基于发展生物学核心素养的单元作业设计

刘清锋

摘 要 单元作业设计是单元教学的延伸和单元评价的重要依据。以“基因的本质”单元为例，依据课程标准、教材内容和学情特点，围绕核心素养，分析单元作业目标的制定，聚焦生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，设计指向教学目标的单元作业内容。通过对基于生物学核心素养的单元作业设计的探索，为教与学提供有效的评价反馈。

关键词 高中生物 核心素养 单元作业设计 基因的本质

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确提出，生物学要着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生学科核心素养。学科核心素养的养成不是一蹴而就的，需要师生经历长期有效的教与学才能实现。单元教学作为培养学科核心素养并促进课堂教学转型的有效模式，迅速引起广大教师关注。其中，单元作业是实现单元教学目标的重要途径，是课堂教学的延伸和单元评价的重要依据，有助于学生巩固知识、提升技能、发展能力和养成素养，也有助于教师诊断、改进教学行为[1]。本文以“基因的本质”单元为例，探索基于发展生物学核心素养的单元作业设计。

一、基于核心素养的单元作业目标

单元作业设计是单元教学的重要组成部分，设计过程起于具体化的单元教学目标，终于与目标相呼应的单元作业内容。它不仅要关注学生对知识点的掌握程度、在真实情景中应用知识解决实际问题的能力，还要关注学生的创新精神、实践能力、情感态度价值观等方面的养成。因此，教师在制定单元作业目标时要围绕单元主题所承载的核心素养展开，使设计的单元作业能够凸显学科核心素养要求的具体目标维度和内容。笔者以“基因的本质”单元作业的课时作业目标为例（见表1），通过分析单元教学目标、单元教学内容和学情特点，在预设的课时教学目标基础上进行单元作业目标的制定，从而保证课标要求、单元教学目标、单元作业目标的一致性。

结构 5.说出DNA的元素组成、基本单位、连接方式、基本骨架、脱氧核苷酸链的方向性，比较不同DNA分子的热稳定性 水平一 6.说明DNA分子的结构特点（稳定性、多样性、特异性）以及这些特点的具体体现 水平二 7.尝试应用DNA分子中碱基互补配对原则进行有关计算 水平二 8.通过建构DNA双螺旋结构模型，理解DNA作为遗传物质所具有的特性，同时学会运用模型与建模解决生物学问题 水平三 9.通过对DNA双螺旋结构模型构建过程科学史的学习，认同交流合作、多学科交叉、科学技术在科学发展中的作用 水平一 DNA的复制 10.说出DNA复制的时间、场所、条件、结果、过程、特点、意义，以及DNA分子能够精确复制的保证 水平一 11.分析证明DNA分子半保留复制方式的实验，阐明运用假说演绎法进行科学探究的基本思路 水平三 水平三 基因通常是有遗传效应的DNA片段 12.分析实例，归纳出基因的概念;说出遗传效应的含义 水平二 13.关注DNA指纹技术的应用，认同科学技术在人类生活中的应用价值 水平二

注：学科核心素养水平划分来自《普通高中生物学课程标准（2017年版）》附录1的说明。

二、指向目标的单元作业内容

各项单元作业目标都应有相应的作业内容来实现，以保证作业内容与作业目标的一致性。单元作业的内容、难度和总量除了符合课程标准和单元教学目标要求外，还要能与单元教学内容相匹配，能符合学情特点，适应每个学生的发展需求[2]。“基因的本质”单元作业按照课时内容和课时作业目标分成5部分，依次为DNA是主要的遗传物质、DNA的结构、DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段和单元检测。作业类型力求多样化，包括预习自测、随堂探讨、达标检测、开放型实践作业。课前的预习自测作为检测性评价，能评价学生的预习情况;课中的随堂探讨作为过程性评价，能评价学生课堂学习情况;课后的达标检测作为检测性评价，能评价教学目标的达成情况;课后的开放型实践作业能作为表现性评价，评价学生综合运用知识解决实际问题的能力。通过作业多样化设计，可以满足不同水平学生的需求。

（一）基于事实理解生物学概念，养成生命观念

生命观念是指对生命现象及其关系特性的抽象解释。学生在基于大量事实的感性认识的基础上，深入理解生物学概念，有助于形成生命观念。因此，在设计单元作业时，教师可以遵循生物学事实—重要概念—核心概念—大概念—生命观念的逻辑顺序，这样设计的作业有助于学生在完成单元作业的过程中逐步理解各概念间层层递进的关系，建立相应的生命观念。笔者以“基因的本质”单元为例构建了具有上述逻辑顺序的单元概念结构，详见表2。

