ⅰ发生同源染色体分离，非同源染色体自由组合，减数分裂Ⅱ发生染色单体的分离。 这样4个任务型情境，引領学生运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模的方法进行探究，充分经历科学探究的一般过程，在彰显探究特色的基础上，利用生物实验或模拟活动，强调学生自主探究能力的形成，培养学生运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的习惯和能力。
三、依据多维评价体系，创设指向核心素养评价的应用型情境
核心素养培养的落实除了要在教学中体现，还要解决如何评价的问题。实践表明，课堂中被有效评价的部分往往更加受到学生的重视，更有可能被有效学习。大单元教学是以次位概念学习为基础，以构建重要概念为关键，以促进大概念的形成为核心的，因此大单元教学的评价实施应分阶段、分层次进行。由此，我们建立了任务评价、课时评价和综合评价的多维评价体系。
任务评价依托于课堂上情境和任务的展示。如“减数分裂”的评价任务为：（1）构建减数分裂模型;（2）观察减数分裂，绘制各时期图像。
课时评价以基本知识、基本概念为载体，旨在检验和帮助学生感知、理解概念与原理，使学生在学习过程中逐步提升应用知识解决问题的能力。如“细胞分化”可通过如下问题情境来评价。
将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（）
A. 骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达情况不同
B. 胰岛样细胞与胰岛B细胞的基因组成不同，基因表达情况相同
C. 骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达情况也相同
D. 骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同
而大单元综合评价则重在评估学生大概念达成情况，评价学生应用知识和思维方法参与社会性议题和解决问题的能力，指向学生核心素养的发展。其情境应能呼应大单元教学中的“大情境”，从科学实验、生活现象、农业生产以及医学研究等角度设计。教师可通过设置综合性评价任务，让学生的观念、思维、能力和意识在应用生物学概念和原理解决具体问题中得以体现，使评价不仅能评估学生的核心素养水平，也能充分发挥对学生知识掌握和核心素养发展的促进作用。如《生物遗传的细胞学基础》大单元教学的评价应用型情境为：
干细胞是没有特定功能的非特异细胞，它包含生物体的全部遗传物质，在特定信号下会变成特定的细胞类型。干细胞分为两种类型：胚胎干细胞和成体干细胞。前者存在于胚胎中，后者少量存在于成熟组织中。由于伦理问题，各国对胚胎干细胞的研究都比较保守。请你以论文的形式回答以下问题：
（1）解释各国对胚胎干细胞研究保守的原因？
（2）你认为是否应该允许科学家利用胚胎干细胞进行研究？根据你的想法判断进行胚胎干细胞是有利的还是更具有风险的。（提示：从细胞分裂、分化和生殖的角度阐述。）
参考文献：
[1]苏科庚.例谈探究性教学中的策略选择[J].生物学教学，2013（4）.
[2]崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计[J].上海教育科研，2019（4）.
本文系江苏省常州市教育科学“十三五”规划青年教师专项课题“基于科学素养培养的高中生物大单元教学设计的研究”（编号：CJKQ2020078）的阶段性研究成果。