核心素养与科学教学：例谈“生物体内物质与能量的转换”的复习单元设计

核心素养与科学教学：例谈“生物体内物质与能量的转换”的复习单元设计

童丽丽

萧山区益农镇初级中学 浙江杭州 310000

摘要：生命观念是生物学核心科学素养的重要内容。教学中落实生命观念，需要将生物概念作为基础，尝试解释抽象的过程，期待对生命内涵理解。本文以“生物体内物质与能量的转换”为典型案例，通过明确构建的依据，理清构建的思路，确定构建内容和目标，设计完成一课时教学，进行教学评价五个步骤构建复习单元，进而落实生命观念。

关键词：生命观念；复习单元设计

浙江省从20世纪90年代始，在初中阶段实施综合科学课程，内容包括物质科学领域，生物科学领域和空间科学领域三方面^[1]。浙教版科学共24章，其中13章涉及到了生命科学方面的内容，在整个生物学领域内，该内容是树立核心素养的重要载体，给学生提供了生命观念和生物学观点的构建途径。然而生物学的相关内容在6册书中都有涉猎，呈现给学生的知识相对零散，这种情况的出现不利于学生形成科学素养。

学生的核心素养提高是我国基础教育课程改革的基本价值追求。中学生物学的目标主要包含下面几方面：一是要让学生了解生物学概念的核心，从而对生命有所理解；二是要引导学生感悟生物学知识产生的整个过程；三是引导学生理解自然，形成科学态度，养成科学精神^[2]。如果按照新课教学“核心素养—学科素养—课时设计”的形式完成教学，那么因为教学内容的不同，就需要提取某一维度的目标，并且在短时间内完成目标，进而达到“记中学”的效果。对于方法、情感态度价值观的培养，是需要更长的时间才能够达成。因此，就需要“做中学”和“悟中学”。所以，仅从课时的角度出发设计教学，想要达成教学目标，那么就会受到很大的限制，进而出现生物学科学素养的顾此失彼。

笔者认为，要全面落实科学素养，不仅仅需进行新课课时教学，还应在此基础上编制复习“单元”。

一、复习单元设计的意义

“单元”不是“章”，它是基于一定目标与主题，所设计的教材或者是将经验划分成模块、单位^[3]。“单元”内由若干个相互联系的课时，紧密有序地将各课时的知识技能，方法过程，情感态度形成完整的教学过程。“复习单元”设计不受新课知识点影响，可跨越不同年级。它的意义主要包含三方面：一从整体的角度设计知识结构，展现关键概念的本质内涵，以及各个概念之间的联系，使学生更多的参与学习活动，增强他们的实践和体验，促进学生对知识的理解以及迁移运用；二能突出内容和过程之间的联系性和完整性，便于教师按照教学内容选择针对性的教学方法，体现各种维度，保障学习过程的思维梯度；三能衔接初高中生物学知识，明确概念在不同阶段，其需要掌握的不同内容及要求，使学生的理解更加深化。

二、复习单元的构建

2.1复习单元构建的依据

课程标准是确定“单元”构建的首要依据，在《义务教育初中科学课程标准2011年版》中对生命科学一共设置了五个主题，在此基础上完成科学探究。生命观念实际上是由不同的生物概念组成的，其本身具有一定抽象性^[4]，而且其统摄性、整合性能极好。在完成新课教学后，学生对生物概念有了基本了解，本文以“生物体内物质与能量的转换”为例进行复习单元设计。

2.2构建“生物体内物质与能量的转换”的复习单元的思路

在构建“生物体内能量和物质之间的转换”课题的复习单元时，笔者首先掌握了生命观念的本质含义，然后在此概念的指导下，将概念分成观念、核心概念、重要概念以及具体概念等层次，由此获得“生命观念”的生物学概念图谱（表1），根据此图谱选择了浙教版八下第三章《空气与生命》、第四章《植物与土壤》、九上第四章《代谢与平衡》的内容，对原有章节内容进行重新组合，从而将“生命观念”当做主线来构建单元内容，展现人体和植物体的“结构与功能观”、“物质与能量观”的内容。

