例谈单元作业设计四原则

安徽 程 鑫 张 曼

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)明确提出，生物学教学要以学科核心素养为宗旨，着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，充分体现学科特点和育人价值。然而学科核心素养的形成并非一蹴而就的，是师生在长期的教与学中逐步培养起来的。大单元教学的提出为培养学科核心素养的落地提供了新的解决方案，单元作业是大单元教学的关键组成部分。单元作业是教师以单元为基本单位，依据一定的学习目的，选择重组、改编、完善或者自主开发等多种方式形成的作业。在生物学单元作业设计的具体实践过程中，教师可遵循以下原则。

一、提高站位，提升作业的整体性

新教材立意高、理论新、体系严密。在设计单元作业时，教师要结合《课程标准》与教材，系统把握单元知识内容，注重知识之间的逻辑性和联系性，综合单元目标、单元教学、单元作业与单元评价之间的内在联系，进行单元整体规划，确定单元作业目标，要关注单元作业的设计是否有助于巩固、反馈、拓展教学内容，是否有助于对学生本单元学习情况进行综合评价，是否有助于提升学生的学科核心素养等，充分发挥作业与教学、评价的协同作用。目标确定后，根据课时设定情况，将单元作业合理统筹、分配到各个课时中，确保课时作业的设计要为整个单元作业目标服务。如果某一单元作业目标需在多个课时中有所体现，则还要考虑这一目标在不同课时的递进性，即在设计时要注意随着课时的不断推进，通过分析和进一步优化题目使不同课时作业的难度比例有一定程度的改变，让学生的思维有上升的空间。

例如在“光合作用”的单元教学中，教师可结合单元目标，立足整体，对单元作业进行如下规划：

大单元作业目标课时作业任务作业成果素养目标学生能够从物质与能量视角探索光合作用,阐明光合作用中物质与能量的变化及对细胞生命活动的意义;能利用光合作用和呼吸作用的原理解释生命现象,并解决实际问题;学会设计并操作实验、指导生产生活、加强社会责任感课时1:选择题、填空题(略)智慧课堂答题报告生命观念课时2:“绿叶中色素的提取和分离”实验,撰写实验日志实验日志科学探究课时3:搜集、整理光合作用的探究历程及研究现状(含人工合成淀粉的报道)新闻抄报、情境化改编试题生命观念、科学思维、社会责任课时4:探究铁皮石斛CO2吸收速率的日变化,设计探究方案探究方案科学思维、社会责任课时5:对本单元核心概念进行梳理绘制思维导图科学思维总结性成果研究温室大棚各因素调控方案以提高产量并探究其原理,撰写学科小论文学科小论文科学思维、科学探究

综观本单元作业的整体设计，从生物学现象到科学探究，从微观的生化反应过程到宏观的实验探究和影响因素，再回到光合作用在生活和科研中的应用，教师通过作业设计考查学生所学知识，从光合作用的现象到本质再到应用，引导学生探讨、阐释生命现象及规律，实现了生物学大概念的建构进阶以及学科核心素养的提升进阶。

二、设计科学，提升作业的多样性

目前的作业设计多是碎片化的知识与能力测试，常以选择题、填空题等方式呈现，通常无法较好地检测学生的学科核心素养发展水平。在设计单元作业时教师除了要设计好基础性作业，还要积极探索多样态单元作业，探索注重实践性、跨学科、长周期等能发展能力和提升素养的综合类创新性作业的设计，进而提高作业设计的质量。在具体实践中，教师不仅要设计常规的选择题、填空题用以巩固基础知识，还要将实际生活、社会热点问题、科技发展、生物科学史、日常观念和科学概念的矛盾等素材和教材知识点相融合，设计实验操作类、专题研究类、思维导图类和实践日志类等不同类型的作业。这些类型的题目大多需要学生深入思考，勇敢表达，有助于学生知识和技能的迁移，能提升学生科学研究能力，可多方面检测学生学科核心素养的发展水平，也可以在解决实际问题中提升学生的关键能力。

以实验操作类题目为例，生物学是实验学科，生物实验的开展需要学生具备一定的基础知识，而对结果的分析又会进一步增强学生对实验的认知。笔者在“光合作用”的单元教学中，设计单元作业——“绿叶中色素的提取和分离”实验，尝试安排学生利用物理学等跨学科知识解释不同实验现象，撰写实验日志，并完成相关作业。

【例1】在“绿叶中色素的提取和分离”的实验过程中，我们发现不同小组在进行实验操作后，得到了不同的实验现象，请你回答以下问题：

(1)有两组同学A、B为探究菠菜的不同叶片叶绿体色素含量的区别，选择了新鲜菠菜的“嫩黄叶”和“绿叶”。实验后层析结果如图1所示。

图1

你认为“绿叶组”“嫩黄叶组”分别是哪条滤纸？说出你的判断依据。

(2)在观察色素提取效果的实验现象时，同学甲发现在不同角度下，色素滤液呈现暗红色，请你查阅相关资料，尝试撰写小论文对该现象作出解释。

实验过程中的不同操作和不同材料均可能引起实验结果的差异化，学生在完成实验的过程中，不仅要运用基本的生物学知识和技能，还要运用演绎、推理、分析等科学思维，也培养了其自身的科学探究能力。

