核心素养视域下“植物呼吸作用”的逆向教学设计
曹华
【内容摘要】逆向教学设计有助于学生构建学科概念体系，获得知识内容的深度理解，落实学科核心素养的培育。因此，在初中生物教学中，借鉴逆向教学设计具有重要意义。研究以苏教版初中生物“植物的呼吸作用”一节的教学为例，通过深度备课、预期结果，深度思考、证据评估，以及深度架构、设计活动为教学手段，分别实现了核心素养的锚定、素养表现的勘定与素养渗透的寻定。
【关键词】UbD? 教学设计? 初中生物? 呼吸作用? 核心素养
UbD是以“结果为导向”的逆向教学设计，分为三阶段：先确定学生要获得的预期结果→再确定合适的评估证据→最后设计学习体验和教学活动。先确定预期结果，有效避免“没目标的活动式教学”和“没活动的灌输式教学”。预期结果专注于大概念，强调在解决真实情境的真实问题中，学生主动地构建出大概念。防止知识内容碎片化，理解表面化。促进学生的深度理解。利于培育学生的生物学学科核心素养，因此，本文利用UbD对“植物的呼吸作用”的教学设计进行了如下的实践研究。
一、常规教学设计存在的问题
苏教版初中生物七年级上册第六章第三节：植物的呼吸作用是学生要理解的一个重要概念。其实质是：植物分解有机物，释放能量用于各种生命活动。传统的教学设计大多是从植物呼吸作用中的气体变化为切入点，利用实验帮助学生理解植物体也有类似人的呼吸：吸入氧气，呼出二氧化碳。但是对于“分解有机物释放能量”却没有更深入的、行之有效的教学策略。学生会将“呼吸”和“呼吸作用”混为一谈。没有理解呼吸作用这一重要概念，更是没有在物质与能量之间建立起关联，不利于生物学学科核心素养的培育。与此同时，美国课程与教学专家格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰格提出的“追求理解的教学设计”（understanding by design以下简称“UbD”），能有效解决以上问题。
二、基于UbD理念下的教学设计
（一）深度备课、预期结果——锚定核心素养
确定预期结果，从学生视角看，即学生通过学习，理解什么，能够做什么。从教学设计者角度看，即根据课程标准和教学内容，确定具体课程的教学目标、学生需要理解的大概念（即初中阶段的重要概念）、能够应用的技能、基于大概念的深度理解而创设的真实情境中的基本问题。因为大概念处于学科的中心位置，反映了学科本质。是培育学生生物学核心素养的重要基础，最终落实立德树人这一教育的根本任务。所以大概念是教学设计的核心。通过对现行初中生物的课程标准（2011版）和苏教版教材内容的研读，本节课确立的教学目标是：植物的呼吸作用，学生将要理解的大概念是：在生物体内，细胞能通过分解糖类等获得能量，同时生成二氧化碳和水。学生对植物的呼吸作用及其与生产生活的联系知之甚少，所以，一个与真实生产生活密切联系的基本问题可以有效激发学生的学习、探究兴趣，引领学习过程。根据苏教版初中生物学的教材安排，学生在学习植物的呼吸作用之前，已知植物光合作用合成有机物，为人类提供含有丰富有机物质的粮食。民以食为天，如何储存好粮食对于每一个人都至关重要，以此为切入点，确立基本问题。既与植物的呼吸作用有关，又能激发学生的学习热情，培育学生关注社会生产生活的责任意识。植物的呼吸作用内容过于抽象、不易理解，用直观、具体的探究实验可以帮助学生逐步构建、揭示本质。符合初中学生的认知规律。在此过程中培育学生的多种关键技能和发展学生的多方面的核心素养。
以下是预期结果的内容：预期目标：植物的呼吸作用。学生将要理解的大概念：在生物体内，细胞能通过分解糖类等获得能量，同时生成二氧化碳和水。基本问题：储存在粮库里的粮食温度会升高，而且湿度越大，温度升高的越快，是什么原因？培养的关键技能：科学探究能力;科学思维能力;小组合作能力，表达交流能力，知识的迁移应用能力。培育学生的生物学核心素养：科学探究、科学思维、物质与能量观、社会责任。
（二）深度思考、证据评估——勘定素养表现
传统的教学评价注重纸笔测试，而且大多放在单元或学期结束，评价内容形式也多是以针对碎片化知识的简单记忆、再认的选择和填空题型。评价形式单一，评价内容没有指向学生理解的大概念及其理解程度。也无法衡量学生学科核心素养的培育情况。评价效度低。而UbD的第二阶段，就先于教学活动设计确定预期结果的评估证据，并预先告知评估证据的类型和标准，有效指导学生的学习活动。为教师的教学设计指明方向。评估的内容精准指向预期结果中学生要持久理解的大概念、理解的程度。大概念是随着探究和思维逐渐生成的，有效的评估证据也应该是随着理解的推移而形成多样化的“证据集”。如：随堂观察，问答，展评，传统随堂测试，开放性问答题以及表现性任务与项目。而理解的外在表现是大概念的有效迁移应用。因此设计真实情境中解决实际问题的“表现性任务”的评估方式，能更好评估学生是否真正理解及理解程度。对于一些记忆层面的生物学事实，就可以用纸笔测试;基本技能，就可以采用实际操作测评等。根据教学内容的不同，找寻与之相匹配的、多样化的评估类型，以增加评估证据的有效度。也在一定程度上呈现了生物学学科核心素养的落实情况。植物的呼吸作用与人类的生产生活密切联系，根据阶段1确定的预期结果，制定的评估任务有：表现性任务：
