基于单元整体设计的“双主线”教学实践

基于单元整体设计的“双主线”教学关注的是事实与事实之间的交联、思维与思维之间的交错、素养与素养之间的交互。事实“双线”强调从事实提炼形成概念，思维“双线”强调运用多种思维方法解决问题，素养“双线”强调学科核心素养的相互渗透。本文以“植物对多种环境信号做出反应”为例，具体阐述基于单元整体设计的“双主线”教学实践案例。

新课程标准提倡以核心素养为宗旨、内容聚焦大概念的理念，为教学改革指明了方向。从传统的关注一堂课的教学转向新课程的教学，不是仅仅换个标签的事。目前教学中存在的主要问题表现在以下几个方面：一是在一节课的教学设计的目标叙写中赫然出现了“培养××核心素养”，核心素养绝非一节课、一下子培养出来的；二是在概念教学中举一个例子就从事实到了概念，下位概念直接到了上位概念，缺少归纳与概括的科学思维，不符合概念生成逻辑。

单元整体设计是解决这些问题的一种重要思路，强调系统和整体的教学设计，以实现发展核心素养和聚焦大概念这样的“大”目标。在单元整体教学实践中，笔者认识到教学主线的设计与设计的整体性密切相关，与“大”目标的达成密切相关，因此提出基于单元整体设计的“双主线”教学。

一、单元整体设计及其教学主线

单元整体设计是介于课程规划和课时教学设计之间的中观层面的教学设计。与孤立的课时教学设计相比，单元整体设计能够解决系统的教学设计与评价问题，实现更“大”的单元目标和单元评价。其价值在于：一是发展核心素养，核心素养是在学习过程中逐渐发展起来的，单元整体设计为核心素养的落实设计安排了更充足的学习空间；二是聚焦概念建构，上位概念是在下位概念的基础上形成的，单元整体设计能够以上位概念作为单元主题，为概念的形成进行整体布局，有利于概念的建构与生成。因此，单元整体教学以“情境—任务—活动—评价”作为基本范式，其教学主线和素养目标的关系如

图1所示。

以上单元整体设计通过真实情境生成教学的核心问题或任务，即构成教学的主线，几个逻辑相关的任务共同指向概念建构乃至观念形成；通过学习活动发展学生的科学思维、科学探究、社会责任等核心素养，几个活动及其相关评价共同指向学科核心素养的落实。

二、基于单元整体设计的“双主线”教学及其内涵

为了达成单元整体设计的多重目标，教师需要关注的“主线”也不是单一的。教学是技术，更是艺术，如同小说埋下明暗多条叙事主线，教学也需要“双主线”甚至“多主线”交织的精彩。笔者认为，“双主线”教学包括事实“双线”、思维“双线”、 素养“双线”三个层次，彼此交织在一起。

（一）事实“双线”

概念是在事实的基础上形成的，概念形成是对事实的共性或本质特征的提炼。因此，概念的学习过程需要事实的积累和归纳与概括的思维过程。以一个事实创设为情境贯穿全课的教学，有利于使主线清晰、逻辑严密，但是在概念的形成上，事实积累的基础可能会是不足的。

事实“双线”强调的是从事实提炼形成概念，给予概念更丰富的事实基础，通过从事实与事实之间的交联提炼出共性而形成概念。这与教学主线清晰并不矛盾，可以有主线与副线之分，有详略的分配。

（二）思维“双线”

科学思维有多种不同的方法，如归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等。教学目标中往往明确要培养某一种思维方法，但是在解决实际问题和科学探究的过程中，常常交错运用多种思维方法，一会儿推理、一会儿概括，一边建模、一边批判。

思维“双线”强调的是运用多种思维方法，在真实情境中去关注问题和解决问题，不必将多种思维方法割裂开。最关键的科学思维不是一个个的思维方法，而是解决问题的能力与思维习惯。

（三）素养“双线”

不同学科各有数个学科核心素养，如生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。学科核心素养之间是相互作用的，在形成生命观念的过程中需要科学思维能力的支持，需要科学探究的方法过程，又都可以源自社会责任、应用到社会责任中去。

素养“双线”强调的是培养学科核心素养时，学科核心素养之间是相互渗透、共同发展的。“双主线”教学是相对于单一主线的教学而言的，认为事实“双线”更有利于概念的形成，思维“双线”更有利于能力的提升，素养“双线”更有利于综合能力的发展，其逻辑关系如图2所示。

因此，“双主线”教学关注的是事实与事实之间的交联、思维与思维之间的交错、素养与素养之间的交互。

三、“双主线”教学的实践案例

以浙科版生物教科书选择性必修1第五章第三节“植物对多种环境信号做出反应”为例，笔者梳理了本节教学的概念层级关系，以及学科核心素养的关系，如图3所示。

（一）单元整体设计聚焦的问题

1.概念建构。

本节是第五章《植物生命活动的调节》最后一节，课程标准的内容要求是“概述其他因素参与植物生命活动的调节，如光、重力和温度等”。光、重力和温度等是事实举例而不是概念内涵，因此学习的重点不在于光周期现象、向重力性、春化作用的原理，而是通过这些生物学事实来帮助学生建构上述的次位概念，是通过为学生提供这些生物学事实来促进概念的自主生成。学生进一步联系已有的向光性的共性特点，得出生命活动调节模型，进而生成植物激素调节概念，即本章的重要概念。

