依托整体主义理论开展高中生物单元教学——以“细胞的结构”单元为例

■北京市八一学校 原牡丹

根据整体主义理论，将知识有机融合于单元和学科中，能够高效推动整体知识思维框架的搭建。在单元教学过程中，教师可以将整体主义理论视为一项重要的教学工具，将“大概念”或“主要概念”视为知识与知识之间内在联系的核心主线，立足于“整体—局部—整体”的教学模式，对高中生物“细胞的结构”单元构建科学有效的教学活动，建立单元教学的“大概念”，推动知识系统化、结构化。为了有效培养学生良好的生物学科核心素养，在“大概念”学习环节促使其形成正确的生命理念，教师在设计单元教学活动的过程中，应始终围绕“大概念”理论展开。

高中生物单元教学立足于整体主义原理，在各个单元内部、各个学科内部以及跨学科之间对知识进行归纳与整合，重点关注知识与知识之间的内在关联，构建学科整体框架，从而有效推动学生搭建知识学习的整体认知结构。整体主义理论和“大概念”为核心的单元教学活动在目标层面上保持着高度的统一性，教师可以将其视为推动单元教学活动有序进行的重要工具。基于整体主义教学理论进行的单元教学活动，教师需要将“大概念”或“主要概念”视为知识与知识之间的内在关联指标，始终坚持“整体—局部—整体”的教学模式。其中第一个“整体”是指根据实际情况，建立健全教学方案，帮助学生从整体层面形成单元知识体系；
“部分”是指根据情景教学的“主要发展线路”，产生不同“次位概念”的学习目标，逐一攻破；
第二个“整体”是指教师需要帮助学生建立健全内在联系密切的理论知识学习体系。

由于“大概念”具备抽象性特点，所涵盖的“次卫概念”数量较多，且较为复杂，在同一学习单元中难以贯彻与落实。在一个核心“大概念”基础上，根据课程教学指标，将其逐一拆解为多个重要的“次位概念”，以一个“次位概念”为核心搭建单元教学方案，通过多个不同单元教学方案共同组建一个核心“大概念”。教师可以将“细胞各个部分相互分工、相互合作，共同开展细胞的多项生命活动”视为单元教学主题，详细讲解立足于整体主义理论而进行单元教学活动的具体实践策略。

生物学大概念主要指的是对高中生学习具备突出指导作用的生物学学科知识，也是生物学学科核心素养的重要表现与“锚点”，就其实质而言，主要是利用对多数存在内在联系的“次位概念”以及科学事实进行抽象化概念演变而成的生物学根本理念，为学生了解生物学知识、生物学思想以及相关技能的迁移使用等方面具有重要作用。为了有效贯彻“大概念”为核心的学习要求，高中教师应高效选择生物学大概念或生物学重要概念，将其视为单元教学的重点，引导学生掌握知识与知识之间的内在联系，建立健全个人生物学科学习的“大概念”，加大学生对知识的掌握度与了解度。所以怎样立足于整体主义理论等基础理论，基于学科“大概念”教学角度，提升教师单元教学设计的科学性和时效性，已然成为一线教学工作者亟需处理的主要问题之一。

（一）切实掌握课程教学指标，梳理知识之间的内在联系

结合单元课程教学重要指标来讲，“细胞作为生物体结构、生命活动的重要单位之一”作为大概念，主要涉及以下内容：其一，“质膜包裹着细胞，主要由磷脂和蛋白质两部分组成”（包含“质膜会将细胞和外界环境相互分离”；
“质膜控制着物质对细胞的进入或者出入活动”；
“质膜参与着细胞与细胞之间的信息交流活动”）；
其二，“细胞质内部有多个细胞器组织”（其中主要包括“细胞器具备相对独立性，且每个细胞器的结构存在一定程度的差异性”；
“细胞器作为细胞内部生命活动的重要场所”）；
其三，“细胞核作为保存遗传物质的重要场所”（其中包括“细胞核能够有效控制细胞的生命活动”）。其中不同“次位概念”又覆盖着大量的科学知识（将其视为单元教学的知识点）。对教学进行分析与研究，上述主要概念及其包括的次位概念均属于高中生物“细胞的结构”知识要点。此外，整体主义理论重点突出知识与知识之间的内在联系，为此，教师应认真梳理单元教学中各个知识点之间的内在联系，这是建立健全单元教学体系的重要前提。

