基于生物学科核心素养的单元整体教学活动

◎ 海南省海口市琼山中学 王 芸

单元整体教学是介于课程规划与课时教学设计之间的中观层面的教学设计，注重单元内知识的整体性、结构性、进阶性和生成性，实施统一的教学目标、教学过程和教学评价，以优化教学效果、提高学生生物学学科核心素养为目标的整体性教学方式。

一、单元整体教学的实施途径

1.厘清单元概念，规划学习目标。构建一个结构化的教学单元，首先要从重要概念出发，厘清其包含的次位概念之间的逻辑结构关系；其次，对学生的认知水平进行摸排，确定单元教学的重难点；最后，分析单元中所承载的核心素养要素，围绕核心素养规划契合学生思维逻辑的单元学习目标。

2.融合真实情境，开发单元任务。教师可根据单元内容及单元目标设计有真实情境的任务群，将该单元重要概念和所侧重发展的核心素养嵌入到任务群中。而任务群以“核心任务—子任务—小任务”的模式展开，核心任务基于单元情境提出，能串联单元大部分的课时，子任务是结合次位概念对核心任务的分解，是每个课时教学的关键内容，而小任务是课堂教学中学生活动的具体内容。通过一个个小任务的解决，学生能顺利习得次位概念，最后再借助概念图的任务，由学生自主构建单元概念体系，自然地形成生物学重要概念。

3.重视活动过程，实施单元评价。单元学习的评价是单元教学实施是否有效的判断依据。在整个单元的评价过程中要对知识目标及核心素养目标进行评价，并建立二者之间的联系。通过灵活多变的评价手段，充分发挥评价的导向和激励作用，实现“教—学—评”一体化，落实核心素养。

二、教学实例—单元整体教学活动设计

1.新课教学一——“基因的本质”。高中生物学必修2“基因的本质”中的知识，聚焦于概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传”，在这个大概念的引领下，教师可以对相关内容进行总体的设计。

步骤一：通过大概念引领，确定单元目标。

具体内容为“遗传信息控制生物性状，并代代相传”。在这个大概念下，单元的教学目标可确定为：概述遗传信息是什么，遗传信息如何代代相传。

步骤二：确定课时教学内容。

第1课时：DNA是主要的遗传物质。

第2课时：DNA的结构。

第3课时：基因通常是有遗传效应的DNA片段，碱基对的排列顺序蕴含着遗传信息。

第4课时：DNA的复制。

步骤三：设计教学过程。

任务1:在格里菲斯的实验基础上设计实验，证明肺炎链球菌的遗传物质是DNA，不是蛋白质。

任务2：采用同位素标记法及离心技术，应用假说演绎法，证明DNA是噬菌体的遗传物质。

任务3：设计实验证明RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。

任务4：利用老师提供的材料，小组合作制作DNA的双螺旋结构模型。

任务5：根据教材资料，分析基因与DNA的关系，说明遗传信息是什么。

任务6：采用同位素标记法以及密度梯度离心法，利用假说演绎法，用图示证明DNA通过半保留复制方式。

任务7：利用DNA双螺旋结构模型，模拟DNA复制过程，说明生物将遗传信息准确传递给子代的原因。

在这一单元设计中，将原教材中的第3节内容“DNA的复制”调整到第4节“基因通常是有遗传效应的DNA片段”之后，这样可以更好地让学生聚焦于“遗传信息是什么，并如何代代相传”的大概念。教学中通过一系列任务，能让学生深刻理解相关概念，从而达到单元教学的目的。

2.新课教学二——“细胞各部分结构既分工又合作（如图1）”。本单元的教学目标为：（1）基于事实和科学史实验分析，提出假说、论证观点，构建细胞膜的流动镶嵌模型、细胞核的物理模型，认识到细胞的结构与功能相一致。（2）通过实验观察和科学史实验分析，体会细胞内具有多个相对独立的结构，论证细胞器之间既有分工又有合作，认同细胞是一个生命系统。（3）以系统的观点阐明细胞各个部分既分工又合作,共同执行细胞的各项生命活动，形成系统观。

图1 “细胞各部分结构既分工又合作”单元内容结构

本单元以胰岛细胞分泌胰岛素为情境，贯穿单元教学过程。提出单元问题：“胰岛细胞中相对独立的各部分结构是如何相互联系、协调一致，完成胰岛素的合成和分泌等各项生命活动的？”在单元目标、大概念统摄下，整体设计课时任务。

第1课时：观察黑藻（细胞质流动）、水绵细胞、番茄果肉、口腔上皮细胞。

解决问题：①如何让细胞质流动加快？②植物细胞都含有叶绿体、液泡吗？③叶绿体的功能是什么？推测番茄果肉细胞液泡中含哪些物质？④总结液泡的功能是什么？

教学评价：画出黑藻细胞、水绵细胞的结构模式图。

第2课时：基于事实和经典实验分析细胞膜的功能和结构。

解决问题：为什么体外培养的胰岛细胞死亡后可以被台盼蓝染色，而活着的细胞无法被台盼蓝染色？

教学评价：总结胰岛细胞吸收和排出的物质，构建流动镶嵌模型。

第3、4课时：基于实验分析细胞器之间的分工合作。

解决问题：胰岛素是蛋白质，胰岛细胞分泌胰岛素需要哪些细胞器的参与？

教学评价：完成细胞器模型和功能的连线，构建胰岛素合成和分泌的概念模型。

第5课时：基于实验，论证细胞核功能，构建细胞核的结构。

解决问题：胰岛细胞的细胞核在胰岛素合成和分泌的过程中起什么作用？

教学评价：制作细胞核的物理模型，并用物理模型解释事实。

3.一轮复习课——“体液调节”。在一轮复习课中，教师对生物学选择性必修1“稳态与调节”模块中第三章“体液调节”进行了单元整体教学活动设计。整个教学过程通过真实情境（马拉松比赛），引导学生分析生活现象、解决现实问题，提高学生的科学探究能力；通过问题引领，引导学生建立体温调节、血糖调节、水和无机盐平衡的调节等模型，促进科学思维的发展。

