邵永平 屠 鵬|浙江省杭州銀湖實(shí)驗(yàn)中學(xué)

《義務(wù)教育課程方案（2022 年版）》提出，課程實(shí)施要深化教學(xué)改革，探索大單元教學(xué)，積極開(kāi)展主題化、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生舉一反三、融會(huì)貫通，加強(qiáng)知識(shí)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，促進(jìn)知識(shí)結(jié)構(gòu)化。崔允漷認(rèn)為：“一個(gè)單元就是一個(gè)完整的學(xué)習(xí)故事，就是一種課程，或者微課程?！保?］本研究中的大單元教學(xué)，是指以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以學(xué)科大概念、主題化或項(xiàng)目式等為統(tǒng)攝中心，規(guī)劃學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)方式、教學(xué)資源、評(píng)價(jià)體系，基于“以終為始”進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)的一種微課程規(guī)劃。下面，筆者以浙教版義務(wù)教育教科書(shū)《科學(xué)》（以下簡(jiǎn)稱“浙教版教材”）八年級(jí)下冊(cè)相關(guān)內(nèi)容為載體，聚焦“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”單元核心概念，建構(gòu)“農(nóng)作物增產(chǎn)”大單元，分析聚焦核心概念的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施。

一、解構(gòu)單元概念體系

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（以下簡(jiǎn)稱“《課程標(biāo)準(zhǔn)》”）提出遵循“少而精”原則，聚焦學(xué)科核心概念，設(shè)計(jì)相應(yīng)的系列學(xué)習(xí)活動(dòng)，在學(xué)習(xí)學(xué)科核心概念的基礎(chǔ)上，理解跨學(xué)科概念，并應(yīng)用于真實(shí)情境。具體教學(xué)實(shí)踐中如何真正落實(shí)以上要求，對(duì)教師而言是一大挑戰(zhàn)。

在實(shí)施大單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵是要理解《課程標(biāo)準(zhǔn)》中核心概念、重要概念、次位概念之間的邏輯關(guān)系，重新梳理教材章與章、節(jié)與節(jié)之間不同概念間的邏輯聯(lián)系，建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性［2］。教師要在建構(gòu)“植物能吸收、運(yùn)輸水分，并通過(guò)葉散失水分”“植物需要的無(wú)機(jī)鹽和水分通過(guò)導(dǎo)管運(yùn)輸，有機(jī)物則通過(guò)篩管運(yùn)輸”“植物能利用二氧化碳制造有機(jī)物”“植物能分解有機(jī)物釋放能量供生命活動(dòng)需要”等次位概念的基礎(chǔ)上，形成《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”這一單元核心概念，并最終支持“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”這一學(xué)科核心概念。同時(shí)，該單元核心概念既以“生物體具有一定結(jié)構(gòu)層次”等內(nèi)容為基礎(chǔ)，又是學(xué)習(xí)“生物與環(huán)境相互作用、相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡”等概念的基礎(chǔ)。該大單元的概念體系如圖1所示。

圖1“農(nóng)作物增產(chǎn)”大單元的概念體系

植物體通過(guò)內(nèi)部和外部不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)，這一開(kāi)放系統(tǒng)能通過(guò)自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持穩(wěn)態(tài)。對(duì)該單元核心概念的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生形成物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與變化等跨學(xué)科概念。

二、定位單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

（一）教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析

“生物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”主要探討生命的生存和生長(zhǎng)機(jī)制，“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”則從物質(zhì)和能量的角度探討植物體的生存需要和生長(zhǎng)條件。

通過(guò)1～7 年級(jí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能從宏觀視角認(rèn)識(shí)到植物的生存生長(zhǎng)需要的條件，認(rèn)識(shí)到植物的葉綠體能夠進(jìn)行光合作用，幫助維持其生存。學(xué)生對(duì)光合作用、呼吸作用等相關(guān)概念和原理等的理解需要進(jìn)階設(shè)計(jì)，即先從宏觀層面了解，再逐步向微觀層面過(guò)渡。

在細(xì)胞器中光合作用和呼吸作用如何進(jìn)行物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化被安排在高中學(xué)習(xí)，因此在初中的教學(xué)中教師可通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)探究、模型制作等活動(dòng)，幫助學(xué)生建構(gòu)光合作用、呼吸作用的概念或模型，認(rèn)識(shí)植物體內(nèi)部的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，形成物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與變化等跨學(xué)科概念。

（二）單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定要指向?qū)W科核心素養(yǎng)的達(dá)成，目標(biāo)表述應(yīng)明確、具體，并可觀察和測(cè)量［3］。具體目標(biāo)如下。

