聚焦重要概念,尝试单元整体教学设计的实践及应用

发表时间:2020/12/22   来源:《课程 教材 教法》2020年12期   作者:朱晓华
[导读] 基于一个重要概念的单元整体设计师促进高中学生生物学大概念的形成以及生物学学科核心素养发展的重要途径。

 杭州市余杭实验中学   朱晓华   

摘要:基于一个重要概念的单元整体设计师促进高中学生生物学大概念的形成以及生物学学科核心素养发展的重要途径。本文以新浙科版《生物学》必修一《分子与细胞》第二章《细胞的结构》中“细胞各部分结构既分工又合作,共同执行细胞的各项生命活动;各种细胞具有相似的结构,但在形态与功能上有所差异”这个重要概念为例,从单元学习目标、以“情境——问题——活动”为主线的单元教学设计以及单元教学评价等几个方面进行单元整体教学设计,并尝试在日常课堂教学中的应用,以探索新的实践教学方式。
关键词:重要概念    单元整体教学设计    生物学核心素养
        《生物学课程标准(2017年版)》中明确指出生物学课程是以提高学生生物学学科核心素养为宗旨的学科课程,是树立社会主义核心价值观、落实立德树人根本任务的载体。学科核心素养是学科育人价值的集中体现,是学生通过学科学习而逐渐形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。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①。这些的有机统一在一起的核心素养,不是我们教师直接教出来,而是在创设真实问题情境下解决问题的活动实践中培养起来的。基于重要概念为核心的单元整体教学设计刚好可以契合纯知识点教学转向创设真实情境的重要概念教学的课堂转型需要。单元整体教学设计是在课程规划指导下,在课时教学设计基础上更上一台阶的教学设计,可以突破教师传统只注重零散知识的讲授的传统课堂教学观念,帮助教师从“长效学习”整体科学筹划教学,注重学科知识整体性、结构性的构建。高中生物教学要进行系统的课程教学规划,做好单元整体教学设计,才能更好地开展课时教学②。笔者以新浙科版《生物学》必修一《分子与细胞》第二章《细胞的结构》中“细胞各部分结构既分工又合作,共同执行细胞的各项生命活动;各种细胞具有相似的结构,但在形态与功能上有所差异”这个重要概念为例,从单元学习目标、以“情境——问题——活动”为主线的单元教学设计以及单元教学评价等几个方面进行单元整体教学设计,并尝试在日常课堂教学中的应用,以探索新的实践教学方式。
        一、单元整体教学设计学习目标的确定
        新浙科版《生物学》必修一《分子与细胞》第二章《细胞的结构》是在第一章《细胞的分子组成》基础上展开学习的,又为后面的细胞的代谢、细胞的生命历程等一系列概念做好铺垫和基础。这些概念之间的关系如下图所示。

 