（1）设计一个粮库或新鲜蔬果储存室，能更好的储存粮食或蔬果？
（2）选择合适的花盆和土壤类别来栽种一种种子植物，并说出选择的依据，给种子提供的条件？
随堂问答：
（1）洪涝灾害后，为什么要及時给农作物排水？
（2）冬季夜晚卧室内为什么不能放太多的绿色植物？
（3）摘下的天竺葵叶片在黑暗处24h后，叶片中的淀粉为什么会消耗掉？
课上探究实验：
（1）验证植物会消耗淀粉;
（2）验证植物会产生二氧化碳，消耗氧气。
课外拓展探究实验：
（1）探究温度对呼吸作用的影响;
（2）探究植物其他器官的呼吸作用。
（三）深度架构、设计活动——寻定素养渗透
理解本质上通常是抽象的、不明显的，不能通过“灌输”实现，观点也不可能“传授”或“教”给他人，而是需要持续性探究的启发式教学。激发学生主动“揭示”其本质和含义，促进学生的深度学习理解。因此，教学设计要根据预期结果和评估证据，让学生在真实情境中进行相关的探究实验，实践体验等活动，有助于学生透过现象看本质。同时让生物学学科素养的培育落地到课堂教学中来。另外在教学设计中，还要明确学习内容的优先次序，不能本末倒置，防止偏离大概念的构建生成。基于以上关键思考，UbD给出了以学生为主体的WHERETO教学设计模板：W-了解单元目标及原因。H-吸引注意力并保持。E-提供必要的经验、工具、知识，以及技能支撑进行探索和体验。R-提供重新思考大概念，反思、修改的机会。E-提供展示和自我评估机会。T-提供个性发展空间。O-合理组织教学，使学生获得深刻理解。
以下是根据WHERETO要素，对“植物的呼吸作用”内容的教学设计的关键环节：
1.构建植物的呼吸作用消耗有机物，产生能量。
（1）展示视频：粮库储存粮食要注意的关键点是防止温度升高。（2）问题：储存在粮仓里的粮食，温度会升高，而且湿度越大，温度升高的越快，这是怎么回事呢？-W，H。（3）展示：实验：活的小麦种子在湿度增加的情况下，温度升高，而煮熟的小麦种子，温度没有升高。-H。（4）介绍：温度升高，说明种子散发出了热能，是能量的一种形式。-E。（5）小组探究实验并归纳总结：种子释放热量，有机物含量减少。-E，T，O。（6）摘下的天竺葵叶片在黑暗处24h后，叶片中的淀粉为什么会消耗掉？-E，R。
2.构建植物的呼吸作用产生二氧化碳，消耗氧气。
（1）问题：粮库若是久不开启，粮库管理员是不能直接进入的，否则就会出现呼吸困难，晕厥等现象。这是怎么回事呢？-H。
（2）原理介绍：检测二氧化碳、氧气的方法。-E。
（3）学生小组设计、实施探究实验，并归纳总结。小组展示，组间互评-E，T，O。
（4）洪涝灾害后，为什么要及时给农作物排水？-R-E。
（5）冬季夜晚卧室内为什么不能放太多的绿色植物？-R-E。（随堂问答：评估学生的理解程度）
3.构建植物呼吸作用实质。
（1）问题：植物体其他器官的活细胞是否也具有呼吸作用呢？-H。
（2）学生小组用其他植物器官进行探究实验，得出结论-E，T，O。
（3）问题：植物为什么进行呼吸作用？-H。
（4）学生小组归纳总结植物呼吸作用实质-R，E。
4.构建生物都需要呼吸作用。
（1）问题：人活着需要从外界获取什么物质？排出什么物质？人为什么需要有机物和氧气？呼出二氧化碳？-H。
（2）学生联系生活实际和已有知识独立思考回答。
（3）展示：食物发霉并逐渐消失的过程。-H。
（4）问题：食物为什么消失不见了？-H。
5.表现性任务。-R，E，T，O（学生小组设计活动，实施，并以报告单+视频+图片的形式展评）：
（1）设计一个粮库或新鲜蔬果储存室，能更好的储存粮食或蔬果？（2）请根据资料单选择合适的花盆和土壤类别来栽种一种种子植物，并说出选择的依据，给种子提供的条件？（3）课外探究：在一定范围内，温度越高，有机物分解的越快。或探究植物其他器官的呼吸作用。
基于UbD，可以有效关注学生对大概念的深度理解，培育学生多种生物学学科核心素养，利于初中生物教学。
【参考文献】
[1] 格兰特·威金斯、杰伊·麦克泰格 著;闫寒冰、宋雪莲、赖平 译. 追求理解的教学设计[M]. 上海：华東师范大学出版社，2017.
[2] 中华人民共和国教育部. 义务教育生物新课程标准（2011年版）[S]. 北京：北京师范大学出版社，2012.
（作者单位：江苏省常州市新北区实验中学）