（1）通過(guò)“植物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收與運(yùn)輸”“植物對(duì)水分的吸收和散失”“光合作用與呼吸作用”等探究活動(dòng)，理解植物生命活動(dòng)的基本過(guò)程和原理，有效建構(gòu)光合作用與呼吸作用的概念，認(rèn)識(shí)植物各器官結(jié)構(gòu)與其功能的聯(lián)系，初步形成結(jié)構(gòu)與功能觀，以及物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與變化的觀念。（生命觀念）

（2）能夠?qū)Α肮夂献饔谩薄昂粑饔谩钡忍骄繉?shí)驗(yàn)進(jìn)行有效的比較、歸納、推理、分析，建構(gòu)光合作用、呼吸作用的概念模型，能運(yùn)用模型解釋“植物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收與運(yùn)輸”“植物對(duì)水分的吸收和散失”等生理現(xiàn)象。（科學(xué)思維）

（3）能夠在“綠葉在光下制造淀粉”等探究活動(dòng)中，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過(guò)程，掌握單一變量等實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，能選擇合適的方法探究植物生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)過(guò)程，并能將植物體內(nèi)的物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換原理應(yīng)用于農(nóng)作物增產(chǎn)的學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中，解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。（探究實(shí)踐）

（4）在一系列探究活動(dòng)中初步養(yǎng)成樂(lè)于探究、追求證據(jù)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，在水培裝置的設(shè)計(jì)與制作、農(nóng)作物增產(chǎn)等的學(xué)科實(shí)踐中認(rèn)識(shí)科學(xué)與社會(huì)的密切聯(lián)系。（態(tài)度責(zé)任）

（三）單元評(píng)價(jià)任務(wù)

根據(jù)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)理念，基于學(xué)習(xí)目標(biāo)的評(píng)價(jià)任務(wù)應(yīng)前置。大概念教學(xué)的意義在于“能提供理解知識(shí)、研究和解決問(wèn)題的思路方法或關(guān)鍵工具，可運(yùn)用于新的情境，具有持久的可遷移應(yīng)用價(jià)值”［4］，因此圍繞單元核心概念的評(píng)價(jià)必須關(guān)注學(xué)生對(duì)其的理解和應(yīng)用情況。如對(duì)“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”單元核心概念，可設(shè)計(jì)“如何通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量”大任務(wù)，而與單元目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)任務(wù)則可如表1所示。

表1 大概念視角下的單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)任務(wù)

三、建構(gòu)單元學(xué)習(xí)框架

教師需要結(jié)合學(xué)生的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，將單元大概念轉(zhuǎn)化為中心問(wèn)題，再將中心問(wèn)題分解，圍繞從屬概念和事實(shí)性知識(shí)設(shè)置問(wèn)題串［5］。同時(shí)，圍繞核心概念設(shè)計(jì)開(kāi)放性問(wèn)題，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心概念的深度理解。

基于以上分析，筆者創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境：“面對(duì)全球性糧食危機(jī)，科學(xué)家設(shè)想通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，培養(yǎng)單株產(chǎn)量更高的農(nóng)作物，并尋求相關(guān)技術(shù)，以便在貧瘠的土地上種出糧食?！比缓笤O(shè)計(jì)核心任務(wù)：“如何通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量？”該大單元學(xué)習(xí)框架如圖2所示。

圖2 聚焦核心概念的大單元學(xué)習(xí)框架

基于核心概念的單元設(shè)計(jì)，目標(biāo)指向?qū)W生對(duì)核心概念的理解，有利于學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成，其中，“糧食增產(chǎn)的可行性方案研究”是具有一定挑戰(zhàn)性的綜合性任務(wù)。此外，還可安排技術(shù)與工程實(shí)踐項(xiàng)目，如“家庭型”水培裝置的設(shè)計(jì)與制作，以踐行《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“強(qiáng)化探究實(shí)踐”和“實(shí)施綜合性學(xué)習(xí)”的要求。

四、細(xì)化目標(biāo)分課實(shí)施

基于核心概念的教學(xué)不是讓學(xué)生熟記概念定義，而是要求學(xué)生在理解概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，將其遷移和應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)情境中的具體問(wèn)題。在概念的遷移應(yīng)用中，學(xué)生可加深對(duì)概念的理解，發(fā)展核心素養(yǎng)。下面以次位概念“光合作用”第二課時(shí)的教學(xué)為例進(jìn)行闡述。

