基于深度学习的高中生物大单元学习过程设计

摘 要：基于深度学习的大单元学习过程设计是对生物学大概念的深度理解，在教学内容及学情分析的基础上对学生学习进行系统规划。文章以“遗传的分子基础”为例，通过设计大单元的学习目标、学习过程中的学历案，对学习事件进行组织规划，围绕学科核心素养进行深度学习，从而促进学生核心素养的发展。

关键词：深度学习;高中生物;大单元学习过程设计;学历案

基金項目：福建省“十三五”第二批学科带头人培养对象课题“学习科学视域下的高中生物学大单元设计研究”（No.XKSW-2019018）。

中图分类号：G633.91    文献标识码：A    文章编号：2095-624X（2021）43-0088-03

作者简介：韩秋娜（1982.3—），女，福建省漳州第一中学，中学一级教师，研究方向：高中生物教学。

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在整合和提升“三维目标”的基础上，凝练了生物学科核心素养，学习目标指向培养学生的关键能力、必备品格与价值观念，并且强调大概念的学习，这就要求教师必须提升教学设计的地位，即从关注单一的知识点和课时转变为注重大单元设计。因为教学的“三维目标”往往不可能在一节课时得到，教师如果只以每一课时为单位进行教学设计，往往容易忽略前后课时之间的逻辑关系，变成聚焦碎片化的“知识点”教学，不利于学生对知识进行整体建构和深层加工。这就需要借助大单元的设计，在“核心素养—课程标准—单元设计—学习评价”这一教学链条中进行课堂的转型。学生的学习过程，实质上是知识的建构过程，是不断优化和完善的过程。大单元是由一个大任务或大概念统筹的学习单位。大概念能有效地组织起学科零碎化的知识与技能，更具结构性、序列性和完整性。将其应用于更加复杂的真实情境中，有利于知识的内化迁移。整体建构单元学习过程设计是在对单元教学内容和学情进行分析的基础上，从学生视角组织学习事件，设计合适的教学活动。本文选用新课标的“概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传”，对应新人教版高中生物学必修二第2～4章相关内容进行大单元学习过程设计。

一、深度学习目标

深度学习强调了学生在真实情境下从生物学事实或现象深入，突破浅层学习，掌握科学概念，从而达成对学科本质、思维方式等的深层发展目标。这需要从大单元的学习目标出发，由简单到复杂，由浅到深对学习事件进行系统又进阶的规划。大单元的学习目标主要是针对整个大单元总体框架、学生需达成的核心素养目标而设计的，必须基于学生的认知发展过程。结合深度学习的要求，本大单元的学习目标设置为：第一，应用假说—演绎法分析进行科学探究的基本思路（科学思维、科学探究）;第二，认同科学家尊重事实、勇于探究的科学精神，认同科学探究是一个不断深化，不断发展的过程（社会责任）;第三，理解DNA结构特点及半保留复制等机制，进一步形成结构与功能相适应的观念（生命观念）;第四，学习同位素标记等技术，举例说明物理、化学方法在生物学中的作用，并尝试解决问题（科学思维、科学探究）;第五，学习遗传信息的流动过程，阐明生命是物质、能量、信息的统一体（生命观念）;第六，认同生物可能有共同起源（生命观念 ）;第七，了解基因与性状之间关系的复杂性，认同生物学中因果关系的复杂性，尝试对事物进行多角度、多因素的分析（生命观念、科学思维）。在深度学习过程中，教师还需要将大单元的学习目标分解成课时目标，设计相对应的学历案，将生物学学科核心素养具体化，在课堂教学中确保学生可以实现这些目标，最后回归到大单元的目标，完成深度学习。

二、生物大单元学习过程设计

（一）建构大单元的依据

1.教材及课程标准

教师要通过研读教材及课程标准，理清教材的内容结构与对应的课程标准，查阅相关的文献来确定大单元的单元题目。例如，学生对新课标中“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这一大概念的认知，不可能一蹴而就。新课标里的这一大概念又包含“遗传信息主要编码在DNA 分子上”“多数生物的基因是DNA 分子的功能片段”“DNA 分子是双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息”“DNA 分子通过半保留方式进行复制”“DNA 分子上的遗传信息通过RNA 指导蛋白质的合成， 细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现”等多个次位概念，解决了“遗传信息在哪里”“遗传信息是什么”“遗传信息怎么代代相传”及“遗传信息如何控制生物的性状”这些问题，这样，学生才能深度理解大概念的意思。教师在解读教材时要从大概念出发，建构以重要概念为中心的知识结构框架，通过对教材内容及课标的分析为单元学习过程设计厘清生物视角下知识的逻辑关系，由浅入深，不断完善、扩充知识结构，最终实现对大概念的理解，形成新的、更大的知识体系，促进核心素养的发展。

2.学习任务分析

要想理解“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这个大概念，需在分子水平将多个次位概念联系在一起，因此，该大单元命名为“遗传的分子基础”。该单元涉及新人教版高生物学教材必修二第2～4章的相关内容，之前的遗传定律及减数分裂为学生解释了遗传的细胞学基础，认识到遗传的物质性及基因的存在。该大单元设计主要是让学生的认知更有逻辑性和连贯性，先设计学习“基因在哪里”“基因是什么”“基因如何起作用”，按照逻辑认知，认识基因的本质，从遗传信息传递和表达的角度，探讨基因对性状的控制，使学生进一步形成“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这个大概念，深入理解遗传现象的本质，认同物质、能量和信息的统一体。本单元以基因的认知发展为线索，包含丰富的科学史实，让学生在学习过程中了解到科学研究的基本思路，也尊重学生的认知规律，一步步引导学生从分子水平认知基因。该大单元设计也为学生通过后面章节理解基因突变及其他变异的原因和意义做好铺垫，进而理解现代生物进化理论，具有承上启下的作用。

