“总-分-总”式单元“学习图谱”的实践研究

周初霞，王红梅，石秀芹

学科核心素养的发展离不开超越课时教学的、以真实的整合性现实情境或主题统领的单元整体教学。单元整体教学强调学科内容的结构性和关联性，综合考虑生物学学科大概念、思想方法和学科探究模式的渗透。为此，笔者尝试在单元整体教学中，研制“总-分-总”式单元“学习图谱”，为学生的单元整体学习提供“GPS”。

一、“总-分-总”式单元“学习图谱”的内涵

设计所有的学习规划都要以实现理解意义和学习迁移的目标为依据[1]。针对学生用记忆碎片化的术语来代替理解概念体系的问题，笔者基于“以终为始”的逆向设计理念，依据《普通高中生物学课程标准（2017 年版2020 年修订）》的内容要求，以重要概念为单元主题，以支撑该重要概念的次位概念为课时学习主题，研制了“总-分-总”式单元“学习图谱”，如图1。

“总-分-总”式单元“学习图谱”能帮助学生形成“整体感知—部分剖析—整体反思”的思维方式，改善传统独立的课时教学所带来的学习碎片化与浅表化现象，理解概念和观念的内在联系，提升运用知识解决生活生产中实际问题的能力，从而发展生物学学科核心素养。

图1. “总-分-总”式单元“学习图谱”

（一）感知单元整体框架

整体认识论认为，在涉及知觉过程的整体和局部加工问题上，整体决定部分的知觉，整体是在部分之前被知觉的[2]。因此，教师从单元整体设计的视角，基于课标与教材的研读，解构单元概念体系，即厘清大概念、重要概念、次位概念等各层级概念的逻辑关系以及重要概念之间、次位概念之间的逻辑关系和相互支持作用，建构概念体系[2]。教师基于教学内容和学习者的分析，提出适切的聚焦概念、指向核心素养发展的单元学习目标。依据概念体系创设单元境脉，设计基于境脉的真实问题与评价任务，以帮助学生整体感知单元知识框架，明确单元学什么、怎么学、学得如何。

（二）建构课时次位概念

以次位概念为课时学习主题，教师设计“情境—问题—任务—活动—评价”的学习主线。学生带着问题与挑战性任务主动参与到活动中，在体验中探索与发现，主动获取知识、建构概念，真正的学习才得以发生。在获取有效信息以解决问题的活动过程中，同时伴随着形成性评价的开展。教师基于评价结果进行即时反馈，有效引导学生将“迷思”甚至“错误”的前概念，转变形成科学概念。学生在真实情境和问题体系中，基于任务引导学习方向，尝试用问题的解决与评价来确定自己在学习图谱中的“定位”。教师与学生不断反馈、调整学习任务，并在课时学习路径的行进中逐步建构课时次位概念，最后达成单元重要概念的建构。

（三）应用单元重要概念

教师引导学生回归单元境脉，解决核心问题，完成单元评价任务，实现对单元重要概念的迁移应用。学生在获得新概念后，以单元核心任务的解决为总体目标，不断反思课时学习内容、课时任务的解决对单元学习的“贡献”，并参与社会性科学议题、动手或实践类作业等实践任务，提升在新情境中迁移应用知识的能力以及在学习过程中的自我认知意识，从而走向深度学习。

二、“总-分-总”式单元“学习图谱”的实践案例

以重要概念“机体通过内环境与外界环境进行物质交换，并通过一定的调节机制保持稳态”的单元整体教学为例，开展“总-分-总”式单元“学习图谱”的实践。

（一）从单元整体视角，厘清单元学习框架

依据课程标准与教学实际，将本单元的重要概念解构为“细胞外液共同构成高等动物细胞赖以生存的内环境”“机体细胞参与内环境的形成与维持，并通过内环境、经过多系统与外界环境进行物质交换”“机体通过调节作用保持内环境的相对稳定，从而保障正常生命活动”等次位概念。已学重要概念“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”“物质通过被动运输、主动运输等方式进出细胞，以维持细胞的正常代谢活动”等为本单元重要概念的学习提供支撑。本单元重要概念也是后续学习“神经系统通过调节器官、系统的活动实现机体稳态”“内分泌系统通过分泌多种激素发挥调节作用，实现机体稳态”“免疫系统抵御病原体的侵袭，识别并清除机体内衰老、死亡或异常的细胞，实现机体稳态”等重要概念的基础，并与这些重要概念共同支撑大概念“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”的建构。概念解构如图2。