（一）分析教材與學(xué)情

教學(xué)內(nèi)容為浙教版教材八年級(jí)下冊(cè)第3章第6 節(jié)《光合作用》。前面學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了植物能吸收與運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽、植物光合作用的條件和產(chǎn)物。通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)光合作用的原料之一是二氧化碳會(huì)有更充分的認(rèn)識(shí)，而這是形成“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”單元核心概念的支撐。

從教材編寫(xiě)思路來(lái)看，第一課時(shí)通過(guò)圖文結(jié)合介紹光合作用的原理，然后通過(guò)活動(dòng)“植物制造淀粉的實(shí)驗(yàn)”，證明“光照條件下，植物能利用葉綠體制造淀粉”。該課時(shí)的探究任務(wù)是：設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明“光合作用需要二氧化碳”。學(xué)生已經(jīng)具備設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基本技能，且通過(guò)第一課時(shí)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道通過(guò)檢測(cè)淀粉，能夠判斷植物是否進(jìn)行了光合作用。故這節(jié)課中，學(xué)生能夠順利完成方案設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)光合作用原料是二氧化碳等，并運(yùn)用其探討農(nóng)作物增產(chǎn)方案。

（二）課時(shí)目標(biāo)

（1）能選擇合適的方法設(shè)計(jì)檢驗(yàn)光合作用需要二氧化碳的實(shí)驗(yàn)方案。

（2）能利用光合作用的概念模型，分析農(nóng)作物增產(chǎn)方案。

（3）能根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，探究二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響。

（4）認(rèn)同植物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換原理對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大意義，對(duì)糧食危機(jī)等相關(guān)議題進(jìn)行理性判斷，具備社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

（三）課時(shí)學(xué)習(xí)規(guī)劃

該單元的情境任務(wù)是在糧食危機(jī)背景下，“如何通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量”，探討“從光合作用角度研究農(nóng)作物增產(chǎn)方案”，而學(xué)生之前已經(jīng)完成“水肥管理”增產(chǎn)項(xiàng)目。

考慮到光合作用概念的進(jìn)階性，學(xué)生無(wú)法真正從微觀層面來(lái)認(rèn)識(shí)，因此教師要通過(guò)設(shè)計(jì)科學(xué)探究等活動(dòng)，幫助學(xué)生逐步建構(gòu)光合作用概念或模型，以及結(jié)構(gòu)化的“植物能制造和獲取養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存”單元核心概念知識(shí)體系，認(rèn)識(shí)植物體內(nèi)部的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，進(jìn)而形成物質(zhì)與能量、穩(wěn)態(tài)與變化等跨學(xué)科概念。同時(shí)，也讓學(xué)生經(jīng)歷了有效探究和實(shí)踐過(guò)程。筆者設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)要求、表現(xiàn)性任務(wù)以及相匹配的PTA 檢核量表評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（前置量表；每條標(biāo)準(zhǔn)滿分3分，根據(jù)真實(shí)表現(xiàn)程度取整數(shù)打分）［6］，具體如表2所示。

表2 “從光合作用角度研究農(nóng)作物增產(chǎn)方案”一體化設(shè)計(jì)

學(xué)生探究光合作用的原料之一二氧化碳，質(zhì)疑并改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)方案，不斷優(yōu)化迭代，進(jìn)而探究二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響。這樣，經(jīng)歷持續(xù)探究的過(guò)程，不斷提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流和反思評(píng)價(jià)，學(xué)生就可在探究實(shí)踐中積極思考，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”和“學(xué)中思”。

五、思考與討論

聚焦核心概念的教學(xué)，不僅要求教師全面、系統(tǒng)地把握課程與教學(xué)內(nèi)容，還要求教師不斷挖掘教學(xué)內(nèi)容背后的科學(xué)本質(zhì)。例如，教師可以結(jié)合光合作用發(fā)現(xiàn)史，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)的可驗(yàn)證性、相對(duì)性、暫時(shí)性，從而加強(qiáng)其對(duì)科學(xué)、技術(shù)之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

單元教學(xué)設(shè)計(jì)要為學(xué)生核心概念的形成服務(wù)，為學(xué)生核心素養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)要舍得放棄一些與核心概念形成關(guān)系不大的教學(xué)素材和內(nèi)容，如該單元的教學(xué)設(shè)計(jì)中，“自然界中的氧循環(huán)和碳循環(huán)”“空氣污染與保護(hù)”可以整合到“空氣”相關(guān)單元中。

聚焦核心概念的單元教學(xué)，強(qiáng)調(diào)在各年級(jí)或?qū)W段循序漸進(jìn)地發(fā)展核心概念，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系，發(fā)展核心素養(yǎng)。具體實(shí)踐中是采用大主題或大任務(wù)，還是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)施條件等因素酌情處理。