        基于上述分析确定本单元学习目标:①分析细胞学说的建立过程,认同细胞学说的内容和重要意义,完成第一节《细胞是生命的单位》的学习;②通过重温“细胞膜的研究历程”,分析细胞膜的分子组成、结构特点和功能,以及结构和功能相适应,理解细胞膜在控制物质进出及细胞间信息交流上的作用,完成第二节《细胞膜控制细胞与周围环境的联系》的学习;③通过自主学习和小组合作学习相结合的教学策略来准确描述细胞器的形态、分布、功能,逐步形成细胞器的结构和功能相适应的生命观念,再通过辨认动、植物细胞模型和细胞器,进一步从分子水平和细胞水平描述各细胞器的结构与功能,同时也能分析动物和植物细胞在结构上的区别,认同结构与功能相适应的观点,完成第三节《细胞质是多项生命活动的场所》的学习;笔者尝试改变教材的章节顺序,将第五节《细胞在结构和功能上是一个统一整体》提前到第三节内容后上。④通过分析实验“豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白”,领悟“同位素标记法”这一科学方法在生物研究中的作用,运用科学思维的方法构建蛋白质合成、运输和分泌“生产线”,认识细胞各部分之间的联系、协调,共同执行细胞的生命活动,同时对生物膜概念有进一步认识,完成第五节《细胞在结构和功能上是一个统一整体》的学习;⑤通过细胞核功能探究历史中的重要实验的图文资料为依据,运用归纳的方法,从不同的生命现象中概括出细胞核的功能,并通过描述细胞核的组成结构与功能之间的关系,尝试构建“细胞核的结构与功能”概念图,认同结构与功能观,并以此观点来解释简单的生命现象,完成第四节《细胞核是细胞生命活动的控制中心》的学习;⑥充分利用教材插图,归纳和概括原核细胞和真核细胞的异同点,切实理解原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有核膜包被的细胞核,完成第六节《原核细胞内无成形的细胞核》的学习。这样,通过第二章的学习,学生能理解细胞不仅是一个相对独立的单位,有着独立的结构和代谢系统,还与其他细胞构成组织、器官和系统,共同执行复杂的生命活动,维持着生命的稳态,在该章学习中运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方式探讨、阐述生命现象及规律,养成探究性的科学思维习惯。
        二、以“情境——问题——活动”为主线的单元整体教学设计的设定
        情境、任务与活动:图文结合,展示资料:一堆建筑材料和由这一堆建筑材料构成的一幢房子,人不可能居住在建筑材料上。由此类推,细胞中所有物质放在一起,并不能进行生命活动,只有将组成细胞的物质有序地组织成细胞的结构,才能成为生命的基本单位。引入实例:糖尿病已经成为年轻化、普遍化的代谢性疾病,临床上治疗通常注射胰岛素。对于我们体内的部分胰岛细胞来说,合成和分泌胰岛素是很平常的事情,但是我国科学家完成人类历史上第一次人工合成胰岛素的创举,却用了整整6年多时间!迄今为止,临床应用的胰岛素也是借用基因工程将人的胰岛素基因转入易于培养的细胞中,让细胞来生产。那么为什么靠人力很难完成的工作,对细胞来说是轻而易举的事情呢?细胞中是不是有一条条的“生产线”呢?
        2.1  任务1  认同细胞是生物体结构和功能单位  情境:岩石、课桌等也都含有水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸等六大类物质,但是他们确没有生命。胰岛素体外人工合成为什么那么难,对部分胰岛细胞来说却很简单呢?
        活动1:探究细胞学说的建立过程分析并理解科学的本质特征和细胞学说的重要意义从实践和理论等多角度认识细胞的多样性和统一性,同时,还培养了学生从可靠证据获得相应结论的认知逻辑。
        活动2:学生使用显微镜观察各种细胞,教师强调由低倍镜转换成高倍镜的注意事项。学生以洋葱根尖分生区细胞永久装片等为材料,练习高倍镜的使用,归纳高倍镜观察的步骤和要点,认同科学的发展离不开技术的支持。
        2.2  任务2  探究细胞膜的结构和功能  情境:胰岛素作用到组织细胞,促进组织细胞对葡萄糖的利用等,那么组织细胞如何能识别胰岛素,进而对血糖进行利用呢?引导学生认识到细胞的边界——细胞膜。
        活动1:取出一个鸡蛋,卵黄是一个细胞,叫卵细胞。打破蛋壳,将蛋清和蛋黄倒入培养皿中。用玻璃棒轻触卵黄,感受卵黄膜即细胞膜的存在。用针尖戳破,卵黄和蛋清两者混合。面对现实生活,感受细胞膜的功能控制细胞的信息交流。
        活动2:通过活动“通过模拟实验探究膜的透过性”,引导学生分析实验现象出现的原因,推测细胞膜的功能特性是选择透过性。再通过实验视频“验证活细胞吸收物质的选择性”,进一步深化细胞膜的功能。
        活动3:探究生物膜(以细胞膜为例)的研究历程,学生分析出细胞膜的结构、成分和结构特性,同时探究磷脂分子在多种情况下的排布形式,进一步认同结构和功能相适应这观念。
        2.3  任务3  探究细胞质的结构和功能以及细胞各部分结构之间互相联系、协调一致,共同执行细胞的各项生命活动  情境:胰岛素如何在部分胰岛细胞内合成并且能分泌出细胞呢?
活动1:通过学生自主学习、小组合作学习,认同细胞中含有不同功能的细胞器,分析细胞器结构和功能,完成教师预设学习任务单上的各细胞器的分布、结构和功能表格,然后在学生互评和教师点评下对表格进行修正、完善。
        活动2:通过分析实验“豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白”,领悟“同位素标记法”这一科学方法在生物研究中的作用,运用科学思维的方法构建蛋白质合成、运输和分泌“生产线”,认识细胞各部分之间的联系、协调,共同执行细胞的生命活动。