三、统筹兼顾，提升作业的层次性

首先，统筹单元作业与课时作业，要突出不同课时作业的递进性。教师要在单元作业目标的引领下统筹、思考单元内不同课时作业的内容，关注不同课时作业内容间的逻辑关系，确保作业的设计要为整个单元目标服务的同时，还要增强作业的针对性、关联性和递进性，要科学、合理地编排不同难度试题的比重，设问的层次渐进性,保持由易到难的梯度,减少简单的重复性作业，增加有助于引导学生深度思考作业的比重，从而促进学生深度发展，提升其学科核心素养发展水平。在形成初步的单元作业后，还需要对其进行进一步的质量分析，对单元作业进一步优化和改善，形成最终的单元作业，多方面检测学生的学科核心素养水平。

其次，要兼顾不同层级的学生，关注学生的主体差异性。教师应该承认学生存在发展不平衡的现状，不同学生的认知理解存在差异，因此单元作业设计要做到科学合理，就要符合不同层次学生的认知特点，满足不同水平学生的需求，关注学科核心素养的区分度。教师在设计单元作业时可以通过创设结构化情境循序渐进地设置问题群，由易到难，既符合低层次学生的认知状况，也便于高层次学生理解各概念间层层递进的关系，实现学科关键能力的螺旋式上升。

例如在“光合作用”单元教学中，为了让不同层次的学生更好地理解“细胞的生存需要能量”这一大概念，理解《课程标准》要求“说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能”，教师在设计单元作业时，可选择例2。

【例2】夏季，在CO2浓度相同、光照不同的条件下，科研组对甘蓝的光合速率日变化研究的结果如图2所示。请回答问题：

图2

(1)光合作用中光反应为暗反应提供________和________，从而在________中将CO2转化为淀粉等有机物。

(2)与曲线Ⅰ相比，曲线Ⅱ出现“午休现象”的原因是中午光照较强、________等环境因素导致叶片________，进而影响了光合作用的________阶段，从而使光合速率下降。

(3)请你比较曲线Ⅰ、曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的特点，推测还有哪些环境因素可以影响植物的光合作用速率，说出你的判断依据，并说明如何在生活中合理利用所学知识种植农作物。

例2既关注检测一般学生对于基本知识的掌握情况，也能让高层次学生在完成作业的过程中不断发现问题，使得不同层次的学生都能在解决问题的过程中加深对核心概念的理解。

四、联系生活，提升作业的真实性

研究高考生物学命题规律不难发现，大多数题目会融入真实情境，以此来检测学生是否能够把生物学概念运用到真实生活情境之中，检测学生学科核心素养的落实情况。因此，在素养立意下的单元作业设计中，教师可以尝试根据《课程标准》要求将作业设计与真实生活接轨，将生物学概念与生活情境结合起来设计单元作业，提升作业的真实性，引导学生从生物学的维度观察生活情境，探索知识的深层含义，并以此来检验学生利用所学知识分析、解释、解决生活实际问题的能力，引导学生积极承担社会责任。由于情境的构建是结构化的过程，不同学习能力的学生可以在既有情境的基础上不断拓展、充实结构，这也有利于实现学习的可持续性。只有这样的作业设计才具有生命力，才能提升学生的学科核心素养。

例如笔者的家乡安徽亳州是全国重要的中药材生产基地，很多学生家中都有种植中药材的经验，因此学生们对于中药材种植有一些简单了解。在“光合作用”单元教学中，教师可以结合中药材里的铁皮石斛，设计本单元的单元作业，让学生观察铁皮石斛CO2吸收速率的日变化，尝试设计适当的探究方案。

【例3】分析铁皮石斛CO2吸收速率的日变化(图3)，设计探究方案，尝试对其变化作出解释。

图3

又如2021年9月24日马延及其团队在《Science》杂志上发表文章指出，在实验室中首次实现从CO2到淀粉分子的全合成。在作业设计时，教师将最新的科学前沿成果与教学内容相契合，改编试题如下。

【例4】2021年9月《Science》刊登中科院的最新突破，天津工业生物所联合中科院大连化学物理研究所的研究者，设计了一条利用二氧化碳和电解产生的氢气合成淀粉的人工路线(图4)。整个系统中，通过光伏发电将太阳能转化为电能获取能量，然后用电能电解水得到氢气，如模块一所示。H2和CO2在催化剂的作用下合成淀粉，如模块二所示。

图4

(1)绿色植物光合作用的场所是________________，它内部巨大的膜结构上，分布着与光合作用有关的___________________。

(2)模块二中的①②步骤，模拟的是光合作用的________过程。结合光合作用过程，模块二中③和④步骤要顺利完成,需要提供的条件有___________________。

(3)请你根据人工合成淀粉的过程和原理，列举其几点重要意义：___________________。

选择与生物学概念密切联系的生活实例作为单元作业设计的载体，设置一些指向社会责任的问题，学生通过对文献的阅读，既能对学科知识有更深层次的理解，又可以更好地了解科学家进行科学研究的真实过程，对学生的科学方法、科学态度和科学精神的培育起到非常重要的作用。

“三新”背景下，基于生物学学科核心素养下的单元作业设计备受一线教师的关注。设计和实施单元作业有助于增强同一单元内不同课时作业之间的结构性和递进性，改变以往作业单调、重复现象，提升作业设计整体质量，对于学生学科核心素养的落实具有重要作用，也有助于教师站在更高层次组织教学，提升教学针对性。一线教师可以尝试结合《课程标准》，把大单元理念融合到作业设计中，组织学生完成系列单元作业，并通过教师点评、小组评价、学生自评等方式对完成作业的过程和结果进行评价与反思，不断提升作业的育人功能。