浅谈基于模块的中学生物学教学设计

钟能政  （安徽省教育科学研究院   安徽合肥  230061）

摘要  所谓模块，是为了实现明确的教育目标，围绕某一特定主题，通过整合学生经验和相关内容而设计的相对完整、独立的学习单元。普通高中课程改革的理念及操作运行都与模块的设置密切相关。提高基于模块的中学生物教学有效性，其前提是优化教学设计。应从模块整体、单元、主题三个层面进行教学设计。从研读《标准》、学习本模块的意义和价值，通读教科书、熟悉模块单元，合理分配教学时数，规划模块研究课题等方面进行模块整体教学设计；从分析单元地位，分解单元主题和制定教学目标等方面进行单元教学设计；从设计教学流程、选择教学方法、设计学习活动和形成性评价方案等方面进行主题教学设计。

关键词  模块  中学生物学  教学设计

普通高中课程改革提出课程应该具有时代性、基础性和选择性，课程由学习领域、科目、模块三个层次构成。所谓模块，是为了实现明确的教育目标，围绕某一特定主题，通过整合学生经验和相关内容而设计的相对完整、独立的学习单元。模块是构成科目的基本单位。模块具有综合性、相对独立性和开放性。因此，普通高中课程改革的理念及操作运行都与模块的设置密切相关。如何进行基于模块的中学生物学教学设计呢？

1  基于模块的整体教学设计

由于一个模块反映了本学科一个或一组主题或核心概念；有主要的、贯彻始终的科学思想观念和方法；有学习、探究的相似情境；有内在的逻辑联系等。因此，在开始模块教学前要对模块进行整体的教学设计。

1．1  研读《标准》，学习本模块的意义和价值  《普通高中 生物课程标准（实验）》（以下简称《标准》）是高中生物教学、评价等依据。进行模块整体教学设计，需要认真研读《标准》，熟悉模块在知识、能力和情感三个维度的教育价值及其它们凸显于哪些教学内容和过程之中？有哪些核心概念，这些核心概念的教学策略和方法。模块的主要科学方法，它们应该通过哪些内容和探究活动来培养？模块主要的、贯彻始终的科学思想观念，应在哪些教学内容中重点体现？

1．2  通读教科书，熟悉模块单元（章）  理想的模块应该是一个完整的主题单元，但现有的课程标准中，模块下还分若干个单元。当我们把一个模块分解为若干个单元时，每一个单元就是这个模块主题下分解的问题，通过解决每一个分解的问题，从而整体上解决模块的问题。在进行模块整体教学设计时，要通读教科书，理解教科书的的设计思路和呈现方式，熟悉模块单元。如为什么人教版、浙科版《生物2 遗传与进化》都是以遗传学发展史为主线来编写？因为这样既尊重科学发展进程和人类的认知规律，也与学生认知过程一致，同时突出体现了“领悟假说—演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”的课程目标，有利于三维教学目标的综合达成。

如果教师自己要根据授课班级学生情况设计学习单元，就要通盘考虑、统筹规划。在设计学习单元时要充分利用学生已有的知识与经验，有利于引导学生主动探究知识的发生与发展；有助于学生形成良好的知识结构和理解科学的过程和本质。如“生物2：遗传与进化”是否可以这样来设计学习单元呢？先提供不容置疑的科学事实或概念作为逻辑起点，即有性生殖细胞的形成和受精作用；DNA是主要的遗传物质；遗传物质对遗传信息的储存、传递和表达。然后运用形式逻辑的方法，通过判断、推理、证明得出两个理论：遗传的基本规律、生物的变异。最后从遗传学出发讨论进化问题。

1．3  合理分配教学时数  熟悉教科书后，要合理分配模块教学的36个课时。分配教学时数需要考虑哪些内容是学生可以自学的，哪些是需要教师指导的，哪些是必须讲解的？需要开展哪些实验、探究、模型建构、制作、搜集资料等学生活动，每一项活动要达到的目标是什么，过程和方法的要点是什么，需要什么条件？哪些活动要课内外结合？哪些活动可以通过指导学生课外完成？是否需要进行阶段性测试？如果需要，何时进行？模块学习结束时，学分如何认定？

1．4  规划本模块需要研究的课题  通过模块的教学，自己准备在哪些地方积累经验，并尝试作理论上的概括和提炼？如何将教学中发现和需要解决的问题归纳提升为课题，把教学和教科研融为一体。例如，提高中学生物课堂教学的有效性。这其中又有：提高探究教学的有效性、提高课堂交流的有效性、提高概念教学的有效性、提高教学评价的有效性、提高教学媒体运用的有效性等专题可研究。在提高“核心概念”的教学有效性中还有诸多问题需要研究：什么是“核心概念”？如何确定“核心概念”？为什么要重视“核心概念”的教学？如何开展核心概念的教学？如何评价学生的核心概念掌握理解的情况？