图2. 本单元相关概念间的关系

通过必修1 和必修2 模块的学习，学生已基本具备归纳与概括、模型与建模以及演绎与推理等科学思维，也具备初步的简单实验方案的制订并实施、与他人合作交流开展探究活动等科学探究能力。但在运用系统分析的思维方法、认识并解释生活中常见生理现象等方面比较欠缺，对健康生活方式维持人体内环境稳态、疾病预防的意义等认识不足；针对特定情境设计并实施探究实验，并分析处理实验数据等方面仍有欠缺。因此，基于本单元的概念解构，结合学生的学情，本单元的学习目标确定如下：

一是通过比较人体内不同部位细胞所生活的液体环境，说明血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成机体细胞赖以生存的内环境，发展结构与功能观、稳态与平衡观、系统观和信息观。

二是通过绘制概念图解释概念“细胞通过内环境与外界环境进行物质交换”，运用归纳与概括等科学思维方法，概述机体通过呼吸、消化、循环、泌尿等系统参与内外环境间的物质交换，认识内环境的稳态及其意义。

三是通过“探究血浆对pH 变化的调节作用”活动，认识内环境中理化因子能在一定范围内保持相对稳定的状态，通过设计实验结果记录表和基于数据的实验分析，提升实验设计、数据处理与分析等科学探究能力。

四是运用归纳与概括的方法，阐明机体通过调节作用保持内环境稳态；通过“内环境偏离稳态的病例分析”活动，提高分析解决生活中实际问题的能力，崇尚健康的生活方式。

结合“新冠疫情背景下医务工作者奋战于抗疫第一线”这一社会热点，基于单元概念体系，本单元境脉的创设如下：

为争取最短时间阻断疫情传播，医务工作者冒着炎热的天气。穿着防护服为市民进行核酸检测。虽然气候炎热、连续工作多个小时，但医务工作者大都还是能够通过自身调节，维持体内细胞生活的温度、水盐等条件的相对稳定。

根据创设的单元境脉，提出核心问题“机体细胞直接生活的环境是如何维持相对稳定的”。以核心问题为单元学习的支撑点，根据逆向设计理论，教师系统设计“概念模型建构”“实验探究”“病例分析”等评价任务，并将其解构到各课时学习中[3]。

（二）从课时学习视角，构建课时学习路径

明确的中心问题可以减少教学活动设计的随意性，引导学生从精选的活动中受到教育。好的中心问题可以引起其他有意义的问题，相关问题联系在一起就构成了学生需要形成的知识结构[3]。围绕本单元的核心（中心）问题，可将其分解成三个子问题。子问题间存在概念知识的关联性及思维的进阶性。由问题引发任务与活动，在单元评价任务统领下的课时评价任务与教学活动相契合，最终指向学习目标的达成，实现概念的意义建构。在单元境脉统领下，由“问题—任务—活动—评价”为主线构建形成的课时学习路径（如图3）。

图3. 课时学习路径

本单元整体教学由任务派生出的活动主要包括资料分析、概念图构建、实验探究和宣传小报设计等多种形式。值得指出的是，概念图构建活动贯穿了本单元的始终。第一，教师运用板书以概念图的形式引导学生建立本单元的学习体系；第二，学生在多个建模活动中利用概念图主动建构知识体系；第三，在探究活动中利用概念图激发学生的创造性思维；第四，在单元学习完成后，以概念图的形式架构个性化的单元概念框架。以概念图的形式将相关概念进行比较、辨析，将新学习的概念不断内化，并纳入到原有的概念体系中，最终实现将所学概念进行外显表达，不仅发展了运用模型表达生物学概念的能力，也发展了归纳、概括以及论证等科学思维。

活动的有效开展充分体现“以问题促探究，以探究促思维”的理念。在“细胞生活在怎样的环境中”“人体各器官系统如何分工协作使得细胞与外界环境间实现物质交换”“医务人员在持续高温环境中工作是否影响机体的温度、血糖浓度等理化性质”等问题的引领下，学生带着挑战性任务主动参与活动，从简单到复杂，层层递进，最终有序地完成重要概念的建构。

