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大单元视域下高中生物真实情境作业体系的构建与应用研究

张伟 申瑞杰
  
西部文化媒体号
2022年127期
信阳师范大学生命科学学院 河南信阳 464000

摘要:随着普通高中生物学课程改革的深入推进,核心素养导向的教学变革对作业设计提出了更高要求。传统高中生物作业存在碎片化、去情境化、评价单一化等突出问题,难以有效承载素养培育的功能。本文立足大单元教学视域,以真实情境为设计基点,系统阐述高中生物真实情境作业体系的构建理念、设计原则、作业类型与实施路径,并结合“遗传的分子基础”单元呈现具体案例,最后探讨作业评价的多元化转型策略。研究认为,大单元视域下的真实情境作业体系应坚持整体性、情境性、层次性与实践性四大原则,构建课前、课中、课后一体化的作业链,通过贯穿式情境设计引导学生从解题走向解决问题,实现作业从“知识巩固工具”向“素养培育载体”的功能跃迁。

关键词:大单元教学;高中生物;真实情境;作业体系;核心素养

一、问题的提出

《普通高中生物学课程标准(2017 年版2020 年修订)》明确提出,生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力。这意味着生物学教学必须从“知识传授”向“能力培养”全面转型,而作业作为连接教与学的重要环节,自然成为这一转型中的关键抓手。

然而,审视当前高中生物作业的实践样态,不难发现三个突出问题。其一,碎片化突出。传统作业以课时为单位机械分割,知识点之间缺乏逻辑关联,学生完成的是孤立零散的“知识拼图”,而非结构化、系统化的概念体系。正如有学者所指出的,传统作业模式存在机械重复、脱离情境、缺乏整合等困境。其二,去情境化严重。大量作业停留在知识点的记忆与再现层面,脱离生活实际和科学探究的真实场域,学生难以体会生物学的学科价值。新教材虽强化了情境化设计,但实践中课后习题仍多被当作课后作业使用,未能充分发挥其在课堂导入、概念建构、探究延伸等环节的潜在价值。其三,评价单一化。作业评价以对错判断为主,忽视过程性、表现性的多元评价,难以反馈学生在思维品质、探究能力和情感态度等方面的发展状况。

这些问题背后的深层症结在于:传统作业设计以“课时”为基本单位,以“知识点”为逻辑主线,难以适应大单元教学所倡导的整体性、结构性与素养导向。因此,在大单元教学日益成为教学改革主流方向的背景下,亟须建构与之相匹配的作业体系。大单元教学以大概念为引领整合学科知识,通过结构化统整使学习内容聚类为“块状”,关注素养的整体性发展。这就决定了其作业设计也必须走出碎片化的窠臼,走向“大作业观”——以单元为整体统揽学习任务的结构性设计,突出统整性与结构性。

正是在这一认识基础上,本文提出“大单元视域下高中生物真实情境作业体系的构建与应用研究”这一命题,尝试回应以下核心问题:如何以大单元为组织框架、以真实情境为设计基点,构建系统化的作业体系?这一体系在实际教学中的实施路径与效果如何?

二、真实情境作业体系的理论基础与设计原则

(一)理论基础

真实情境作业体系的确立,源于对学习本质的深层理解。建构主义学习理论认为,知识不是被动接受的,而是学习者在与真实情境的互动中主动建构的。当作业任务置于真实或仿真的问题情境中时,学生更有可能调动已有知识进行有意义的建构和应用,而非机械记忆与操练。这与大单元教学的核心理念高度契合——大单元教学强调以大概念为统摄中心,按照学习逻辑构建相对完整的学习事件,关注知识的迁移应用与思维训练。

与此同时,教 - 学 - 评一致性理论为作业体系的设计提供了过程性框架。素养本位的大单元教学设计需要在核心素养育人目标体系下聚焦大单元主题与课时、学习目标、评价任务、学习过程、作业与检测、学后反思六个要素,在教学全过程贯穿教 - 学 - 评一致性。在这一框架中,作业不仅是学习活动的终结环节,而是嵌入学习全过程的有机组成部分,承担着检测、诊断、反馈、拓展等多重功能。

