以大项目开展高中生物学大单元教学的实践

摘 要：以“大项目”开展高中生物学大单元教学发展学生的学科核心素养，在当前课程改革背景下必要且可行。在实际教学中，高中化学教师可通过选取适合开展大项目的单元主题统整教学内容，提出大项目的驱动问题或任务串联教学内容，设定大项目的单元教学目标聚焦核心素养，创设大项目的真实情境设计实践活动，设计大项目的多元评价监测学习效果，以有效开展高中生物学大单元教学。

关键词：项目式学习；大单元教学；基因工程

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）29-0135-05

培养学生学科核心素养是课程改革的目标，而开展大单元教学是实现学科核心素养培养目标的关键途径。大单元教学的核心包括大观念、大任务、大项目和大问题等要素，其中大项目特别强调采用项目式学习方法，以学生的探究活动为推动力，构建起以项目为中心的学习进阶路径［1］。通过实施以大项目为核心的高中生物学大单元教学，可以有效解决目前高中生物学教学过于侧重知识点讲解、学生难以形成系统性知识结构、教学内容与实际生活脱节，以及忽视科学思维和社会责任培养等问题。

生物学作为与日常生活紧密关连的学科，具有开展项目式学习的独特优势。项目式学习通过将学科知识整合成单元，并将其融入具有真实性、挑战性和创新性的项目任务中，使学生通过协作学习来完成这些任务。借助项目任务进行探究，学生能够掌握相关知识并形成科学的思维方式，将生物知识运用于实际操作，有助于培养学生的实践技能和创新精神。此外，学生在与他人合作交流的过程中，能够增强团队合作、沟通、表达等能力，发展批判性思维等。由此可见，采用大项目的方式开展大单元教学是可行且必要的。然而，部分教师并未意识到这一点，更不清楚如何进行相应的教学设计，落实相关教学活动。为此，笔者以“转基因产品方案设计”为例，提出教学设计和开展教学的具体对策。

一、选取适合开展大项目教学的单元主题，统整教学内容

开展以大项目为中心的大单元教学，其核心目标在于改变传统的按章节学习生物学知识的方式，促进学生对学科核心概念的深入理解。在项目式学习的框架下，单元教学的含义与传统教材中的单元概念有所区别，它要求教师融合不同章节、跨学科的知识内容，整合多元化的知识与技能，以收到跨学科和综合性的学习成效［2］。因此，教师在进行教学设计时，首先要确立以培养学科核心素养为宗旨的目标，重新定义单元主题，并对教学内容进行系统整合。

单元主题的设定应基于生物学的学科特性及课程标准。在开展大项目教学时，单元主题还要与学生的日常生活、社会关注点或科学学习进展相结合，才能点燃学生的学习热情。由于生物学的教学内容往往与农业生产、公共卫生、生态文明建设、生物科技等领域紧密相关，教师可以借助这些热点话题设定单元主题。在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称生物学课标）中，“内容要求”部分明确了核心概念、主要概念和次要概念，“学业要求”部分界定了学生应达到的学习水平，“教学提示”部分则提供了推荐的学科探究和实践活动。在确定单元主题时，教师应综合考虑课程标准的这些方面，厘清概念间的内在联系，分析并整合教材中与单元主题相关的知识点及相关资料，避免教学内容重复、教学活动复杂及学生知识碎片化。

根据生物学课标，“内容要求”部分提出了一个核心概念——基因工程赋予生物新的遗传特性，以及一个关键概念——转基因产品的安全性引起了社会的广泛关注。在人教版生物学教材《生物技术与工程》中，与这些概念相关的教学内容被分布在两个章节：第三章介绍基因工程的基本原理及其应用，第四章第一节讨论转基因产品的安全性。在教材编排上，虽然这两部分内容是分开的，但是教师在教授技术原理及其应用的同时，还需要引导学生思考技术对社会的影响。因此，将原本分散在两个章节的内容整合到“基因工程”这一统一的单元主题下，更有利于学生理解科学、技术与社会间的关系。

根据生物学课标，“学业要求”部分提出学生应具备的能力包括：针对人类生产和生活中的特定需求，从发酵工程、细胞工程和基因工程中挑选合适的技术与方法，尝试构思基础的工程学方案，并进行初步设计与制作。课标中的“教学提示”中提供了与此相关的两个实验探究活动。这类实践性强、能够体现工程设计的学习内容，非常适合采用项目式学习方式进行学习。鉴于学生对“转基因”这一概念已有一定了解，笔者将本单元的主题确定为“转基因产品方案设计”。以此为核心任务，笔者整合了教材中的相关教学内容，开展单元教学。