评价本身也是活动的组成部分，评价与学习目标匹配，最终促进学生的发展。本单元的课时评价主要以形成性评价的方式，根据相应活动及时跟进，并提供学生改进学习的建议。评价的方法呈现多样，如运用评价量规指导并评判学生的实验操作、运用描述性评价对学生活动进行质性反馈，以实现学生及时反思与自我调整等。课堂中，教师根据评价结果进行科学分析，并进行及时反馈，不仅提高了评价的时效性，也提高了学生参与活动的效率，激发了学生的潜能，促进了深度学习。例如，在学完概念“细胞通过内环境与外界环境进行物质交换”后，学生展开对“外界空气中的O2到达组织细胞被利用需要所经过的路径”的讨论，讨论情况能及时反馈学生对概念的理解，并能有效地反馈教学过程以促进和完善教师的教。

（三）从单元反思视角，布置单元评价任务

单元评价任务是在课时评价基础上的进阶与调整，旨在为学生反思提供支架，引导学生理解、反思所学习的内容与过程，进而形成积极的情感、态度与价值观，发展元认知智能[4]。在课时学习后，通过布置“以小组为单位合作构建单元概念图并进行组间评价交流”“制作相关的健康宣传小报并开展宣传活动”等单元评价任务，不仅能够引导学生建立单元概念体系，促使学生运用所学概念解决复杂情境中的生物学现象，提升知识迁移的能力，也能够潜移默化地引导学生自觉地采取并宣传有益于健康的行为和生活方式，增强健康生活的意识与自觉性。

基于“学习图谱”，本单元学习实现了概念的意义建构，发展了结构与功能观、稳态与平衡观、系统观、整体观等生命观念；通过资料分析、构建人体细胞与外界环境物质交换的图示等活动，发展了归纳与概括、模型与建模等科学思维；通过实验设计、数据的分析与处理等，发展了科学探究；基于单元境脉及单元评价任务——健康宣传小报的制作等，引导学生尊重与关爱医务工作者，培养社会责任意识。

三、“总-分-总”式单元“学习图谱”的实践反思

在单元整体教学中，“总-分-总”式单元“学习图谱”开展过程中应注意以下方面。

（一）单元“境脉”应具有贯穿性和问题导向性

在教学中，会出现教师不顾生活实际想当然编写情境的现象，或是情境与学习目标、内容不相匹配，或与学生认知水平脱节等现象。情境的设计缺乏整体性、连续性与衔接性，不能给学生提供问题探究的“支架”，也不能成为学习的“先行组织者”，这样的学习是浅层的。单元境脉应基于生物学科学史和前沿、生活生产实际与社会热点等来创设，提出单元核心问题与任务，然后衍生出指向关联次位概念的系统化、结构化、进阶性的课时情境、问题与任务。课时情境围绕单元情境展开，课时之间通过情境关联，并逐步进阶和扩展。以关联的、进阶的问题驱动教学进程，引导学生开展探究活动，目标明确，适度开放。学生在分析问题与解决任务的过程中，通过自主、合作的学习活动，逐步建构次位概念。学生由表及里、由浅入深地对事实、次位概念进行层层分析，在多个关联性的次位概念的基础上抽提重要概念，在重要概念的基础上凝炼生命观念，从而实现事实、概念与观念的融合发展。

（二）单元核心问题应围绕单元主题进行设计

在课堂上，教师的提问若过多、过细、过浅，就容易将复杂的观点或过程拆解成简单的、零碎的知识性问题，不能引发学生真正质疑与讨论。教师较多提问“是什么”的问题，甚至以问代讲，以讲代做，会使学生仅关注对事实性知识的简单回忆，导致无意义的学习发生。因此，核心问题应围绕单元重要概念或观念进行设计。核心问题需要有一定思维深度和挑战性，能持续性引发对重要概念建构相关联的思考，不断激活已有经验，达成对问题的深度理解。高质量的问题除了可以激发学生的学习兴趣，还能引发学生进一步思考，提出深层次问题，形成课堂互动效果[5]。在生活实践价值的引导下，单元问题与重要概念相配套，能够激活学生丰富而生动的真实世界。通过呈现问题情境，让学生在前概念基础上不断探究，像科学家一样进行知识建构、问题解决和反思改进，从而实现概念的改变和知识的迁移[6]。