此外,深度学习理论进一步指明了作业设计的价值取向。指向深度学习的大单元教学需要更多关注教学内容的本质、蕴含的思想和学生素养的培养,注重学生思维品质的提升和高阶能力的培养,关注学生的学习活动要在真实情境中进行。真实情境作业正是通过创设富有挑战性的任务,驱动学生从浅层学习迈向深度学习。

(二)设计原则

在上述理论基础上,本文提出真实情境作业体系的四大设计原则。

第一,整体性原则。作业设计应以大单元为基本单位,打破课时边界,围绕单元大概念进行系统规划。这意味着作业内容要在知识结构上体现内在逻辑关联,形成层次分明、内容统整的系统,而非孤立的知识点训练。大单元作业作为大单元教学理念的延伸载体,应通过系统梳理教材内容,以单元为基本整合单位,依据单元主题对教学资源进行重组、补充与拓展,最终形成主题明确、内容多元、形式丰富的作业体系。

第二,情境性原则。作业应植根于真实或仿真的生物学情境,让学生在解决问题的过程中运用知识、发展能力。真实情境可以来自日常生活、生产实践、科学研究或社会热点。情境设计应力求贯穿单元始终,形成前后呼应、层层递进的情境链,避免“碎片化情境”导致的知识点割裂。有研究表明,贯穿式情境教学是发展学生核心素养的有效途径,而当前作业普遍存在情境使用频率低、前后题目情境关联弱等问题。

第三,层次性原则。学生认知水平和发展需求存在客观差异,作业设计应尊重这种差异性,设置梯度化的任务层次。借鉴分层作业的研究成果,可将作业分为基础性作业、发展性作业和拓展性作业三个层次。基础性作业指向核心知识的巩固与理解,发展性作业关注知识的迁移应用与综合分析,拓展性作业则鼓励学生的探究创新与跨学科联结。三个层次既相对独立,又构成递进关系,使不同水平的学生都能在各自的发展区内获得适切的挑战。

第四,实践性原则。生物学是一门以实验为基础的学科,作业设计应充分体现学科特质,注重动手操作、数据收集、调查访谈、模型建构等实践性任务。情境化的书面作业和非书面作业有助于提升学生的科学思维和科学探究能力,进而形成生物学学科核心素养。实践性作业不仅能够增强学生的学习体验,更能培养其在真实情境中发现问题、分析问题和解决问题的能力。

三、真实情境作业体系的内容架构与类型设计

(一)作业链的纵向贯通:课前- 课中- 课后一体化

真实情境作业体系在纵向维度上应实现课前、课中、课后的一体化贯通,形成闭合的作业链。这种设计打破了传统作业仅限于“课后练习”的狭隘定位,使作业成为嵌入教学全过程的持续性学习活动。

课前作业重在唤醒经验与探查前概念。可设计指向单元主题的真实情境导入任务,引导学生联系生活经验或查阅相关资料,建立对新知识的初步感知。例如,在学习“生态系统的稳定性”单元前,布置学生观察校园或社区中某一小型生态系统的组成与变化,记录初步观察发现。这种任务不仅能激发学习兴趣,还能帮助教师了解学生的认知起点,为后续教学调整提供依据。

课中作业强调过程参与与思维外化。可设计与课堂教学活动相嵌的微型作业任务,如问题链导学单、小组合作探究记录表、实验数据采集与分析等。课中作业的功能在于引导学生积极参与学习过程,并在教师即时反馈中及时调整认知策略。大单元教学强调“为学而教”的理念,课中作业正是这一理念的具体载体。

课后作业聚焦迁移应用与拓展延伸。在课前和课中作业的基础上,课后作业应引导学生将所学知识应用于新的真实情境中,实现知识的迁移与深化。课后作业可设计为综合性的实践任务或项目式学习活动,鼓励学生进行跨课时、跨单元的整合性思考。通过课后作业,学生不仅能巩固知识,更能在完成真实任务的过程中逐步形成科学思维和探究能力。这种从课前到课后的完整作业链设计,在已有研究中被概括为“课前、课中和课后作业链”,有助于实现单元作业的大设计。

