学科核心素养视域下高中生物学单元教学设计——以“发酵工程”为例

（江苏省扬州中学江苏扬州225009）

2014年3月，教育部印发的《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中指出：“把核心素养落实到学科教学中，促进学生全面而有个性的发展。”《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）指出生物学学科核心素养从属于核心素养，这为学科课堂教学改革指明了方向。随着课程改革的持续实践探索，单元教学设计被认为可以为学生学科核心素养的全面发展提供良好平台。

高中生物学单元教学设计是以单元为单位进行的教学设计，既是课程开发的基础单位，也是课时开发的背景条件。具体来说，高中生物学单元教学设计是在系统思维的指导下，基于对教材内容的整体思考，根据《课程标准》的要求和学生发展的需求，对教学内容所做的整体规划，在该规划蓝图指导下编制单元目标和课时目标，设计连续的课时教学方案，开展过程性评价等，较好地将碎片化的知识通过重组和统整，形成系统结构，避免了学生的重复劳动，同时能够激发学生学习的内驱力，从被动的知识接受者转变为问题的主动探究者，落实学科核心素养的要求。

核心素养是统整性的素养，是学生应具备的适应终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力。学科核心素养是核心素养在学科层面的具体化，是学科本质和教育价值的体现，其源自学科的本质、性质、特点、功能和任务，是学科教育的出发点和落脚点。生物学学科核心素养是在生物学课程学习过程中逐渐进阶发展的，需要“随风潜入夜，润物细无声”的浸润过程。高中阶段的生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的问题时表现出来的价值观念、必备品质与关键能力，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4个方面。学生在单元整体学习活动中，通过探究实践主动学习，促进科学思维、科学探究等学科核心素养的提升，也促进生命观念、社会责任学科素养的达成。

如果将生物学教学比喻成一棵树，则树根是核心素养，是树成长的基础；树干是单元设计，具有整体性；树枝是课时教学，始终围绕着树干生长。因此，学科核心素养视域下的单元整体教学设计不是将单元内知识或单一课时的教学内容简单堆叠，而是具有以下方面的超越：①高中生物学单元教学目标的设计着眼于学生的生物学学科核心素养的全面发展。单元教学设计从《课程标准》的要求和学生发展核心素养的需求出发，有助于实现核心素养这一上位课程目标转化和对接为具体教学内容和课时目标。②单元教学在大情境的引领下，将教学内容重构、整合，关注知识点之间的逻辑关联，设计并实施单元整体教学，评价贯穿于教学环节，实现教-学-评一体化。③教师要引领学生自主建构知识体系，给学生创造足够的空间，实现深度学习，促进学生自主建构大概念，培养学生综合思维能力，使学科核心素养实现进阶。具体实施路径如图1所示。

图1单元教学设计路径

下面以苏教版《选择性必修3·生物技术与工程》中“发酵工程”内容为例，探索单元教学设计。

“发酵工程”内容既是对必修内容“细胞呼吸”的扩展和应用，也是对生物技术和工程的认识和理解，更偏重于实际应用。此部分内容聚焦核心概念“发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品”，包括2个次位概念：“获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础”和“发酵工程为人类提供多样的生物产品”。本单元学习内容从“传统发酵技术”入手，沿着科技探索历程，逐步进入“现代发酵工程”，现代发酵工程从基础、过程、应用3个方面展开教学，学生对比传统发酵技术与现代发酵工程的异同点和联系，通过“边做边学”“走进实验室”等活动，提升实践操作能力。因此，本单元知识结构图构建如图2所示。

图2单元知识结构图

①针对传统发酵食品的制作，结合发酵工程生产产品的实例，通过调查、讨论、实验等科学探究活动，阐述传统发酵技术和现代发酵工程的异同，培养对比与分析、迁移和归纳等思维能力。

②在理解利用不同培养基可分离纯化、培养不同微生物且不同微生物合成产物不同的基础上，形成物质与能量观等生命观念，并根据不同微生物的特点，解释农业、工业、环境等领域的相关现象。

③基于微生物生长和合成产物的特性，能运用归纳、概括和推理等科学思维方法，分析自然发酵和发酵工程生产产品的条件，阐释工程技术和微生物发酵有机结合的内涵，建立技术思维和工程思维。

④主动关注农业、工业和环境保护等领域的公共问题，运用发酵工程原理，提出解决问题的方法或建议，认同科学、技术与工程的联系，培养社会责任感。

学科核心素养视域下的单元整体教学设计是以达成单元整体学习目标为指向，落脚在课时教学，因此教师重构单元整体内容后，还需要再分成若干课时，每一课时均围绕情境提出问题，开展活动，完成任务。学生通过自主学习、合作交流、探究实践等活动，获取知识、发展思维、提升素养，实现思维和素养的连续性和进