教学情境1：马拉松是一项极其考验运动员意志的比赛，历时2小时以上，运动员每小时至少要消耗300g糖类。马拉松跑步过程中血糖的含量会大幅度下降吗？机体是如何调节的？

复习内容：

1.血糖的来源和去路；

2.血糖浓度降低时的调节过程。

教学情境2：马拉松赛事中会设置补给点，提供运动饮料。一般运动饮料中水分含量在90%左右，糖分含量8～12%。饮用运动饮料后，血糖会如何变化？机体是如何调节的？

复习内容：

1.胰岛素的发现；

2.血糖浓度升高时的调节过程；

3.通过血糖调节总结激素调节的特点。

教学情境3：长时间不运动而饮用运动饮料，可能会患有糖尿病。请解释糖尿病患者“多饮、多尿、多食”的原因。

复习内容：糖尿病相关知识。

教学情境4：马拉松比赛使用一定的呼吸技巧，体液中的化学物质也会调节呼吸运动。

复习内容：CO2对呼吸运动的调节。

教学情境5：马拉松比赛途中都有喷淋装置，将热量带走，协助人体维持体温。在马拉松比赛中，人如何维持体温的相对恒定？

复习内容：

1.生理性调节和行为性调节维持体温相对恒定；

2.炎热环境或剧烈运动时体温调节过程；

3.寒冷环境中体温调节过程。

教学情境6：马拉松比赛过程中会大量排汗，汗液不仅会带走大量水分，还会带走大量无机盐，引起人体渗透压的变化。人体是如何维持渗透压的相对稳定的？马拉松过程中应如何通过行为性调节维持渗透压相对恒定？

复习内容：

1.剧烈运动排出大量水分和无机盐后，渗透压调节的过程；

2.总结体液调节和神经调节的关系。

通过情境贯穿式单元复习教学，引导学生理解每个活动都需要多种激素、多个系统、多个调节过程的协调合作，体温调节、血糖调节、水和无机盐平衡的调节之间是有联系的，并不是孤立发挥作用的，从而建构“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”这一大概念。

4.二轮复习课——“走进新冠病毒”。在二轮复习过程中，教师选择学生正在经历的新冠肺炎作为素材情境，为本单元创设具体的问题情境。新冠病毒的结构和功能是怎样的？它是如何侵染人的？人是如何通过免疫调节来抵御新冠病毒的？我们应如何去预防、诊断和治疗新冠肺炎？教师在解决实际问题的过程中，落实细胞的结构和功能、免疫学原理、基因工程等知识，提高学生的学习能力，培养学生的生物学学科核心素养。该大单元整体教学活动的具体设计如下。

专题一：认识新冠病毒。

学习目标：

1.通过比较不同病毒的结构，认识新冠病毒的结构特点；

2.通过比较不同病毒侵染细胞的方式，辨别不同生物的遗传与代谢特点；

3.通过对病毒增殖过程中物质、能量利用的分析，比较不同病毒的增殖过程；

4.通过对病毒变异的分析，阐述新冠肺炎治疗的难题。

核心问题：

1.新冠病毒的结构；

2.新冠病毒侵染细胞的方式；

3.新冠病毒的代谢增殖过程；

4.新冠病毒的变异。

学习活动：

1.比较不同病毒的结构，归纳病毒的基本物质组成和结构特点；

2.简述病毒侵染宿主细胞的方式；

3.分析不同类型的病毒遗传信息复制和表达的过程；

4.结合病毒的增殖过程，分析各细胞结构的分工合作。

专题二：免疫应答与稳态维持。

学习目标：

1.基于对免疫系统的成分及相互作用、相互配合，共同完成免疫功能的认知；

2.基于人体三大系统相互协调配合维持稳态的过程的认知，从系统和信息的视角，建立稳态与平衡观。

核心问题：

1.梳理针对新冠病毒的免疫过程；

2.说明在抵御病毒感染过程中，神经系统、内分泌系统、免疫系统在维持稳态中的相互作用。

学习活动：

1.构建人体抵御新冠病毒免疫过程的模型（包括非特异性免疫和特异性免疫)；

2.通过资料分析在抵御病毒感染过程中，人体神经系统、内分泌系统、免疫系统在维持稳态中的相互作用。

专题三：人工预防。

学习目标：

1.通过过观察、分析、比较等方式处理信息，并得出结论；

2.能用文字的方式正确表达，解释mRNA疫苗作用的机理；

3.以灭活疫苗的制备流程为线索，引导学生进行科学探究实验的设计；

4.通过全球疫苗产能及获批情况，认识到我国在疫苗生产中的优势，培养学生的民族自信心和自豪感。

核心问题：

1.疫苗的种类及其作用；

2.疫苗的制备；

3.疫苗的安全性、有效性检测。

学习活动：

1.依据图表分析实验结果，得出实验结论；

2.描述mRNA疫苗的作用机理；

3.说明获得大量动物细胞的基本技术流程；

4.设计实验证明病毒是否已经全部被灭活；

5.请说明制备该重组新病毒载体疫苗的基本流程。

总之，单元整体教学从学生认知规律出发，帮助学生在活动认知中构建核心概念和知识体系，从而更好地落实新课标理念，发展和提升学生的生物学学科核心素养。