3. 学生学情分析

学生在日常生活中很容易了解DNA亲子鉴定、转基因食物等相关内容，并且在初中已经学习了DNA和基因这两个重要概念，同时也初步了解了基因、DNA、蛋白质、染色体之间的关系，知道DNA的结构以及基因决定生物体的性状等相关知识，为该单元的学习奠定良好的基础。

（二） 规划大单元知识衔接，促进知识结构化

大单元的生物课堂立场转向了“学生学会了什么”的学生立场，改变了学生碎片化学习学科知识点的现状，因此，学习过程的设计重点就在于解决“如何设计”的问题。任何一个课时学习的内容，都不是孤立的节点。如果将知识点之间融会贯通，由点到面建立知识的生长序列，就能建立一个更大的概念体系。所以一个学习大单元应该包含大概念统领下的重要概念及次位概念等。学生对大概念的学习是通过大量的、具体概念的学习不断深入的，需要不断促进知识的结构化，从而实现学习过程设计与生物学科核心素养目标的有效对接。

（三）建构知识，生成学科核心素养

学习生物大概念的过程，不仅是知识点的学习，还包含丰富的科学史的学习，这样不仅使学生的生命观念得到发展，还使他们经历科学思维培养、科学探究的过程，逐渐形成正确的科学本质观，树立正确的科学态度，承担相应的社会责任感。所以在学习过程设计中，应当注重核心素养的发展。

（四）设计学历案

1.主题与课时

该大单元的学习主题是“遗传的分子基础”，一共分为9课时。其中“基因在染色体上”“DNA是主要的遗传物质”“DNA的结构”“DNA的复制”及“基因通常是有遗传效应的DNA片段”均为1课时，“基因指导蛋白质的合成”及“基因表达与性状的关系”分别为2课时。

2.学习目标

大单元学习目标确定后，还需要对每一课时的学习设计学习的目标，从而更好地实现核心素养目标。如该大单元的单元目标“应用假说—演绎法分析进行科学探究的基本思路（科学思维、科学探究）”，落实到“基因在染色体上”这一课时，可以具体分解成“尝试用假说—演绎法解释萨顿的假说和摩尔根的果蝇杂交实验”“运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质，提高分析和解决问题的能力”。

3.评价任务

新课标理念强调学业评价促发展，学生在学习过程中是否完成学习目标，是否进行深度学习，要将教学评价作为重要依据。深度学习的评价贯穿于整个深度学习活动过程，不仅是对学习者深度学习能力的评估，也是对深度学习过程及结果的评价，更是对深度学习目标的不断反思和修订。因此，评价任务应该从大单元的学习目标出发，让评价贯穿于学习的全过程，结合学生实际情况来检测学生学科核心素养的发展水平。本单元对应学习目标设计的评价任务包括：第一，完成预习的自我检测;第二，完成资料的阅读和思考;第三，完成任务1，归纳概括各课时知识网络或者思维导图;第四，完成任务2，设计实验思路，设计实验证明RNA是遗传物质等;第五，完成任务3，制作DNA双螺旋模型等。

4.学习过程

教师要根据大单元学习设计重新分配课时，每一课时的学习应该根据大单元设计创设一个真实的情境，然后进行课前预习、课中学习及课后反馈，分步进阶式地建构知识概念，体现真实的学习和评价过程。该大单元学习可以“基因”的发展过程为学习情境贯穿整个大单元学习过程，先设计学习“基因在哪里？”，完成第一课时学习任务，然后吸引学生研究“基因是什么？”，完成第2～6课时的学习，接下来再研究“基因如何起作用？”，完成第7～9课时的学习，按照逻辑认知，从分子水平认识基因的本质，深度学习“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这个大概念。

5.检测与作业

检测与作业有利于学生巩固知识，提高学习效率，包含课前作业、课中和课后的检测练习。该大单元需要根据每一课时设计对应的检测与作业。以“DNA分子的结构”为例，教师在课前可以让学生预习DNA分子结构，说出结构模式图中对应的名称;在课堂学习过程中可以让学生动手画出脱氧核苷酸长链简图，并组装一条脱氧核苷酸长链，然后利用组装好脱氧核苷酸的多核苷酸长链组装DNA双链，进行课中学习评价。教师还可以设计错误的DNA分子片段，让学生在学习了DNA分子的结构后，对此图作出合理的评价。最后可以让学生以本节课构建的模型为基础，探究DNA是如何完成复制，形成两个基本完全相同的DNA分子，以此进行课后探究检测。同时，教师也可以设计对应章节的练习册帮助学生进行课后巩固。

6.学后反思

在学生学习该大单元的知识体系之后，教师可以引导学生分析自己的课堂收获及疑惑，并分享自己的学习经历，获得更多的学习经验及帮助，促进对知识的深层理解和迁移应用，并增加情感投入，不断发展自身的生物学科核心素养。

深度学习无法通过碎片化的学习活动实现，需要进行统筹规划，有序地设计学习过程，大单元教学设计可以为学生深度学习提供一个良好的学习方案，从学生视角设计大单元的学习过程，不断落实学科核心素养。

[参考文献]

[1]崔允漷.如何开展指向学科核心素养的大单元设计[J].北京教育（普教版），2019（2）：11-15.

[2]張浩，吴秀娟，王静.深度学习的目标与评价体系构建[J].中国电化教育，2014（7）：51-55.

[3]徐迅峰，付雷.基于深度学习的高中生物学单元学习目标及评价设计——以“生物的进化”为例[J].生物学教学，2020（8）：12-16.

[4]郭华.如何理解“深度学习”[J].四川师范大学学报（社会科学版），2020（1）：89-95.