(二)作业类型的横向拓展:情境驱动的多元形式

真实情境作业在横向维度上应呈现形式的多样性,以适应不同学习目标、不同学生的需求。依据作业的功能定位和任务性质,可将真实情境作业归纳为四种基本类型。

概念建构型作业以真实情境为载体,引导学生在具体问题中生成和深化生物学概念。这类作业通常以情境化的设问或案例分析为主要形式,要求学生在分析情境中提取关键信息、调用相关知识、建构概念理解。例如,在学习“细胞的物质输入和输出”单元时,可设置“为什么用盐水浸泡青菜叶片会变软”这一真实问题,引导学生运用渗透作用原理解释现象,在问题解决中自主建构相关概念。

科学探究型作业模拟或还原科学研究的真实过程,让学生经历“提出问题—作出假设—设计实验—进行实验—分析结论—得出结论—表达交流”的完整探究链条。这类作业既可设计为实验操作任务,也可设计为基于数据的分析与推理任务。项目化学习在这一类型中具有典型代表性——通过项目化学习,以大概念为引领整合生物学知识,基于问题驱动开展探究活动,创设真实的探究情境,在解决问题中提高学生的关键能力。

社会参与型作业将生物学知识置于社会议题和现实问题之中,引导学生在更广阔的视野中思考生物学的价值与责任。这类作业可以包括社会热点调查、科学伦理辨析、健康生活方式倡导、环境保护行动等。例如,在学习了“基因工程”单元后,布置学生搜集关于转基因食品的争议性报道,从科学、伦理、政策等多元角度进行辨析,撰写观点报告。这类作业直接指向课程标准中“社会责任”这一核心素养维度。

跨学科综合型作业突破学科边界,引导学生综合运用生物学与其他学科的知识解决复杂问题。生物学科与化学、物理、地理等学科存在天然的联系,跨学科作业有助于培养学生的系统思维和综合能力。例如,在学习“光合作用与能量转化”单元时,可设计跨学科综合任务:结合物理学知识,例如光的波长与能量;化学知识,例如化学反应方程式与能量转化;地理学知识,例如不同纬度地区的光照条件差异。综合分析影响农作物光合作用效率的多重因素。这类作业呼应了当前基础教育改革中强化跨学科学习的政策导向,有助于培养学生的综合思维与创新意识。

以上四种类型并非相互排斥,而是可以有机融合。例如,一个以“校园绿化区植物种群数量调查”为主题的项目化作业,既可以承载概念建构的功能,又包含科学探究的要素,同时融入社会参与的意涵,体现了作业类型的综合性与整合性。

四、真实情境作业体系的实施路径与评价机制

(一)实施路径:从设计到落地的关键环节

真实情境作业体系的有效实施,需要遵循一条清晰的操作路径,大致可分为五个关键环节。

第一,单元分析。实施的第一步是对教材单元进行系统分析,明确单元所属的大概念范畴、核心知识体系以及课程标准中对应核心素养的具体要求。教师需要深入研读教材,梳理单元内各课时的知识关联,识别概念进阶的路径,为作业体系的整体规划奠定基础。已有研究以“遗传信息的传递”单元为例,展示了以概念进阶为线索设计单元作业的路径。

第二,目标制定。基于单元分析结果,制定分层递进的作业目标体系。作业目标应与单元教学目标保持内在一致,同时体现“基础巩固—迁移应用—探究创新”的梯度进阶。目标制定应具体、可测量、可评价,便于后续作业任务的设计和评价标准的设定。

第三,情境创设。这是真实情境作业体系设计的核心环节。教师需围绕单元主题和核心概念,精心选择和创设真实情境。情境应满足四个基本要求:真实性,情境需源于现实问题或科学事实;适切性,情境需符合学生认知水平和兴趣;贯穿性,情景能够串联单元内多个知识点;开放性,情境需留有探究空间和多种解决路径。以“遗传的分子基础”单元为例,以“血橙为何充血”为主线创设贯穿式情境,从花色苷合成机制到基因表达调控,再到表观遗传延伸,构建了一条层层递进的情境化问题链,实现了情境对单元知识的系统性统摄。