（三）单元任务要指向真实情境的问题解决

单元任务需要“贯通”在教学过程中，不能只在单元末尾布置一个形同虚设的任务。真实任务通常需要学生迁移概念知识，解决问题，并有利于丰富其学习经历和有效评价反馈其学习效果。真实任务的结果往往具有开放性，这不仅能够赋予学生选择权，而且能够促进学生发挥创造性。真实性是核心素养的精髓[7]。所谓的真实性，不是现有知识的记忆和再现，而是新知识的迁移和产生。教师不以内容为起点，而将“期望学生掌握内容之后能做什么”的评价任务作为起点，即“以终为始”的逆向设计理念，真正使学生“有的放矢”，取得预期的设想目标。围绕真实世界和现实生活中的问题设计任务，可改变传统教学中传递知识的过程，在课程、教师与学生之间形成更多的联结，使得教育的形态从单一的线性结构走向复杂的网状结构。

（四）教学活动要围绕任务的解决来设计

以前教师过分注重探究活动的多样性，而缺乏学生对活动的体验性、过程性，一味追求简单记忆和机械训练，而忽视概念的深刻理解。特别是合作学习活动中，学生如何合作、如何分工没有细化落实，任务是否达成缺少评价量规，尤其是活动展示环节，教师往往展示在“巡视”中收集到的“理想”的“产品”，而对于学生存在的不足或问题很少关注。其结果是活动结束了，学生不会的、不足的、错误的依然没有机会暴露、反思及纠正。有效的单元设计“目标-情境-问题-任务-活动-评价”等环节应完全匹配。任务的设计通常聚焦概念，解决单元中最关键的问题，“任务”是抽象目标与具体活动之间的枢纽，通过任务设计与推进，指导学习活动的开展。因此，活动要围绕真实任务的解决来设计。在任务的引领下，学习活动的设计能引发学生的主动学习，活动进程要具有连续性、进阶性和内部逻辑性[8]。并让学生明确活动的目标是什么，他们将会遵循的活动路径是什么，他们的活动将会如何被评价等，从而促使学习真正发生。

（五）单元评价要关注“过程”意识

大多教师受唯分数的“应试化”评价影响，常常忽视教学中的形成性评价。缺乏“精准”的评价依据，学生思维不能外显化，学生个性化的评价更是得不到重视。评价的目的是反馈信息，动态调控教学过程，促进深度学习。评价的分类有多种方式,其中，形成性评价和总结性评价可以分别被看作“促进学习的评价”和“关于学习的评价”。形成性评价方式关注学生学习的过程，并使教师有意识地使评价的过程成为学生学习与知识建构的过程[9]。因此，教师要关注形成性评价，了解学生的学习状况，以获得持续的反馈信息来提高自己的教学效率。要开发评价“量规表”以帮助学生将思维外显化，要研究基于人工智能达成“精准”评价，要关注学生的个性化评价。注重知识获得的“输入”环节的呈现形式、学习活动以及学习方式的开展过程，以及在完成作业并进行评估之后所形成的“产品”输出这三个方面的差异化设计。基于评价帮助学生反思学习，使其看到自己的长处和不足，明确努力的方向。反思学习不仅是学生将所学的知识与技能内化成为关键能力、必备品格与价值观念的必经之路，也是形成自己的元认知、心智习惯、成长型思维的唯一路径[10]。

“总-分-总”式单元“学习图谱”能实现单元整体设计与课时教学实施的内在逻辑关联性，帮助教师走出“覆盖教材内容”和“活动导向教学”这两个传统教学设计的误区。“学习图谱”以反复由总到分，再由分到总的学习，不断加大难度，为实施“扶放有度”的教学模式提供学习支架。教与学的相互关系，由于活动过程中的“扶”“放”变化而形成了一种此方激励和支持，彼此双方主动参与的不断螺旋上升的循环圈[11]。学生带着问题、任务进行深入的学习活动，通过任务达成与否的评价及时了解自己在图谱中的“定位”，反馈并调整学习的内容与方向，使学习活动取得预期的设想目标。当然，单元学习图谱的呈现需结合学生的学习实情，形式可多样化、趣味化。