（二）掌握学生个体学习状况，设计个性化学习目标

知识是在学生原有知识体系上建设的，所以“先前概念”与“最新发展区域”均是设计与完善单元学习整体目标的立足点与出发点。经过初中生物学学科的学习，学生已经初步建立了“细胞作为生物体结构和生命活动的重要单位之一”的认识，且对细胞根本框架已经有了一定程度的了解与认知。在高中生物学学科知识学习过程中，学生使用高倍显微镜对细胞进行细致观察，掌握细胞生物大分子结构、功能等相关知识，形成一个良好的“生命物质性”理念，在后续深度学习过程中能够掌握“真核细胞”的各个部分的框架。立足于课程指标设置、知识之间内在联系的梳理以及学生个体学习情况的分析，教师制定了以下单元学习目标。

其一，分析质膜结构发现历史，采取“发展演绎”“发展推理”以及“模型建设”等方法，帮助学生了解质膜的“流动镶嵌模型”，分析质膜结构与细胞组织之间的关联性，感受科学家追求真理、不畏艰苦的精神，树立良好的结构与功能观念（如生命观念等）。其二，指导学生开展“变形虫切合”“核移植”等诸多实验活动，在分析具体的实验结果以及小组讨论环节中，深度了解细胞核的内部结构以及相关功能，引导学生学习“细胞核作为保存遗传信息的重要场所”等知识（如科学思维或探究等）。其三，开展“胶原蛋白合成”“胶原蛋白运输”等教学实践活动，让学生以小组为单位进行交流，简单阐述细胞质内部“亚显微结构”的具体功能，建立“蛋白质产生”“蛋白质分泌”等知识概念模型，认识到细胞功能的实现离不开各个部分的相互协作（如科学思维）。其四，为学生提供大量的“胶原蛋白和皮肤衰老”等相关学习资料，引导学生课前粗略阅读，课堂结束后对教学内容开展反思性写作活动，立足于“线粒体与细胞质流动”等一系观察实践活动，感受细胞组织的整体性与统一性，使学生在无形中树立良好的生命观念以及科学探究精神。

（三）增设教学情境“主线”，模拟设定教学评价任务

单一的知识积累不利于核心素养的形成，教师需要在具体单元教学中设置评价学习任务。核心素养作为学生内在心理特点的典型表现，直接观察难度较大，教师可以将高中生物学科知识与具体教学情境相联系，将核心素养演变为能够贯彻的“外在行为”等呈现方式，对学生个体核心素养培育情况进行评估。教学评价应立足于单元教学的核心主题，将单元学习目标作为教学评价的重要目标。在逆向教学设计观念上，教师应在完善学习任务之前，模拟与设置表现性学习评价任务，然后将任务置于单元整体规划的有效位置。此种评价任务不只是单纯的教学评价，也是一个学习活动，将评价任务置于课堂问答环节，能够促使评价任务有效贯彻与落实在单元学习的全部环节中，满足“教—学—评”三者高度统一的教学观念。单元情境教学主线的设计应立足于科学研究文献资料、科学发展历史趋势、社会热点问题以及日常生活经验等。

在本单元教学中，教师在科学研究文献中采集相关阅读材料，将其视为单元教学的“主线”，从中分解出对应的评价任务：第一，单元教学前引导学生反复阅读情境教学材料，开展反思性写作，根据写作情况评估学生对教学材料的掌握情况；
第二，单元教学中对血液透析所包含的生物学原理进行系统化和规范化分析，制作对应的纤维细胞框架模型，开展小组讨论活动“食用猪皮能否美容”，分析其中的生物学依据；
第三，单元教学后布置单元练习题目，根据练习结果评估学生对知识的掌握程度。其中，教师将情境教学“主线”设计为“胶原蛋白和皮肤衰老”之间的关联性：胶原蛋白作为哺乳动物身体中含量丰富的蛋白质成分，在皮肤组织纤维细胞内形成后，逐一输送到细胞表面组织中或被分泌到细胞外部，对表皮细胞能够发挥链接功能，对皮肤结构具备支撑功能。随着年龄的不断增加，成纤维细胞的合成能力也会明显衰退，导致皮肤组织胶原蛋白物质有所丧失、皮肤空间结构发生变化，造成皮肤弹性明显下降，皱纹也会随之出现。

