创设“一境到底”的单元真实问题情境一以“神经、体液调节”单元为例.pdf

页目30生通学物报2023年第7 期总第58 卷创设“一境到底”的单元真实问题情境一以“神经、体液调节”单元为例*宋茂卿（北京市海淀区教师进修附属实验学校北京100089)摘要学科核心素养需要学生在解决真实情境中的问题的过程中得到发展。本文以“神经、体液调节”单元为例，创设了“一境到底”的单元真实问题情境，引导学生在提出问题、分析问题、解决问题的过程中，构建概念，发展科学思维，落实生物学学科核心素养。关键词问题情境单元教学神经调节体液调节核心素养中国图书分类号：G633.91文献标识码：A普通高中生物学课程标准（2 0 1 7 年版2 0 2 0年修订）（以下简称课程标准)中明确提出，生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐步发展起来的，是在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。“情境”教学已然成为时代主流，但多有“情境碎片化（处处情境，一步一换，眼花缭乱）”的现象 2 ,这种碎片化的情境不利于单元整体学习活动的连贯和递进，不利于学生思维有逻辑地发展，不利于知识的结构化和单元知识的整体构建。创设一个可以贯穿单元教学活动的情境（“一境到底”），并以此情境为依托，设计学习任务和问题，组织教学活动，可以使学生经历从一个问题情境出发建立小概念并逐步发展成较大概念的过程，经历知识构建、能力提升、思维发展、情感体验浑然天成的过程。本文以人教版高中普通生物学选择性必修1 稳态与调节中第2章“神经调节”和第3 章“体液调节”为例，论述“一境到底”的设计与实施。1围绕重要概念，划分单元学习内容“一境到底”的情境创设，首先需要对教学内容进行必要的单元划分。人教版选择性必修1稳态与调节包括“人体生命活动的调节”“植物生命活动的调节”两大部分内容。“人体生命活动的调节”包括第1 章“人体的内环境与稳态”、第2章“神经调节”、第3 章“体液调节”及第4 章“免疫调节”。其中，第2 4 章内容是第1 章“人体的内环境与稳态”对应的具体调节机制。神经系统、内分泌系统与免疫系统通过信息分子相互联系为一个复杂的整体，共同完成机体稳态的维持。因此，只有在完成这3 种调节机制的学习之后，才能达成课程标准对本部分内容的要求，即理解概念1“人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”；理解机体是通过信号与信号转导实现对生命系统的调节，并维持内环境的稳态；认识生命系统结构与功能的整体性，并能从系统的视角认识生命活动的规律与本质。如果设计3 个不同的情境分别对神经调节、体液调节、免疫调节展开教学活动，学生往往会对单独的一种调节过程描述得很到位，但却不能从人体是一个完整的生命系统这一角度思考问题，建立三者之间的相互联系，也很难将所学应用于指导生活实践。因此，将三者作为一个单元是最好的，但考虑到如果单元过大，一个情境持续时间过长，学生会失去学习和探究的兴趣，因此将“调节”这一大单元进行了必要的重组，将联系密切的“神经-体液调节”作为一个单元。在这部分概念构建的基础上，再通过免疫调节的学习进一步完善对概念1 的理解，期望学生能用调节的相关知识指导自已与他人生活，形成关爱生*基金项目：教育部基础教育课程教材发展中心委托海淀区先行示范区“普通高中基于学科核心素养的生物学深度学习教学改进31通报学生物2023年第7 期总第58 卷命、健康生活的意识。2依据单元学习内容，提炼单元学习目标神经、体液调节单元中，概念1 的下位概念有：1)神经系统能够及时感知机体内、外环境的变化，并作出反应调控各器官、系统的活动，实现机体的稳态；2)内分泌系统产生的多种类型的激素，通过体液传送而发挥调节作用，实现机体的稳态。这2 个概念的共同概念是“系统及其相互作用（调节的结构基础）”“信息与信息转导（机体实现稳态的途径)”“稳态（调节的目标)”3。结合以上分析，制订单元学习目标如下。1)基于神经调节与体液调节的事实和证据，运用图示、模型、归纳、演绎等科学思维方法，说明神经调节、体液调节的过程及其信号转导机制，形成结构与功能观、稳态与平衡观、信息观等生命观念，并在知识的迁移、运用中提升归纳、演绎等思维（生命观念、科学思维）。2)理解机体在同一时间内各个器官系统协调一致，多种调节方式共同维持机体内环境的稳态的事实，从系统的角度认识生命系统的统一性，加深对系统观的理解（生命观念、科学思维）。3)学习神经系统生物电、促胰液素、胰岛素的发现等科学史，体验科学探究的历程，掌握减法原理和加法原理在生物学研究中的应用（科学探究、科学思维）。4）通过制订运动补给方案、调查阿尔兹海默症等疾病的症状表现等活动，形成主动关注不同人群神经、激素系统健康现状的意识，提出合理保健建议，制订适合自已与他人的健康生活计划（生命观念、社会责任）。