整合大单元实现学生深度学习的教学设计探索
李佳莹 唐家友
学科核心素养强调知识点从理解到应用，重视知识点之间的联结及其运用，其出台倒逼教学设计的变革，教学设计要从设计一个知识点或课时转变为设计一个大单元（崔允漷，2019）。运用单元设计推动学科核心素养在教学过程中得以落实，是深度学习的方式之一。教师可以依据实际学情，从以下几方面展开单元教学。
一、围绕核心素养的单元设计
设计一个大单元学习，需要厘清教材内容、课标要求的相关逻辑，确定单元要以落实核心素养为目标，并围绕目标，从“是什么”“为什么”“怎么办”等方面确定问题，设置有挑战性的任务来突破问题（崔允漷，2019）。
以《细胞器的结构与功能》为例，需要解决的问题可依据以上三方面分解为：“细胞中的不同结构之间是如何进行分工的？细胞器那么小，科学家是如何研究的？胞质的流动对活细胞完成生命活动有什么意义？分泌蛋白的合成和运输中各细胞器是如何进行分工合作的？生物膜系统具有什么重要作用？如何在疾病治疗中利用生物膜系统的特点解决药物载体等方面的应用问题？”既关注静态的结构“是什么”，又从动态发展中引导学生体会结构与功能的关系，剖析“为什么”，依据原理探讨“怎么办”。设计的目标明确，逻辑清晰。
《细胞的物质输入和输出》围绕核心素养，可做出如图1所示的单元教学设计：
二、聚焦主线情境的单元设计
以单元为整体的教学设计，可以用情境、任务引领。如果一个情境可以贯穿整个单元，设计的整体感更好。单元设计需“主题聚焦，大概念引领”。
以人教版必修一第四章《细胞的物质输入和输出》为例，章首页给出了一个情境：某高血压药物的说明书，并指出“许多药物都是针对细胞膜上物质运输的通道研发的”。细胞膜的物质和结构，是这个情境的基础，第四章第一节“生物科学史话”《人类对通道蛋白的探索历程》，讲述随着人们对水分子跨膜运输的深入认识，推断存在特殊的运输水分的通道，再到分离出水分子通道蛋白，证实水通道蛋白的存在，进一步从多种细胞分离出多种水通道蛋白，理解膜的结构对物质输入输出相关功能所起的作用。教师再给出囊性纤维病的例子引导学生尝试运用“结构与功能的适应观”解决实际生活中的问题（如图2）。
围绕情境，利用相关的教材素材，确定单元核心问题。再通过问题的逻辑，从情境中来，到解决情境问题，是一种以主线情境为依托的激趣式单元设计。
三、大概念为主体的单元设计
大单元的内容多、细、杂，要将这些内容整合构建成符合学生认知特点、条理清晰的系统，首先要抓准大单元的大概念，以大概念为主体进行学习内容搭建。
以人教版必修一第三章第一节《细胞膜的结构与功能》及第四章《细胞的物质输入和输出》相关内容整合为一个单元进行教学为例。膜的出现是生命起源与进化中重大的事件之一。膜将生命物质包裹起来，使之成为一个相对独立的系统，控制物质进出，这是形成生命力的细胞的前提。细胞膜的选择性是细胞维持生命活动和自身相对稳定的基础。
就“生命观念”的层面，本单元的设计主要围绕“生命的系统观”“结构与功能观”确定核心问题，设计突破任务。本单元旨在帮助学生逐步构建课程标准大概念2中的这一要求：“2.1物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞等正常代谢活动”。围绕这一核心概念，从“物质”“输入输出”两个词入手，形成细胞的生命观。在2.1核心概念的基础上，覆盖了课程标准重要概念1.2.2及1.2.4。在单元教学内容的铺设上以物质的输入与输出作为内容主线，贯穿“物质的变化总是伴随能量变化”的生命观，在每个课时中，依据细胞膜的物质、结构基础，将跨膜的物质分类，围绕主线设置相应活动，将核心问题串联起来，搭建学生思维逐步提升的平台。
设计这个主题时，基于整体理解细胞作为相对独立的结构，细胞膜担负着物质运输、信息传递等生命活动。对于植物细胞而言，原生质层的概念的理解、其与细胞壁的分离程度、细胞膜的选择性都可体现细胞的生命活性。通过对科学史的亲历、实验探究的实践，体会生命活动中物质、能量、信息变化的统一，细胞结构和功能的统一，生物体部分和整体的统一，帮助学生形成科学自然观。
四、有挑战性任务的单元设计
以《细胞的基本结构与功能》单元为例。本章是落实课程标准“1.2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”的要求。围绕这一大概念，从“分工”“合作”两个词入手，形成细胞的生命观。设计这个主题时，基于整体理解细胞内相对独立的结构，担负着物质运输、合成与分解、能量转换、信息传递等生命活动。各部分（包括质膜、细胞器、细胞核）之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。通过模型构建、实验探究，了解生命活动中物质、能量、信息变化的统一，细胞结构和功能的统一，生物体部分和整体的统一，帮助学生形成科学自然观。观察一个单元关注整体性，注重内在联系，注重有任务挑战性的设计，对教师来说也很有挑战。
任务要有挑战性，是指不能通过简单的思维看最终的结果，问题解决的过程是需要探索修正的，产生的结果和预期的结果可能不同，要有多个思考方向，需要新的学习。思维要有足够的深度，要有迁移和创新。要把原来碎片化的教学，转变为基于整体的设计，引领学生围绕问题，完成有挑战性的任务，从而在教学过程中更有针对性地实现少而精的教学目标。
以《细胞器的结构与功能》第3课时为例，围绕主题，可以设置以下任务：
任务1 思考讨论分泌蛋白的合成和运输
创设情境，提出问题：细胞中有很多生产线，比如章首页以胰岛素的合成为例，通过人工化学合成的艰难与细胞生物合成的“轻而易举”，细胞何以把一个靠人力完成非常艰难的工作变成得轻而易举？（核心问题：各部分结构在完成生命活动中是如何分工合作的？）
提供背景，学生假设：蛋白质的结构、细胞器的功能
子任务1：分析现象，形成假说
学生活动，表述假说：学生依据背景材料，尝试对过程进行表述。（如果表述困难，教师提供视频，学生可以尝试在画面提示下，完成配音）。
思维提升，证明假说：如何通过实验，证实假说？教师介绍同位素标记法。
子任务2：验证假说，设计实验
演绎推理，实验验证：学生运用同位素标记法设计实验，教师展示“豚鼠胰腺腺泡细胞分泌蛋白形成”，验证演绎。
子任務3：思辨图示，形成观念
高阶思维，形成概念：辨析直方图、曲线图，生成核心概念——细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动，进入下一个任务的学习。
任务2 细胞的生物膜系统
子任务1：你能“推算”出几种细胞器的“前世”？
通过上一个任务形成的概念，体会生物膜系统的组成成分和结构的相似性，探讨一些细胞器的“前世”，进一步体会结构功能的紧密联系、细胞内各结构的协调配合。
子任务2：关注社会事务，学以致用解决实际问题。
学生设计模型：如何在疾病治疗中，利用生物膜系统的特点解决药物载体等方面的应用问题？
通过上述实例的单元设计、任务式学习的实践，笔者认为，以单元为单位的整体教学设计，需以落实学科核心素养为目标，坚持将大概念作为学习的主体，以主题情境为背景，通过挑战性的任务推进，才能使单元教学成为有效的深度教学途径。
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