2  基于模块的单元教学设计

在基于模块的教学设计中，单元是一个相对独立的教学单位，对于单元的教学设计更接近实际的日常教学工作。单元教学内容的设计重点是什么？

2．1  分析单元的地位  进行单元教学设计时要分析本单元在模块中的地位，理清单元之间的逻辑关系。如人教版“基因和染色体的关系”和浙科版“染色体与遗传”都是安排在孟德尔定律之后来学习。在孟德尔定律被重新发现之后，迫使人们就会思考和研究：细胞内有何种结构与基因相对应？基因究竟是什么？细胞学的研究揭示细胞核内染色体的传递方式与“遗传因子”的传递方式有着平行关系，于是提出了“遗传因子”（即基因）位于染色体上的假说。因此，本单元的学习，学生将继续循着科学家的研究足迹，寻找基因在细胞中的位置，再次体验观察—提出假说—实验验证的科学思想方法，领悟科学家大胆假设、小心求证的科学态度和富于想像的创新思维品质。

2．2  分解单元主题  在日常教学时还需要将单元主题进一步分解。对于单元主题的分解就是对单元主题的深入分析，分析单元主题所包含内容、所涉及的科学思想方法等相关问题，把一个单元分解为若干个主题，并根据分解的内容和问题设计教学的情境和程序。如人教版“基因和染色体的关系”和浙科版“染色体与遗传”单元主题设计的思路是：细胞学研究揭示了减数分裂的过程和受精作用的实质，科学家发现进行有性生殖的生物，正是通过减数分裂和受精作用来保持亲子代遗传性状的稳定性的，而这一过程又是通过染色体行为和数目的变化来实现的。染色体在减数分裂和受精作用中的行为与孟德尔假设的遗传因子在亲子代之间的传递行为有着惊人的相似，因而萨顿提出假说：基因位于染色体上。摩尔根通过果蝇杂交实验证实。摩尔根的果蝇杂交实验不仅验证了基因位于染色体上，而且揭示了果蝇的伴性遗传。所以本单元安排了减数分裂和受精作用、基因在染色体上、伴性遗传等三个主题。

2．3  制定教学目标  这里所说教学目标是指学生通过一个单元的学习应当达到的目标，是介于高中生物课程总目标与每一节的具体目标之间的中观教学目标。准确理解行为动词的含义是制定教学目标的关键。在《标准》中上述单元所涉及的具体内容标准有：阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化；举例说明配子的形成过程；举例说明受精过程；概述伴性遗传。这里的“阐明”、“举例说明”、“概述”均属于理解水平的知识性目标动词。《标准》对理解水平的要求包括：把握内在的逻辑关系；与已有知识建立联系；进行解释、推断、区别、扩展；提供证据；收集、整理信息等。这些理解水平的行为动词含义也不尽相同，根据中国社会科学院语言研究所编写的《现代汉语词典（修订本）》：“阐明”的意思是“讲明白（道理）”；“说明”的意思是“解释明白”、“证明”；“概述”中的“概”具有“概括”的意思，“概括”的意思是“把事物的特征归结在一起”和“简单扼要”。“阐明细胞的减数分裂”具体含义是什么？可以解读为：学生通过学习不仅能讲明白减数分裂的概念、过程及其染色体的变化，而且能讲明白减数分裂的意义；与已有的知识建立联系，即说出孟德尔定律细胞学的解释；尝试类比推理的方法，解释基因位于染色体上并说出实验证据；使用高倍镜，观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片能提供证据证明减数分裂中染色体的变化，所以也是很重要的。“举例说明”举什么例子来说明很关键，举例要联系学生生活经验，考虑学生的接受能力，激发学生的学习兴趣。由于动物配子的形成过程比植物简单，而哺乳动物是最高等的动物类群，人也属于哺乳动物，学生渴望了解与自己身体有关的生理过程，基于以上几点考虑，以哺乳动物的精子和卵细胞为例来说明配子的形成过程。概述是在直接的观察和实验、客观的原始记录的基础上，经过归纳的过程发现事物共同点特征。因此，“概述伴性遗传”是要求学生在观察红绿色盲家系图和模拟不同婚配方式的基础上，归纳伴性遗传的特点；并且能从XY型性别决定生物的伴性遗传扩展解释ZW型性别决定生物的伴性遗传。

