基于核心素养的高中生物单元教学设计—以“生物的变异”为例

虞银江

（浙江省萧山中学 浙江杭州 311201）

1 单元教学分析

生物变异与良种培育、人类健康以及生物进化的关系非常密切。生物产生变异的原因包括基因突变、基因重组和染色体畸变。这些变异都是由于遗传物质的结构和组成发生改变，从而导致生物体性状改变,甚至死亡。学习这些内容能扩充学生对于遗传的认识，帮助学生进一步建立结构与功能相适应的观点。可遗传变异是生物进化的原材料，基于可遗传变异的生存与繁殖优势解释了生物进化的机理和对环境的适应性，是学生理解进化本质的基础。学生通过解决选育良种的实际问题、探讨人类遗传病的检测和预防，能提升科学探究能力、培养科学思维习惯、树立社会责任意识。

通过前面几个单元的学习，学生已经了解了在减数分裂过程中染色体通过配子传递给子代，基因伴随染色体进行传递，初步形成了分子水平的结构与功能观；能够说出遗传信息编码在DNA上，DNA可以通过复制传递遗传信息，通过表达控制蛋白质合成即控制性状，具备初步的信息观，为本单元学习目标的完成奠定了良好的基础。学生在应用本单元知识解决问题时，可进一步深化理解这些知识，从辩证的角度体会遗传过程中不变的规律和变化的现象。

2 单元概念结构

本单元聚焦《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》）中的重要概念“由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的”，该重要概念由4个次位概念形成，支撑大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的建构，支持大概念“生物的多样性和适应性是进化的结果”的学习。这些概念之间的关系如图1所示。

3 单元教学目标

本单元要解决的核心问题为：①为什么生物在遗传过程中存在变异现象？②如何利用有利变异、减少不利变异？为解决上述问题，本单元划分为5课时，分别为：基因突变可能引起性状改变（1课时）、基因重组使子代出现变异（1课时）、染色体畸变可能引起性状改变（1课时）、变异可应用于育种（1课时）、人类遗传病是可以检测和预防的（1课时），每课时侧重不同的核心素养维度。单元教学目标和课时主要教学目标见表1。

表1 单元和课时教学目标

4 单元教学思路

4.1 单元情境与单元问题

单元情境的选择既要考虑真实性，也要关注情境是否能激发学生提出指向概念的核心问题。寻找学生生活中因可遗传变异而产生异常性状的素材，是探索的方向。番茄是生活中常见的蔬菜，在育种方面有大量成果，育种涉及的基因突变、基因重组等可遗传变异与本单元知识内容的契合度较好，可作为主情境统领单元学习。人类遗传病也是由于遗传物质异常而导致个体患病，与学生的生活联系紧密，作为单元情境，有助于学生深入理解“优良后代”的含义。单元核心问题是抽象、脱离情境的，将合适的单元情境与单元核心问题有机整合，才能产生具体的单元问题，有效串联各课时教学（图2）。因此，单元问题可设定为：（1）培育形色各不相同的番茄品种背后的生物学原理是什么？（指向核心问题①）

图2 单元情境与课时教学的关系图

（2）如何根据不同要求和目的选择合适的育种方式？如何根据人类遗传病的发病原理进行检测和预防？（指向核心问题②）。学生学习的过程就是解决单元问题的过程，因此也强化了迁移运用知识的能力。

4.2 核心任务与评价

本单元采用“分—总”的单元架构，前三课时的主线是探索不同的可遗传变异类型，各课时之间为平行关系。在完成分课时的学习后，学生将要综合运用本单元概念和遗传的基本规律解决“培育优良后代”的问题，这是本单元的核心任务。该任务包括培育优良动植物品种或给婚配双方提供生育建议，实质上是设计遗传实验方案并预测结果。

大单元教学的评价要充分考虑合理性、全面性与有效性，改变“只重结果、不重过程”的单一评价体系，积极引入表现性评价。与传统纸笔测试主要关注答案对与错不同，表现性评价强调尽量在合乎真实的情境中运用评分规则对学生完成复杂任务的过程表现或结果做出判断。笔者根据《课程标准》中科学探究素养水平划分表，梳理设计实验方案能力不同水平层次的要点后形成水平描述，再细化各水平的表现细则，编制“设计遗传实验方案”的整体评价量表（表2）。师生利用整体评价量表，对学生完成任务的整个过程表现或对结果质量的整体情况进行评价，根据表现的不同水平给出一个总分。

表2 设计遗传实验方案的整体评价量表

4.3 教学环节

基于“教—学—评”一体化的设计原则，利用逆向设计教学思路，围绕“情境—问题—任务—活动—评价”的学习主线设计单元“学习图谱”，有助于学生明确单元各课时之间的逻辑关系、具体课时的学习目标和内容。围绕单元情境提炼的课时子情境是学习的起点，学生提出子问题并开展一系列探索活动，在锻炼科学思维和探究能力的同时，理解知识、建构概念、树立责任意识。教师再利用多种评价方式和评价工具诊断学习结果，特别是对学生高阶思维能力的评价，促进深度学习的发生。本单元的各课时教学环节见表3。

表3 课时教学环节

5 单元教学设计的反思

单元教学设计以单元整体为出发点，系统设计教学活动，能有效改善常规教学中章节内容割裂的现状，促进学生学科核心素养的全面发展。教师合理创设单元教学情境，以单元情境中提炼的问题为教学出发点，学生在完成任务、解决单元问题的过程中达成学习目标，落实“在做事情中学会知识”的理念。同时，教师利用表现性量表开展多元评价，改变“只重结果、不重过程”的单一评价思维，有效激发学生课堂学习的积极性、提升评价对学业的指引和促进作用。