（四）明确主要学习问题，完善与优化学习任务

在单元教学主题下，教师对主要学习问题进行设计，将其作为学生课堂学习的中心任务，明确单元学习的发展进程以及方向，保障学生能够在完成各个学习任务的过程中了解“大概念”。首先，在分析与研究单元教学知识体系的过程中，本单元主要涉及质膜、细胞质、细胞核结构和功能以及细胞各个部分相互分工、相互合作，最终明确单元教学的主要问题：第一，成纤维细胞质膜的“亚显微结构”具体是什么样子的？与其功能存在何种联系？第二，成纤维细胞核具备何种功能？第三，细胞器（成纤维细胞内）具备何种功能？其中哪一些细胞器参与胶原蛋白的形成活动？第四，成纤维细胞内怎样协同完成胶原蛋白的形成、加工以及传输？其次，在主要问题与单元情境教学“主线”基础上产生对应的学习任务，建立多个“次位概念”。例如，教师根据不同学习任务内容将其划分为四个不同的“次位概念”：第一，分析科学史相关资料，推理演绎有机分子在细胞质膜中的排列形式，完善成纤维细胞质膜的物理模型，初步分析质膜结构与功能之间的联系；
第二，以学习小组为基本单位收集成纤维细胞器有关资料，在课堂上进行展示与交流学习，逐一举例不同细胞器的结构特征以及相关功能；
第三，了解变形虫切合、核移植等实践活动资料，演绎评估细胞核的具体功能；
第四，详细讲述胶原蛋白在成纤维细胞内部的形成环节和运输环节，搭建对应的概念模型。最后，贯彻线粒体、细胞质流动等实践活动结果，体会细胞的整体性。通过对学习目标、学习评价任务、主要问题以及对应单元学习任务进行归纳与整理，获得单元导向图，建立单元主体部分框架。如核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任。

（五）利用应用教学模式，构建学习规划体系

首先，教师应将“整体—局部—整体”教学模式用于单元教学环节，建立单元学习整体规划方案。第一个“整体”主要指的是学生根据单元教学“主线”情境材料开展反思性写作活动，有利于促使学生对单元教学内容有个初步认知；
“局部”作为课堂教学活动的重要主体，随着单元情境教学主线而产生，根据生物学学科核心素养培育相关要求开展对应的学习活动、评价任务，建立对应的“次位概念”；
第二个“整体”主要指的是利用开放性、时效性的“真问题”培养学生的科学思维，帮助学生了解知识与知识之间的内在联系。其次，教师应结合教学任务时长完善不同课时的学习计划，并进行整合与归纳，形成可执行、可操作的单元学习方案。

第一，整体阶段。开展反思性写作评价任务。在教学中，教师需要将反思性写作视为掌握学生课前预习情况的“前概念”，帮助学生对单元学习内容获得初步认知，建立健全教学方案。反思性写作是指在正式开展课堂教学活动前进行的写作任务，指导学生阅读与思考学习材料，结合自身生活经验反思问题，以书面形式呈现学生个人思维情况，将其视为一种教学工具，具有良好的促进作用。在单元教学开展前，教师为学生提供阅读材料，引导学生在阅读后以“第一人称”视角讲述思考环节和思考内容。加上反思性写作对作品具体字数、表现格式、文体样本以及表达方式等方面均无任何限制，教师也不需要评价学生对材料的理解是否正确，而是引导学生从材料中发现重点信息，书写个人对材料的理解以及材料与个人生活经验之间关联，提出具备思索价值的问题。教师应尽可能避免学生将反思性写作看成“答题环节”，摘抄网络或者教材中的信息来回答问题。第二，局部阶段。第一课时，学习与了解质膜结构发现史，建立成纤维细胞质膜模型（均为学习任务）；
评估与观察血液透析所涉及的生物学原理（评价任务）；
第二课时，以小组为单位，展示与交流成纤维细胞器，逐一列举各个细胞器的内部结构特点以及相关功能，分析与观察变形虫切合以及核移植等相关实验结构（均为学习任务）；
第三课时，搭建与调整成纤维细胞结构模型（评价任务），设计胶原蛋白在成纤维细胞中的合成环节与运输环节（学习任务）；
第四课时，观察与分析线粒体以及细胞质流动实验环节和实验结果（学习任务）。第三，整体阶段（第五课时）。以小组为单位讨论“食用猪皮能够美容”（“真问题”，视为建立健全单元教学知识体系的有效载体，且不具备确定的指向性，包括大量且复杂的信息）有无生物学依据；
完成单元练习题（均为评价任务）。

综上所述，任何系统的不同子系统之间只有在相互联系和相互影响下，才能演变为一个整体的框架结构，从而最大限度地发挥整体功能与作用。教师指导学生对不同知识内容进行想象，在此基础上搭建衔接关系，将新知识与旧知识相互融合，学生对高中生物问题进行综合性和系统性思考，有效迁移学科多个领域的知识或跨学科知识，才能顺利回答问题。在解决问题的过程中，学生能够掌握新旧知识之间的内在联系，将新知识融入原本的学科知识认知体系，促进知识结构化发展。

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