第四,任务设计。在情境框架下,设计具体作业任务。任务设计应遵循“目标—情境—任务”的一致性逻辑,确保每项任务都有明确的目标指向和情境依托。任务难度应体现层次性,基础性任务以情境中的信息提取和概念应用为主,发展性任务要求学生在情境中进行分析、比较和综合,拓展性任务则鼓励学生将知识迁移到新的情境中进行创造性应用。

第五,实施反馈。作业实施过程中,教师需通过课堂观察、作业批阅、小组交流等多种方式收集学生完成情况的信息,并及时给予反馈和指导。反馈不应仅停留于对错判断,而应指向思维过程和策略调整,帮助学生认识自己的学习进展和有待改进之处。

(二)评价机制:从单一评分走向素养量规

作业评价是真实情境作业体系的有机组成部分,其功能不应仅限于评定等级或分数,而应服务于学生核心素养的发展。现行高中生物作业评价体系存在未能有效促进学生核心素养发展的问题,亟须通过重构评价目标、创新评价内容、多元化评价方法加以优化。

评价目标的转向是评价机制改革的首要任务。传统评价以知识掌握的准确度和熟练度为主要指标,而素养导向的评价则应关注学生在真实情境中表现出来的综合能力,包括科学思维的严谨性、探究过程的规范性、生命观念的渗透度以及社会责任的担当意识。

评价内容的多元化体现在对学生作品和表现的多维考察上。除书面作业外,实验报告、模型作品、调研论文、口头汇报、小组合作表现等都应纳入评价范围。有研究指出,多元化评价方法有助于全面反映学生的学习成效,弥补单一书面评价的局限性。

评价工具的革新是推动评价机制转型的技术支撑。素养量规是一种被广泛应用的质性评价工具,它将核心素养目标细化为具体可观察的表现指标,并设立不同的表现等级,使评价标准清晰化、反馈精准化。在浙江省的高中生物学单元作业研究中,教师使用素养量规和 AI 智能体等工具,实现了评价标准清晰化、反馈精准化,并通过建立“设计—实施—评价—改进”的机制,以作业数据诊断教学问题,优化单元作业设计及教学过程。

主体多元的参与是评价机制改革的另一个重要维度。除教师评价外,学生自评、同伴互评、家长评价等多元主体也应参与其中。研究表明,通过真实问题情境化作业的设置,以综合实践性训练能有效提升学生的自我评价能力。自评与互评不仅有助于学生反思自己的学习过程,更能培养其元认知能力和批判性思维。

(三)案例呈现:“遗传的分子基础”单元的真实情境作业设计

以下以人教版高中生物学必修 2“遗传的分子基础”单元为例,呈现真实情境作业体系的具体设计思路。该单元涵盖“DNA 是主要的遗传物质”、“DNA 的结构”、“DNA 的复制”、“基因的表达”等核心内容,概念抽象、逻辑性强,是学生理解遗传学本质的关键单元。

情境设计:本单元以“血橙为何充血”为贯穿式情境主线,这一选择源于真实生物学现象——血橙果肉呈现深红色源于花色苷的积累,而花色苷的合成受基因表达调控,涉及 DNA 结构、复制、转录、翻译等多层次知识。情境从学生可直观感知的日常现象出发,逐步深入到分子层面的科学解释,既具有亲和力,又能承载单元核心概念。

课前作业:布置学生观察血橙与普通橙子的外观差异,查阅资料了解血橙的品种特点和主要营养成分,思考“血橙的红色来自什么物质”,形成观察笔记。此项作业旨在激活学生对遗传与性状关系的前概念认知。

课中作业:围绕“血橙为何充血”设计递进式问题链作业:(1)血橙果肉红色的直接原因是什么?(花色苷的化学本质与功能);(2)花色苷是如何合成的?(基因通过控制酶的合成控制代谢过程);(3)血橙与普通甜橙的基因差异在哪里?(DNA 结构、基因序列比较);(4)基因差异如何导致花色苷合成能力的差异?(基因表达调控);(5)表观遗传因素是否可能影响血橙性状?(表观遗传学延伸)。每节课根据教学内容嵌入相应的问题链任务,引导学生在探究中自主建构概念体系。