3依据单元学习目标，创设贯穿单元的学习情境课程标准中明确指出，本课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程。“神经调节”与“体液调节”这部分内容的独特之处在于，这2 种调节过程时刻调节着人体的生命活动，学生的亲身体验是非常丰富的，但却未有意识地关注自身的这些变化。因此，结合学生的亲身经历，唤醒其体验，必将激发其探究的热情，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力。结合教材“神经调节”与“体液调节”学习内容与单元学习目标，需要设计一个将2 个部分内容整体贯穿的情境，即“一境到底”的情境。笔者所在学校每年9 一1 0 月都会组织学生篮球赛，如何用所学的生物学知识为学生这次活动提供科学指导？基于此，构建了如下的单元学习情境：展示篮球场上，某一个队员与队友之间传递信息与有效获取同伴信息，积极配合完成比赛的场景，以及比赛场上该队员生理上发生一系列的变化，如呼吸加快，在运动过程中大量出汗、脸色发红，中场休息时饮水及补充含糖食品等视频资料。围绕单元学习概念提出中心问题：请分别从个体、细胞、分子水平解释在整个篮球比赛过程中神经系统、内分泌系统如何调节并维持内环境稳态？在教学实践中，学生面对亲身经历的真实情境，争先谈论自己的感受与理解，有的学生边做动作边解释投篮过程中参与的结构有哪些，探究的兴趣被激发。教师及时提出问题：请从结构与功能相适应的角度思考，解释视频中出现的行为及生理变化，以及要研究哪些具体问题？对学生的问题进行汇总、梳理并与章节内容对应如下。问题1：球场上队员之间如何获得来自同伴、对手、裁判的信息？队员获得信息后，如何经过自身的处理作出反应？作出反应的结构基础是什么？队员在整场比赛中心跳、呼气会加快，是什么结构支配的结果？这种调节有什么意义（对应第2 章第1 节“神经调节的结构基础”）？问题2：队员准确判断来自同伴、对手、裁判的信息，并接住队友的传球，这一过程是如何发生的？分别涉及神经系统的哪些结构？这些反应过程其信号的传导涉及哪些结构？又是以什么形式、如何传导的（对应第2 章第2 节“神经调节的基本方式”及第3 节“神经冲动的产生和传导”）？问题3：精准的配合需要队员之间及自身各个器官精确的协调配合，机体统一协调的结构基32生通报2023年第7 期总第58 卷学物础是什么（对应第2 章第4 节“神经系统的分级调节”及第5节“人脑的高级功能”）？问题4：在运动过程中，除了神经调节是否还有其他调节方式（对应第3 章第1 节“激素与内分泌系统”）？问题5：队员在比赛过程中大量消耗葡萄糖供能，体内血糖含量是否会降低？机体如何调节血糖平衡（对应第3 章第2 节“激素调节的过程”）？问题6：在比赛过程中，队员大汗淋漓，这一过程与机体的什么调节有关？该调节过程中，神经调节与激素调节是如何配合的（对应第3 章第3节“神经调节与体液调节的关系”）？问题7：请解释在整个比赛过程中，机体内部各个器官系统、多种调节方式为什么能在同一时间内同时维持内环境稳态？机体是如何分工、合作、协调的（对应第3 章第3 节“神经调节与体液调节的关系”）？问题8：请结合所学内容和自身运动体验，设计适合运动的保健方案并阐明原因（评价）。这些连贯性问题与单元情境紧密衔接，将神经调节与体液调节的内容紧密联系，形成一个有机整体，引导学生在真实情境下，思维连续、递进完成概念的构建。学生在描述现象的同时，对人体在运动过程中这些行为及生理表现与机体稳态进行研究，有利于单元概念体系的构建和对系统是一个统一整体的理解。4国围绕单元情境问题设计活动并构建概念情境问题的解决需要一系列的活动支持。笔者以单元第1 课时，即第2 章第1 节“神经调节的结构基础”为例，对如何通过“一境到底实现概念构建的过程进行说明。第1 课时在完成情境引人与问题分解后，要完成的任务是讨论并回答问题1。本节课的学习目标是：1）通过分析篮球运动员的行为，概述神经系统的组成，理解结构与功能相适应的观点；2）构建神经、体液调节概念基本框架教学实施过程（片段）如下。教师（先行组织）：人体有着完善的调节机制，能够感知环境因素的变化，随环境因素的变化相应地改变人体各种生理功能，并使其相互配合以适应环境因素的变化，此过程称为调节教师：从调节的概念来看，调节需要哪些要素？学生：环境因素的变化、调节机制、适应环境的变化。教师（板书）：环境变化调节结构分析处理作出反应。教师：球场上同伴、对手、裁判的各种手势，以及语言、肢体变化都是接受到的环境变化的信息。球场上队员之间如何获得这些信息？学生：球员靠眼、耳等感觉器官及时获得来自同伴、对手、裁判的信息教师：队员获得信息后，如何经过自身的处理作出反应？作出反应的结构基础是什么？