        活动3:通过“分泌蛋白合成与分泌”过程中内质网、高尔基体和细胞膜膜面积变化的探究,开展合作学习,交流讨论。学生还能够对膜系统在生产生活中的实际应用提出建议,学会运用生物学知识科学理性地分析生活中的现象。
        2.4  任务4  探究细胞核的结构和功能  情境:胰岛素合成和分泌整个过程,受到什么物质的控制?细胞生物的遗传物质是DNA,联系DNA的分布,已知少量DNA分布在细胞质的线粒体、叶绿体基质中,那么大量的DNA分布在细胞的什么结构中?
        活动1:探究细胞核的功能的实验设计,教师设计问题串,引导学生得出细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。同时,培养学生对生物实验设计能力和分析实验能力。
        活动2:通过学生自主学习、小组合作学习,完成细胞核结构的示意图,并在图中标注相应的结构名称和功能。教师对部分学生示意图进行展示盒点评,学生对自己的示意图进行修正和完善,进一步理解细胞核的结构。教师着重分析下染色体和染色质的关系,为后面细胞分裂打下基础。
        2.5  任务5  探究原核细胞的结构以及与真核细胞结构上的最主要区别  情境:面前,临床上应用的胰岛素,通常是将人的胰岛素基因提取后,通过基因工程技术导入酵母菌或大肠杆菌等受体细胞中。但是,转基因的酵母菌中,我们可以直接提取到人胰岛素。而转基因大肠杆菌中,只能得到人胰岛素的前体物质胰岛素原。展示胰岛素原的图片。我们将胰岛素原进一步加工,切去C肽后,也就是胰岛素了。那么同样的人胰岛素基因为什么在酵母菌和大肠杆菌两种受体细胞内合成的蛋白质不一样呢?两者的细胞结构上有什么重要的差异呢?
        活动1:充分利用教材插图,学生归纳和概括原核细胞和真核细胞的异同点,切实理解原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有核膜包被的细胞核。
        三、单元整体教学评价目标的制定
        本案例中单元整体教学评价目标如下:①“使用显微镜观察各种细胞”活动中,学生能熟练操作显微镜等,并且能描述实验现象和运用多种方法如实记录以及分析实验结果,则就可达到科学探究的二级水平。②“探究细胞膜的结构和功能”,从实践感受细胞膜是细胞的边界,则可达到了科学思维的一级水平,如果能答出细胞膜能控制进出细胞等,则可达到科学思维二级水平。“探究生物膜(以细胞膜为例)的研究历程以及磷脂分子的多种排布形式研究”活动中,学生能小组合作,展示并交流成果,并且拓展思维细胞膜在医疗卫生和环境保护上的应用,则可达到科学思维的三级水平、科学探究的二级水平和社会责任的二级水平。③“探究细胞质的结构和功能以及细胞各部分结构之间互相联系、协调一致,共同执行细胞的各项生命活动”活动中,学生能列表比较分析各细胞器的结构和功能,则可达到生命观念的一级水平,科学思维的二级水平。分析实验“豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白”,认识细胞各部分之间的联系、协调,共同执行细胞的生命活动,则可达到生命观念的二级水平和科学思维的三级水平;如果在实验分析中,能描述并绘制内质网、高尔基体和细胞膜膜面积的变化情况,则可达到科学思维三级水平和科学探究的二级水平。④“探究细胞核的结构和功能”活动中,分析“细胞核功能”一系列实验过程和现象,讨论交流实验结论以及实验改进方案,则可达到科学思维三级水平和科学探究二级水平。如果能理解核移植在社会生活中实例,则可达到社会责任三级水平。学生通过自学,构建细胞核结构的概念图,进一步认可结构和功能适应观,则可达到科学探究的二级水平和生命观念的二级水平。⑤“探究原核细胞的结构以及与真核细胞结构上的最主要区别”活动中,学生利用教材插图,归纳和概括原核细胞和真核细胞的异同点,切实理解原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有核膜包被的细胞核,则可达到生命观念的一级水平和科学思维的二级水平。
        叶圣陶老先生曾说过:“教师的教学,不在于全盘授予,而在于相机诱导。”基于一个重要概念的单元整体教学设计有助于教师突破“只见树木不见森林”课时教学设计的局限,有助于教师在长效学习角度下单元教学目标,并保证其持续落实。学生在单元整体教学设计教学中,不仅可以学到基础知识,也能理解知识的获得方式和掌握研究问题的基本方法,提高自身处理生物学科信息的能力,同时在“情境——问题——活动”为主线的学习过程中,能充分调动学生学习的积极性,真正落实教学以学生为本。单元整体教学设计构建在真实教学情境、核心问题和教学活动基础上,是培育和发展学生生物学核心素养的重要途径。因此,笔者将继续实践和完善基于一个重要概念的单元整体教学设计该教学模式。
参考文献:
1.①《普通高中生物学课程标准》(2017年版)
2.②《生命观念是生物学学科核心素养的标志》[J]刘恩山.生物学通报.2018(1)
3.《指向学科核心素养的教学设计》[J]李润洲.课程·教材·教法.2018(7)
4.《聚焦生物学重要概念的单元整体教学设计实践研究》[J]周初霞.生物学教学.2019(44)
5.《指向学科核心素养的教学即让学科教育“回家”》[J]崔允漷.基础教育课程.2019(Z1)

 


 
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