表1 生物学概念图谱

2.3制订复习单元目标

所谓的复习单元目标，就是学生在学习完复习单元之后，所要掌握的核心素养。单元目标可以使教师能够按照相应的计划进行教学，而且还能够随时校正问题。以下是笔者对“生物体内物质和能量转换”复习单元内容制定的单元目标，详情见下表2。在复习目标的基础上，对这个单元目标进行细化，将其转换成详细的课时目标，详情见表3。通过上述流程，推动教学活动的开展以及目标的落实。

2.4.精选复习单元教学

在学习活动中，需要实现学习目标并且培养学生的核心素养。教师在教学设计时可把重要概念转化为具体概念，通过营造真实的情景，围绕生物学的基本概念或观念的核心来布置学习任务，以此完成教学环节。接下来，我们具体介绍“植物体的光合、呼吸作用以及二者之间的关系”这一课题的教学设计。

具体情景 让学生观看种子播种—萌芽—生长—开花—结果—死亡的过程视频，从而提出一个关键性的问题，即植物在生长、开花、结果的过程中，都经历了哪些生理过程？

2.4.1 任务1 认识光合作用

活动 学生通过小组合作，从物质和能量两条主线认识光合作用的概念

设计意图 促使学生主动温故科学史，结合已建立的生物学概念，纠正知识偏差，强化光合作用是一个复杂的过程，不仅包括物质循环，还包括能量转换和气体交换。

2.4.2任务2 说明傍晚空气中氧气浓度最高

情境 出示晨练的图片，试分析为什么医生不建议晨练而推荐傍晚锻炼身体？

活动 请根据图一分析d点，e点，f点，h点代表的含义？

设计意图 题目引入，激发学生思考，激活学生的科学思维，攻破疑难问题。通过分析，加深学生理解光合作用和呼吸作用间的关系。学生在学习此知识点时，可利用已学化学知识分析有机物积累的情况，并让学生们知晓，植物在傍晚的时候，其所在的空气中氧气的浓度最高。

2.4.3任务3 说明影响光合作用速率和呼吸作用速率的因素

情境 视频展示温室种植大棚农作物，新疆瓜果生长的环境。

活动 学生观看视频，阅读材料。用实例分析“新疆瓜果特别甜”的原因。老师给学生提供光照、光合作用、温度等方面的数据，学生自己建立坐标轴来描绘变化的曲线，在这个过程中感受数学模型的研究办法。

设计意图 在复习阶段综合光合作用和呼吸作用相关知识，学生全面看待植物的生理过程，为高中进一步学习打好基础。学生通过视频和阅读来感受生活现象；建造良好的学习平台，不断产生新的知识供学生学习，帮助学生养成良好的“物质与能量观”；借助数学的建模过程，理解光合作用的影响因素。

2.4.4任务4 课后拓展

实验设计 利用针筒和水生植物设计实验，证明植物光合作用产生氧气。

设计意图 光合作用实验的设计，是学生对光合作用知识的综合运用，是考查光合作用影响因素及光合作用与呼吸作用的关系，是对物质和能量转换知识的升华。

2.5设计复习单元评价

评价方案是单元设计的最后一步，由于复习单元设计是发生在新授知识后，它更需要体现知识的综合性，因此在设计评价方案的时候，必须要反映出学生可以迁移的概念，以及在真实的情境中，他们解决实际问题的能力。

例如，在“植物体光合作用、呼吸作用及其相互关系”一节中可以采用：（1）知识对比（详情见表4）来给学生掌握本节知识提供帮助，考核学生掌握本节重要概念间关系的具体情况。

表4

（2）有些同学购买了生态球放在家里，没过多久里面的小鱼就死亡了，请从光合作用和呼吸作用角度分析问题出现的原因。

三、小结

设计复习单元能有效提高学生的知识迁移能力和综合分析能力。虽复习单元设计难度较大，跨越知识点多，但可依靠团队的力量设计，围绕核心概念对知识进行合理地组织和整合，促进学生学科核心素养的提升。

参考文献

[1]王耀村.浙教版初中《科学》教科书编写特点探究[J].教学月刊·中学版,2013(11).

[2]谭永平.中学生物学课程在发展学生核心素养中的教育价值[J].生物学教学,2016(5):20-22.

[3]钟启泉.学会“单元设计”[N].中国教育报,2015,第009版.

[4]谭永平.发展学科核心素养:为何及如何建立生命观念[J].生物学教学,2017,42(10):7.

[4]樊婷婷.基于生命观念的“物质与能量观”单元教学设计[J].生物学通报,2019,54(9):19-21.