3  基于模块的主题教学设计

基于模块的主题是真正意义上的教学单元，实际的教学主要是对主题展开的。针对主题的教学设计，既具有教学内容的相对完整性，又可以分解为不同的课时教学内容。如何进行主题的教学设计呢？下面以“DNA分子的复制”为例谈谈笔者的看法。

3．1  设计教学流程  对教学内容进行系统的分析和梳理是教师在教学设计过程中一个重要的环节，而概念图或思维导图可以帮助教师有效地进行教学内容分析和梳理。通过概念图或思维导图对教学内容进行系统分析梳理，明确核心概念和概念之间的联系，从而确定教学思路和顺序，合理分配时间，明确要学习内容和学生已有知识之间的联系，进而选择相应的教学方法和设计有效的学生学习活动。在分析和梳理本主题教学内容后，教学流程可以设计为：创设情境，导入主题→DNA分子复制方式→DNA分子复制过程→DNA分子复制过程的特点、条件、场所→DNA分子复制的意义。

3．2  选择教学方法  根据教学内容、学生已有的知识和生活经验，选择不同的教学方法。教师在教学中的主导作用体现在组织学生活动、调控教学节奏、抓住教学重点、突破教学难点。

（1）运用思维探究学习DNA分子复制方式。其关键是预设“问题串”，通过“问题串”引导学生分析证明DNA是半保留复制的实验。

（2）运用讲授法进行DNA分子复制过程的教学。DNA分子复制是一个复杂的酶促合成过程，学生不具有这方面的知识基础，是教学难点。需要教师借助媒体，运用直观教学手段，分步骤、简明扼要地讲授DNA分子复制过程。讲授时要突出DNA双螺旋结构在DNA解旋酶作用下解旋成2个单链片段；以解开的每一个单链为模板，遵循碱基互补配对原则，与原料中的4种核苷酸互补配对，并在DNA聚合酶作用下，聚合形成一段子链；子链不断延伸并与对应母链盘绕成双螺旋结构。

（3）通过小组合作学习DNA复制过程的特点、条件、场所和DNA复制的意义。

3．3  设计学习活动  学生是学习的主人，课堂教学的主体。体现学生的主体作用就是要设计好学习活动，给学生提供探究学习、合作学习、自主学习的时间和空间。在设计思维探究这样的学习活动时要预设“问题串”，通过“问题串”引导学生分析证明DNA是半保留复制的实验。

（1）通过问题：根据DNA分子双螺旋结构，请推测DNA分子复制方式。引导学生作出假设。

（2）引导学生根据假设推理（演绎）

问题1：如果是半保留复制方式，亲代DNA复制后第1代DNA和第2代DNA分子组成怎么样？

问题2：如何识别DNA中哪一条链是母链？哪一条链是子链？

问题3：准备用同位素标记哪种物质？哪种元素？

问题4：如果原DNA是¹⁵N的，原料是¹⁴N的，那么请推理复制后的第1代DNA和第2代DNA中的N的情况如何？以图解表示。

问题5：第1代为¹⁵N/¹⁴N-DNA，第2代为1/2 ¹⁵N/¹⁴ N-DNA，1/2 ¹⁴N/¹⁴N-DNA，但是看不见，有什么办法知道这一结论？

问题6：根据同位素质量不同，你有什么办法可以区别不同同位素标记DNA？

问题7：如果对每一代DNA进行离心分离，推理实验结果会是怎样的？

（3）引导学生观察科学家实验结果，判断假设是否成立。

（4）概述DNA分子复制方式。

3．4  设计形成性评价方案 

在设计教学活动时，要把教学过程和评价策略作为一个整体考虑。本主题教学的评价一方面观察学生的课堂听课表现和在小组合作学习中的表现；另一方面检测学生知识性目标的达成情况。在检测学生知识性目标的达成情况时，通过纸笔测验试题检测学生对DNA复制过程、意义等核心内容的掌握理解情况；以证明DNA是半保留复制的实验为素材考查学生分析、综合等思维能力。

主要参考文献

1  普通高中生物课程标准（实验）．北京：高等教育出版社，2003，5—17

2  教育部基础教育司，师范教育司．新课程的教学实施．北京：高等教育出版社，2004，28—44

3  人民教育出版社等．生物2 遗传与进化教师教学用书．北京：人民教育出版社，2007，42—47

4  人民教育出版社等．普通高中课程标准实验教科书生物2 遗传与进化．北京：人民教育出版社，2007，15—40

5  吴相钰，刘恩山．普通高中课程标准实验教科书生物学（必修2）遗传与进化．杭州：浙江科学技术出版社，2004：24—45

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