在整合单元教学内容时，教师必须依据学生的知识基础和学习需求确定教学内容的范围和深度。在新课程教学中，通常以教科书中的单元为基准，进行适当的扩展。而在高考的一轮和二轮复习阶段，教师可以跨越章节甚至模块界限，构建更为宽广的单元结构。此外，单元的划分可以分为知识单元、能力单元和素养单元。在复习阶段，教师应根据不同的学习需求，确定不同类型的单元主题。

二、提出大项目的驱动问题或任务，串联教学内容

实施大项目教学的另一主要目的是为了将教学内容与现实世界的生产和生活紧密联系起来，从而让学生在实践中学习、在学习中应用，不断提高学生的综合素养。实施大项目教学有助于加强单元教学主题内部的逻辑性，以免教学内容变得繁杂无序。因此，在确定单元主题后，教师应当根据单元教学内容提出相应的项目式学习的引导问题或项目任务。

驱动问题或项目任务的来源是多样的，或是源自教材中“问题探讨”环节所构建的问题情境、生物学课标中“教学建议”部分所推荐的实践活动、课标中“学业要求”所涵盖的实践能力，或是来自生产生活实践和科学研究过程中的真实问题。这些驱动问题或项目任务应当能够将单元教学内容以特定的思维逻辑或实践步骤串联起来，形成以项目为中心的教学主线。这样，单元的核心知识与各个子问题或子任务之间能够一一对应，从而使教学内容的联系更为紧密，并彰显出大单元教学的整体性和系统性。教师可以根据单元项目任务对教材内容进行拆解，然后重新调整顺序；学生可不遵循教材的原有顺序学习知识，将教材作为项目式学习的参考资料，根据解决问题的需求从中提取所需知识。

“转基因产品方案设计”这一单元项目任务的提出，是基于生物学课标中与“基因工程”相关的学业要求。遵循产品设计方案的常规步骤，笔者将项目任务细分为产品需求分析、产品设计流程和产品安全评估等三个子任务，并针对这些子任务提出了相关问题（如图1所示）。根据任务的进度安排，学生首先了解基因工程在农牧业、医药卫生、食品工业等领域的应用及其发展前景（内容对应教材第三章第三节），分析并掌握转基因技术的核心原理。接着，学生提出转基因产品的设计构想，通过学习基因工程的基本原理和技术流程（内容对应教材第三章第一、二节），以及蛋白质工程的原理和应用（内容对应教材第三章第四节），初步完成转基因产品的设计方案。最后，学生通过对产品进行安全评估，在肯定基因工程积极影响的同时，也需考虑转基因产品的安全性问题（内容对应教材第四章第一节），完善并展示最终的产品设计方案。

通过设定明确的驱动问题或具体的项目任务，教师能够有效地串联教学内容。这种方法不仅使教学内容更加完整，而且加强了各个部分之间的联系。项目式学习的核心是，在明确“做什么”的基础上，引导学生进一步探索“如何做”。这种学习方式能让学生更加清晰地认知所学知识的实际应用价值，从而使学习成果的指向性更加明确。当学生意识到所学知识和技能能够在实际中发挥作用时，他们的学习动力自然会更加强烈。可见这种以项目为中心的教学方法，有利于激发学生的学习兴趣，培养他们的实践能力和解决问题的能力。而且，通过亲身参与项目，学生能够更好地理解理论知识的实际应用，从而在学习过程中获得更多的成就感和满足感。

三、设定“大项目”的单元教学目标，聚焦核心素养

根据生物学课标可知，生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐培养起来的，它体现在解决真实情境中的实际问题时所展现的价值观念、必备品格和关键能力。在进行项目式学习时，大单元教学目标超越了对单个知识点的了解、识记、理解等基础层面，更注重知识点的联系和应用，专注于发展学生的应用、分析、评价、创造等高阶思维，体现了以高阶目标引领低阶目标的教学思想。因此，教学目标的制订应依据生物学课标的内容要求、学业要求和学业质量标准，同时围绕培养学生核心素养的目标，并综合考虑学生的发展需求。在确定基于学科核心素养培养的单元整体教学目标的基础上，教师应结合子任务或子问题所涉及的教学内容，从课时角度对教学目标进行细化。

以“转基因产品方案设计”这一内容为例，笔者将单元教学目标细化为以下四个方面：①阐释基因工程的核心原理、工具及操作流程，概述蛋白质工程的基础理论，培养与生命结构相匹配的功能观念，深入理解生命信息论和生物进化论（即生命观念素养，以下称T1）。②理解社会需求如何驱动技术创新，通过技术进步的周期性更新，体验工程思维的创新力和优化意识（即科学、技术和工程思维素养，以下称T2）。③针对人类生产和生活中的特定需求，选择恰当的基因工程技术与方法，制订转基因产品的设计方案，并对相关问题进行深入探究（即科学探究素养，以下称T3）。④掌握转基因技术的本质及其在基因工程中的应用案例，认识到基因工程对生产和生活产生的积极影响，确立科技改善生活的信念（即社会责任素养，以下称T4）。