本节也是选择性必修1《稳态与调节》模块的最后一节，再联系比较动植物生命活动的调节，学生认识到它们的差异，更认识到它们的共性，从而站在整个模块的角度深度理解何为调节、何为稳态。稳态与调节即本模块的大概念，也是生命观念的形成基础。

2.科学探究。

本节知识，如向重力性或者光周期现象，是通过一系列的实验及严谨的科学探究过程总结出来的，因此利用生物学事实建构概念的过程有利于发展学生的科学探究素养。科学探究既是本章也是本模块特别凸显的核心素养，如本章的第1节中，生长素的发现过程就集中体现了科学探究素养的培养。因此从单元整体设计角度来看，本节的教学再次聚焦科学探究，既是一个学习过程，也是对单元学习的评价。为了评价科学探究的水平三或水平四的深度学习，教师需要引导学生在复杂情境下开展科学探究。

（二）事实“双线”

通过向重力性、光周期现象、春化作用和向光性的原理，概括出植物的激素调节。在本节的学习中，笔者从根的向重力性现象的生物学事实出发，通过科学探究得出其原理模型成为教学的事实“主线”，也承载了更多科学探究的过程和评价，辅以材料简述光周期现象、春化作用及其原理成为教学的事实“副线”，再加上已学的向光性原理，共同支撑上位的重要概念“植物生命活动受到多种因素的调节，其中最重要的是植物激素的调节”，如图4所示。

（三）思维“双线”

在根的向重力性原理的科学探究过程中，通过六个逻辑相连的学习活动，得出向重力性的原理模型：第一，受生长素的发现、探究向光性原理的科学史的启发，学生提出研究根的向重力性的问题：哪个部位感知重力？真的出现生长素分布不均吗？重力如何引起生长素分布不均？第二，探究根感知重力的部位，学生做出假设，并设计实验的对照思路。第三，探究根尖生长素是否分布不均，学习温特的实验方法设计实验，并分析其可行性。第四，探究根尖生长素是否分布不均，有人将DR5（一种IAA敏感型启动子）和GFP基因（绿色荧光蛋白基因）连接后导入植物细胞，并培养成植株，分别观察正常生长和横向放置的根尖部位的荧光分布，学生预测实验结果，然后提供相关科学研究成果照片。第五，思考横放的根冠细胞中，重力会不会直接作用于生长素使之向下沉？学生分析否定后，引出科学家观察到的平衡石（淀粉体）。第六，读图分析Haberland-Nemee的平衡石假说的图示（如图5所示），学生综述根的向重力性原理。

上述学习活动中依次或者交错运用的科学思维主要有：向重力性与向光性研究思路的类比推理；做出假设和实验设计的假设推理；分析实验的可行性、思考重力直接作用于生长素的批判性思维；得出向重力性原理的模型与建模等。将多种科学思维交错运用、综合运用的思维方式才是解决真实问题的思维。

（四）素养“双线”

1.科学探究与科学思维。

上述得出向重力性原理模型的科学探究过程与多种科学思维交互在一起，科学探究运用科学思维，科学思维推进科学探究。几个学习活动涵盖了科学探究的一些主要内容，包括提出问题、做出假设、对照设计、实验评价、预测结果、总结综述等。

另外需要指出的是，平衡石假说仍是假说，虽然有一些证据支持，但是仍有尚未解决的问题，如内质网释放Ca2+的机制不清楚、钙泵的作用不明确等。上文向学生展示了新兴学科——重力植物生理学在当代空间生命科学中具有举足轻重的地位，肩负阐明地球重力在生物进化进程中的作用和在不同重力环境中发展植物栽培技术的双重任务，旨在激发学生继续探究的欲望和感悟科学探究永无止境的科学精神。

2.生命观念与科学思维。

生命观念是在理解生物学概念的基础上形成的，而概念主要是通过归纳与概括的科学思维提炼的。如图4所呈现的，学生通过概括向重力性、光周期现象、春化作用和向光性的原理模型，得出生命活动调节的模型，即从次位概念概括出重要概念。此时再来理解其中的“信息分子”，其作用是从感知部位到反应部位传递信息，其需求量不大，为了保证信息的准确传递，该物质作用后要及时灭活或回收处理。学生深入理解植物中具有这样生理功能和特点的“信息分子”就是植物激素，有生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯等已经学过的，还有成花素、春化素等尚未确认的。

进一步概括形成更上位的概念，需要学生进一步讨论：动物的神经调节、体液调节和免疫调节是否符合这个植物激素的调节模型？其感受部位、信息分子、反应部位分别是什么？所有这些调节的目的是什么、意义是什么？通过对问题链的思考，学生再次运用归纳与概括的科学思维，综合比较各种调节，形成“通过调节机制保持稳态，保障生命活动的正常进行”的大概念，也就是生命观念中的稳态与平衡观。

四、结语

基于单元整体设计的“双主线”教学是一种教学理念和策略的实践尝试，其价值表现在以下两个方面：一是提倡在单元整体教学设计中，注重基于生物学事实的真实情境的创设，凸显核心素养目标的设计；二是深入关注事实与事实、思维与思维、素养与素养之间的关系，在理清这些关系的基础上，通过这些关系来丰富课堂教学，更好地实现科学概念建构、落实学科核心素养，符合生物学课程标准的以核心素养为宗旨、内容聚焦大概念的基本理念，值得深入研究和实践探索。