课后作业:设计综合性项目作业——“如果我是育种专家”,要求学生运用本单元所学知识,设计一套培育“高花色苷含量柑橘新品种”的技术方案。方案需涵盖以下要素:目标性状的遗传基础分析、育种技术路径选择(杂交育种、分子标记辅助选择或基因编辑等)、实验设计方案、预期成果与风险评估。学生以小组形式完成项目,提交书面方案并进行课堂汇报。

评价设计:针对上述作业任务,建立多元评价量规。课中问题链作业的评价侧重科学思维的严谨性和概念理解的准确性;课后项目作业的评价则从科学性、创新性、完整性和协作性四个维度进行综合评定,采用学生自评、小组互评与教师评价相结合的方式。通过过程性评价与终结性评价的有机结合,全面反映学生在知识、能力、态度等多方面的发展情况。

五、实践反思与实施建议

真实情境作业体系的构建是一个动态优化、持续迭代的过程。在实践推进过程中,以下几个方面值得特别关注。

一是处理好“真实情境”与“学科逻辑”的关系。真实情境的引入是为了促进学生对生物学概念的理解和迁移,而非削弱学科知识的系统性和严谨性。情境创设应服务于概念建构和素养培育,避免情境喧宾夺主、脱离学科本质。教师需要在情境的真实性与学科的代表性之间寻求平衡,确保情境既生动有趣又不失科学严谨。

二是处理好“减负”与“提质”的关系。“双减”政策背景下,作业设计必须坚持“减量提质”的原则。真实情境作业并不意味着增加作业数量和难度,而是通过优化作业结构和质量,实现以少胜多的效果。教师应在单元整体视角下对作业进行系统规划,避免重复训练和机械记忆,将有限的作业时间聚焦于核心概念的深度理解和真实情境的问题解决。

三是处理好“体系构建”与“动态调整”的关系。真实情境作业体系并非一成不变,而应在实践中不断反思和改进。通过作业数据诊断教学问题,建立“设计—实施—评价—改进”的闭环机制,实现作业体系与教学过程的协同优化。教师应保持开放的研究心态,在实践中不断积累案例、总结经验、完善方案。

四是处理好“校本特色”与“普遍适用”的关系。真实情境的选取往往与特定地域的自然资源、文化背景和社会热点密切相关,具有鲜明的校本特色。这既是真实情境作业的优势所在,也可能带来普适性的挑战。在实践推广中,教师应在借鉴成功案例的基础上,结合本校、本地区的实际情况进行情境的再创造和作业的校本化改编,实现普遍经验与特殊情境的有机融合。

六、结语

大单元教学是落实核心素养的重要教学范式,与之匹配的作业体系改革势在必行。本文提出的真实情境作业体系,以大单元为组织框架、以真实情境为设计基点、以课前—课中—课后一体化为纵向贯通、以多元作业类型为横向拓展,旨在实现作业从“知识巩固工具”向“素养培育载体”的功能跃迁。

真实情境作业体系的价值不仅体现在知识掌握的深化和迁移能力的提升上,更体现在学习兴趣的激发、科学思维的锤炼、探究精神的培育和社会责任感的养成上。当学生在一个个真实而富有挑战性的任务中运用生物学知识解决实际问题时,他们收获的不仅是分数,更是受用终身的核心素养。

当然,本文的讨论尚处于理论建构和初步实践层面,真实情境作业体系的有效性还需要在大规模教学实践中接受检验。后续研究可从实证角度入手,通过实验对比、案例分析、行动研究等方式,进一步验证这一体系对核心素养发展的实际成效,并针对不同单元类型、不同学情特征探索差异化的设计策略,为高中生物教学的深度改革提供更为坚实的理论支撑和实践指导。

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作者简介:张伟,( 1980- ),男,河南项城人,副教授,博士。

申瑞杰,( 2002- ),女,河南驻马店人,硕士研究生。

基金项目:河南省教育厅 2024 年“河南省师范教育质量提升行动计划”示范性项目,教师〔2024〕21 号,名师引领:河南省生物科学专业师范生联合培养与实践工作坊

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