在设定课时目标时，教师应确保它们与项目中的子任务或子问题相对应，以便在完成项目任务的同时逐步实现教学目标，确保单元教学目标与课时目标之间保持一致、发展和整合。以子任务二为例，这一任务包含四个子问题，需要六个课时来完成。笔者具体这样安排：第一、二课时主要是解决子问题三，如阐明基因工程的三种基本工具（T1），分析单酶切与双酶切的不同（T2），解释DNA提取和鉴定的原理（T1），以及体验DNA的粗提取与鉴定过程（T3）；第三、四课时主要是解决子问题四，如概括基因工程的基本操作程序（T1），并体验DNA片段的扩增及电泳鉴定过程（T3）；第五课时主要是解决子问题五，如评价利用不同受体生产同类产品的优缺点（T2），概述针对不同受体的基因工程操作程序和方法（T3）；第六课时主要是解决子问题六，如概述蛋白质工程的基本原理（T1），构建蛋白质工程流程图（T2），并体会蛋白质工程带来的社会效应（T4）。这样可以保证每个课时都紧密围绕特定的子问题，确保教学活动与项目目标紧密相连，从而有效地推进学习进程。

四、创设大项目教学的真实情境，设计实践活动

大单元教学设计着重在真实情境中应用知识，旨在实现知识的实用性和知行合一的深度学习，在真实情境中“实践”以评估学生是否掌握了核心素养［3］。依据“教学过程重实践”的课程理念，教师应挑选与学生生活经验紧密相关的真实案例来设计学习任务，使学生通过亲身体验和思考将知识与技能内化，帮助学生将所学知识运用于现实生活中。

生物学的教学情境主要有四大类：生产活动情境、健康生活情境、自然生态情境和科学研究情境。这些情境各自承担着不同的功能和意义，共同致力于培养学生的生物学核心素养，这是教学的终极目标［4］。教师应当根据课程标准，挑选与学习主题紧密相关的教学活动，并将其转化为贴近真实情境的学习任务，激发学生在实践中学习的热情。同时，项目式学习包括探究性实践、社会性实践、审美性实践、技术性实践和调控性实践等五种实践形态［5］。对高中生物学学科来说，虽然探究性实践占据着核心地位，但是教师在设计学习任务时，也应融入其他实践形态，以促进学生的全面发展。

在“转基因产品方案设计”的教学过程，笔者首先从基因工程在日常生活案例入手，引导学生深入探讨和理解转基因产品如何满足人类的多样化需求。通过学习，学生可以树立科技应服务社会发展的正确观念。随后，笔者让学生扮演“科学家”的角色，参与并完成一系列项目任务，真正深入科学研究的情境。教学中，笔者通过创设以科学史和具体研究案例为核心的情境，引导学生的学习。这些情境展示了我国科研人员在转基因领域取得的杰出成就，如抗虫棉和重组人干扰素等，以增强了学生对科技的信心和民族自豪感。具体操作时，笔者以抗虫棉为例，建立一个包含理论知识和操作步骤的总体框架。接着，笔者通过“黄金大米”和基因工程制药的案例，进一步补充和深化学生对传统提取方法与基因工程合成方法的比较、技术进步与转基因产品安全性的关系等关键环节的理解。通过这样的教学过程，学生能够构建起一个完整而系统的基因工程知识体系。

在整个学习过程中，学生通过实际操作解决具体项目任务或问题，有效地掌握了相关知识和技能。这种“做中学”的方法不仅能让学生在实践中学习，而且促进了他们核心素养的发展，使学生能够将理论知识与实际问题相结合，并在实际操作中深化理解和掌握。同时，真实情境下的实践活动为学生提供一个与学科思想、学科价值深度接触的机会。在这种情境中，学生能够更深入理解科学内涵，感受科学的魅力，从而提升认知水平、深化思想认识。这样，生物学科的育人功就能得到充分发挥，使学生在学习过程中获得知识、培养正确的价值观和人生观。