请结合初中所学知识，以其中某一个指令或你获取的信息为例画出传球、接球过程中，从接收信息到作出反应的路径图。学生活动结果：通过梳理，理解该过程的主要调节结构是神经系统，提出神经调节的概念，完善概念框架：环境变化神经系统分析处理一作出反应。师生结合神经系统的结构模型具体学习神经系统的组成结构，并具体解释在传球过程中，传人神经接收到的信号传递到中枢神经系统，中枢神经系统经过分析处理，传出信息，再由传出神经将指令信息传输到相应器官，从而使机体对刺激作出反应的过程。教师（展示比赛中队员心跳、呼气会加快的视频）：队员能否在球场上有意识地边接球边控制自己心跳、呼气次数？学生：没有关注并控制这些变化教师：如果呼吸和心跳都必须在队员的意识支配下进行，会怎么打球？学生：会手忙脚乱，忙着呼吸就忘了打球教师：从结构与功能相适应的角度来分析，打球的调节与呼吸、心跳的调节是什么结构支配的结果？这种调节有什么意义？教师：罚球时进行深呼吸，呼吸频率是否有变化？你对自主神经系统的调节又有什么新认识？学生在思考的基础上，进一步完善神经系统33通学报生物2023年第7 期总第58 卷的结构概念图。教师提出下节课需要思考讨论的问题2。本节课关于自主神经系统内容的学习，没有采纳教材“思考讨论”栏目中提供的“人遇到蛇后内脏运动神经的作用特点”的资料，而是展示了球场上队员心跳、呼气会加快的真实体验情境，减少了情境切换，学生的学习活动和思维更加连贯，有利于概念的构建。教材提供的素材可作为课后评价学习效果的新情境。在篮球比赛这个主线引领下，学生结合自身生活体验，层层深入，完成神经、体液调节内容的概念构建，结合教师提供的资料和教材中“生物电的发现”等学习素材，思考这一系列现象背后的原因，从信息与信息转导机制出发，通过分析、推理、归纳、概括得出这些变化背后的机制，并通过模型和建模训练学生的科学探究能力与科学思维。5重回单元情境，感悟概念内涵课堂上生成的生命观念、概念只是一种感受或经历，只有进一步得到认同和感悟，才能真正转化为学生自己的意识观念和方法，这需要学生在看、听、思、说的基础上进一步探索，积极实践，在不同类型问题的解决中逐步同化和顺应 4)在分步落实构建概念的基础上，教师要求学生重新回到最初提出的单元情境，解释在整个篮球比赛过程中，机体为什么能够协调一致，维持内环境的稳定？并依据所学内容，结合自身体验，设计适合运动的保健方案，进一步阐明原因。引导学生从系统的角度思考问题，从生命系统是一个有机的统一整体的观点出发，分析在运动过程中，一系列生理现象出现的原因及结果，真正理解个体系统的分工、合作、协调，理解系统是一个统一的整体。在稳态与平衡观的指导下，运用概念设计运动保健方案，逻辑清晰地进行表述，真正感悟概念内涵，能力、情感态度、价值观得到充分体现，学科素养逐步形成。在学生解决原情境问题的基础上，将教材提供的“问题探讨”“思考讨论”情境作为知识迁移应用的素材，尝试解释问题，拓展应用知识，进行思维训练。学生在反复利用大概念思考和解决问题的过程中，围绕大概念思考问题，不断加深理解，真正实现了知识内化、能力迁移，促进生物学学科核心素养的提升。6“一境到底”实践的反思聚焦生物学重要概念的“一境到底”的单元教学，课时情境围绕单元情境展开，课时之间通过情境关联，逐步进阶、扩展，有利于在身临其境的情境体验中生成问题、启发思维、促进探究。学生通过自主合作学习活动，在分析问题与解决任务的过程中，逐步构建次位概念，在多个关联的次位概念的基础上构建重要概念，在重要概念的基础上提炼生命观念 5。“一境到底”的设计应包括学生重回初始情境解决问题的教学活动，以便学生能以生命观念为指导，站在高处把握全局，整体分析构建，综合调动学科知识、学科能力解决问题，有效提升学科素养。虽然整个单元看似只有一个情境，但这是一个生命活动过程的“全息”情境，如果学生能对这个“全息”情境进行完整解读，便能够将这种解读的方法和能力迁移到其他的生命活动情境之中。因此，围绕“一境到底”的单元教学，务必让学生“沉浸”情境之中，完成概念的抽象和知识的构建。教材提供的各种素材是学生运用相关能力尝试解决真实问题的极好新情境，在评价或提升学生的能力中有不可或缺的作用。主要参考文献1中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2 0 1 7 年版2 0 2 0 年修订)S.北京：人民教育出版社，2020:2.2谭永平.试论中学生物学教材和教学中的情境创设 J.中学生物教学，2 0 1 9（6)：8.3包春莹.以大概念为核心的学科知识结构化尝试 J中学生物教学，2 0 1 8（1 1）：4.4陈维.聚木成林：高中生物学“生命观念”培育的基本路径与实践策略 J.江苏教育研究，2 0 2 1（1 a）：7.5周初霞，王红梅，李艳华.聚焦生物学重要概念的单元境脉架构 J.中学生物教学，2 0 2 1（3）：1 5.(E-mail:)