（二）打造学习问题群，提升学生科学思维

问题是思维的载体。精心设计学习问题，可激发学生思维，提升科學思维能力。问题群是围绕某个教学主题设置的一连串有主次关系且相互递进的多个问题。以“基因的本质”单元作业中“随堂探讨”栏目为例（具体的问题群设计详见表3），笔者把每个课时作业都与课堂问题群相匹配，把问题群融入单元作业组，帮助学生在解决问题的过程中发展科学思维。

（三）基于科学史，提高科学探究能力

科学探究是生命科学的重要学科属性，科学史中的经典实验蕴含着丰富的科学探究内涵。“基因的本质”单元教学内容由4部分组成，内容基本按照科学史顺序，讲述人类如何一步步探索遗传物质的化学本质，揭示DNA的结构、复制方式，并最终揭示基因的本质。其中，科学家们前赴后继、合作研究，精心选择实验材料、巧妙设计实验思路、科学选用实验方法、验证结论等，都是单元作业的好素材。本单元作业尝试让学生通过设计实验方案和分析实验结果来体验科学探究历程，训练科学探究能力。如例题2主要考查学生利用单元学习中所学知识分析实验结果的综合能力，特别是科学实验中对实验结果的解释与分析探究能力。

例题2 艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中，起转化作用的是DNA。请利用DNA酶作试剂，选择适当的材料用具，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”，并预期实验结果，得出实验结论。

①设计实验方案：

第一步：从S型细菌中提取DNA;

第二步：制備符合要求的培养基，将其均分为三份，标为A、B、C，分别作如表4的处理;

第三步：_____________________________;

第四步：将接种后的培养装置放在适宜温度下培养一段时间，观察菌落生长情况。

②预期实验结果并得出结论：_______________。

（四）解决真实情境问题，渗透社会责任

新课程高度关注学生学习过程的主动实践探究经历，强调学生能够运用科学知识、观点或方法，探讨或解决现实生活中的问题。基于“基因的本质”单元相关主题的学习，学生应关注基因的本质、结构、作用等生命科学研究前沿，了解科学技术在人类发展过程中的贡献。为了达成这一目标，笔者做了例题3的设计，在单元主题作业的设计中，把与上述相关的基因本质的主题情境贯穿其中。通过单元主题作业的开展，引导学生学以致用，密切关注当今社会的一些热点问题，积极参与讨论如何解决实际问题，并在解决实际问题的过程中提升关键能力，形成正确的价值观。

例题3 本单元的学习主题是基因的本质。基于本单元相关生物学概念的学习，请大家从以下几个方面考虑，任意选择安排本单元的开放型实践作业：

①从了解基因相关理论知识出发，以科学家探索基因本质的科学史为主线，按时间顺序整理成完整的科学史实，并感悟其中蕴含的科学思维和精神，获得自身的启发;

②从了解基因的相关应用出发，用基因的理论知识，解释社会生活中的热点现象，比如人脸识别技术、基因测序在人类遗传病防治中的作用;

③思考如何进行科学技术创新应用，比如新冠肺炎疫情中病毒的分子生物学检测。

活动方式：查找资料、写论文、制作宣传展板、交流汇报。

核心素养理念指导下的单元作业设计已成为高中生物教学的一个重要环节，“基因的本质”单元作业内容需要不仅能巩固知识、提升技能，还能提升学生解决问题的能力，并指向发展学生的学科核心素养。单元作业的设计应在核心素养目标统筹下，保证课程标准、单元教学目标、单元作业目标和作业内容的一致性。如本文的“基因的本质”单元作业设计就是充分考虑不同课时作业内容和要求间的关联，减少反复操练性作业比重，留出时空用于发展高阶思维。单元作业的设计形式应力求多样化，以满足不同水平学生的需求。只有科学合理的单元作业，才能有助于学生进一步巩固知识、提升能力和养成素养，有助于教师诊断、评价自身的教学效果，真正发挥其对教与学的反馈评价作用。

[参 考 文 献]

[1]上海市教育委员会教学研究室.中学生命科学单元教学设计指南[M].北京：人民教育出版社，2018：42-43.

[2]杜秀锦.例谈基于核心素养的高中生物学单元作业设计[J].生物学教学，2019，44（9）：77-79.

（责任编辑：赵晓梅）