五、开展大项目教学的多元评价，监测学习效果

项目式学习要求教师实时监控学生的学习成效，并掌握单元项目的探究进展。要想确保大项目教学的实效，教师就要进行多元评价。多元评价是指评价内容、评价方法、评价主体的多样性。在学习过程中产生的“作品”，如学习任务单、实验设计方案或报告、自制模型或装置、调查报告等，均可作为过程性评价的内容。而评价量表作为核心评价工具，教师可以根据对学生的期望编制，或是由师生共同商讨制订，并与项目任务同步发布，确保学生在学习过程中关注评价标准，并及时调整学习策略。具体设计如下：对学生开展生物学实验进行表现性评价，教师可以采用操作清单的方式逐步明确评价标准；对实验方案、实验报告、调查报告等进行评价，教师可以根据内容模板逐项评估其内容的准确性、可行性、科学性、反思性；对学生自制的模型或装置，教师可评价其科学性、实用性、艺术性等。在整个过程中，教师还可通过“小组学习评价量表”复盘每个阶段的任务完成情况，通过“个人表现评价量表”引导学生完成自我评价、互相评价，通过“自我反思表”让学生进行描述性评价，并在总结反思中寻找改进的方向。同时，结合量化评价与总结评价，教师能够有效且全面地描述学生的发展状况。

在本单元的学习过程中，笔者特别关注了“转基因产品设计方案”的评价环节。为了确保评价的全面性和客观性，笔者从制订了详细的评价标准（如表1所示），包括实用性、创新性、科学性、安全性以及艺术性等。实用性是指设计方案在实际应用中的可行性和有效性，创新性是指设计方案是否具有新颖独特的特点，科学性是指设计方案是否基于科学原理和实验数据，安全性是指转基因产品对人类健康和环境的影响，艺术性是指设计方案在视觉和审美方面的表现。在评价过程中，笔者组织各小组学生进行自我评价，还安排组间互评环节。通过这种方式，每个小组都有机会展示自己的设计方案，并从其他小组那里获得宝贵的反馈和建议。这样的评价机制不仅有助于提高设计方案的质量，而且能促进各小组的交流与合作，共同推动项目的落实。

由上述可知，以“转基因产品方案设计”为例，具体论述高中生物学进行大单元教学的具体对策，为生物教师提供了一条切实可行的教学设计途径。在实际教学设计过程中，教师需关注以下三个关键点：首先，教师要构建学习支持体系。鉴于教学内容已根据大项目进行调整，教学进度与项目完成节奏紧密相关。为了确保学生能够准确且高效地完成学习任务，教师应准备相应的学习资料或任务清单。将大项目的核心问题拆解为一系列相互关联的小任务，并制订详尽的项目进度表，明确任务完成的具体方法、所需材料和时间节点。其次，教师要精心规划任务分配。在大项目理念的支持下，大单元教学更注重学生的实践操作，因此需要更多课时。然而，实际可用的课时数量是不变的，因而教师必须合理安排任务分配。例如，教师可将任务清单作为课前预习作业，鼓励学生课前独立思考，并在课堂上进行交流和展示。教师还可将个人实践性活动安排在周末，让学生利用课余时间完成，并提交照片或视频作为作业。最后，教师要细化评价流程。大单元教学强调多元化的过程性评价和总结性评价，若仅制订评价量表而不考虑执行细节，评价过程可能会变得形式化。例如，教师可将阶段性成果展示改为海报形式展示，在教室或网络上进行展览。相较于课堂上的限时展示，学生有更多时间了解同伴的学习成果，课堂交流将更加深入，互评也将更为客观。

以大项目理念支持开展高中生物学学科开展大单元教学，目标是培养学生的学科核心素养。通过这样的教学，学生不仅能够掌握生物学知识，而且能提高探究能力、合作精神和创新思维，为未来的学习和生活打下坚实的基础。在此背景下，高中生物学教师应当在实际的教学过程中积极尝试这种模式，积累丰富的实践经验案例，还需在不断的反思与改进中，优化教学设计和实践策略，从而真正促进学生的全面发展。

参考文献

［1］崔允漷.深度教学的逻辑：超越二元之争，走向整合取径［J］.中小学管理，2021（5）：22-26.

［2］贺慧，张燕，林敏.项目式学习：培育核心素养的重要途径［J］.基础教育课程，2019（6）：7-10.

［3］崔允漷.学科核心素养呼唤大单元教学设计［J］.上海教育科研，2019（4）：1.

［4］教育部考试中心.彰显学科特质 发挥育人功能：2019年高考生物试题评析［J］.中国考试，2019（7）：25-28.

［5］夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践［M］.北京：教育科学出版社，2021.

注：本文系广东省深圳市教育科学2022年度规划课题“高中生物学课程深度学习的策略研究”（kyzj4p018）的研究成果、深圳市教育科学“十四五”规划2023年度课题“基于设计的生物科学与社会·跨学科实践的教学设计与实施”（cgpy23013）的研究成果、2024年广东省基础教育课程教学改革深化行动专题研究项目“基于国家课程标准的科学与社会·跨学科实践主题教学实践研究”（序号11）的研究成果。

（责编 蒙秀溪）