基于深度学习的高中生物学主题单元教学实践研究---“以新冠肺炎主题”复习教学为例

基于深度学习的高中生物学主题单元教学实践研究---“以新冠肺炎主题”复习教学为例

朱素娟

福建省建瓯第一中学353100

摘要 以新冠肺炎为主线，通过制定单元设计思路、单元学习目标、单元学习过程设计及单元学习作业设计等，建构病毒-检测-防治的主题单元教学，以促进高中生物学主题单元教学情境中的深度学习，发挥生物学学科的独特育人价值。

关键词 深度学习 主题单元教学 课例研究

深度学习是指在教师的引领下，学习者围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程[1]。主题单元教学是指将学习内容整合为具有一定主题、结构化的学习单元，强调“核心素养、科学认知、学以致用”三个维度分析、梳理，把教学内容根据生物学科知识的性质特点和学生认知顺序，将三个维度有机融合学习内容，形成学习单元[2]。

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》的“传染病与防治”模块和“社会热点中的生物学问题”模块的开设建议中，均增加了2019新型冠状病毒肺炎的主题，这充分体现了《课程标准》与时俱进性,密切联系社会民生,引导学生关注社会生产生活,将所学科学知识与社会发展密切关联起来的教学理念[3]。本文在学科核心素养视域下，以新型冠病毒肺炎为情境开展开展主题单元复习教学，引导学生对相关知识的系统学习和关键能力的训练，促进学生深度学习，逐渐发展学生的生物学核心素养。

1.单元设计思路

学生对新冠肺炎疫情有一定的知识基础和情感体验，从问题解决的角度，从迁移应用的角度，从素养培养的角度，将“新冠肺炎”单元教学内容分为3个层次9个方面14个事实性知识进行单元教学（图1），并在学习过程中不断提升学科核心素养，引领学生深度学习。

图1 “新冠肺炎”单元概念图

2.单元学习目标

本单元复习学习内容在必修1、2及选择性必修1、2、3学习之后，对病毒的相关知识并不陌生，因此以“新冠肺炎”为主线，结合课程标准的具体内容、学业要求和核心素养的要求，制定如下的学习目标：

（1）从细胞代谢、分子组成、遗传和变异等方面，解释病毒的生命活动离不开细胞，病毒的繁殖及遗传信息的传递，分析比较几种病毒在宿主细胞中不同复制过程。

（2）基于特异性免疫是通过体液免疫和细胞免疫两种方式，针对特定病原体发生的免疫应答，通过实验探究、模型建构、批判性思维等方法，探讨新冠肺炎常用的检测方法，并比较核酸检测与抗体检测、几种常见PCR对控制疫情蔓延的重要意义。

（3）从病毒的传播与进化角度，结合个人免疫接种的经历，探讨几种常见疫苗的价值，了解新冠疫苗不同的技术路线的含义及临床应用，认同并采纳健康文明的生活方式，形成“防控并重”的观念。

3.单元学习过程设计

单元学习过程设计是单元教学设计的重要组成部分和关键环节，强调学习过程由浅入深循序渐进进行整体规划，包括情境创设、知识框架建构、素养发展规划、学习方式选择及评价量表设计等部分。单元学习任务是实现单元学习目标的载体，教师依据学情设计任务，帮助学生进行深度学习，达成预期目标。“新冠肺炎”单元学习过程任务整体安排见表1及“新冠肺炎”单元学习过程的评价量表见表2。

表1“新冠肺炎”单元学习过程任务的整体安排

表2“新冠肺炎”单元学习过程的评价量表[4]

4.单元学习过程作业设计案例

作业题例：全球新冠疫情形势仍然非常严峻，目前常用“荧光RT—PCR技术”进行检测（如图2），方法是取被检测者的mRNA在试剂盒中逆转录出cDNA，并大量扩增，同时利用盒中荧光标记的新冠病毒核酸探针来检测PCR产物中是否含有新冠病毒的cDNA，在检测过程中，随着PCR的进行，反应产物不断累积，“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加，可通过荧光强度的变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图（如图3）。理论上，有荧光标记的“杂交双链”出现，则说明检测结果呈阳性，但为了保证检测结果的准确性，一般要达到或超过阈值时才确诊。

(1)从理论上推测，PCR扩增一个目的基因至第六轮循环结束，共记录到_______个荧光信号，第六轮循环将消耗________个引物。

图2 “荧光RT—PCR技术”检测图 图3 荧光扩增曲线图

(2)图2中“平台期”出现的最可能的原因是______________________________________。

(3)Ct值指每个反应管内的荧光信号到达设定阈值时所经历的循环数。Ct值越小表示________________________________________________________________________________。

现有甲、乙两个待检样本，检测时都出现了上述形态的曲线(图3），但甲的a点比乙的a点明显左移，请给这种结果做出科学合理的解释（试剂盒合格且正常，操作过程规范且准确）：_______________________________________________________________________________。

(4)某些人进行新冠病毒抗体检测结果呈阳性，但进行核酸检测结果呈阴性，原因可能是_______________________________________________________________________________。

【材料出处】

人教版普通高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》教师教学用书P185-186，随着科学技术的不断发展，科研人员在普通PCR的基础上进行大量改造，开发许多适用于不同研究目的的PCR，如荧光定量PCR。RT-PCR技术不仅实现了对模板的定量，且具有灵敏度高、特异性和可靠性更好、自动化程度高和无污染的特点，使得荧光定量 PCR 逐渐取代常规 PCR。反应中带有荧光标记的PCR引物，从而通过荧光监测每次PCR循环后扩增所得的产物的量。

【设计意图】

传统的PCR进行检测时，扩增反应后需要进行染色处理及电泳分离，并且只能作定性分析，不能准确定量，易造成污染出现假阳性，使其应用受到限制。通过新冠疫情的真实情境分析RT-PCR技术，让学生尝试提出问题并和传统的PCR进行比较和权衡，感悟到科学技术为人类服务的魅力和自己肩负的社会责任，从而有助于学生树立学习科学技术报效祖国的志向。

【检测目标】

学业水平四要求能在新的问题情境中能以生命观念为指导，解释生命现象，探究生命活动规律，能综合运用科学、技术、工程学和数学知识和能力综合运用在实践活动中，解决生活中的实际问题。该道题具一定的综合性，面对新冠疫情热点问题与生物工程技术密切相关，在传统PCR的基础上，引导学生进行比较分析，能运用科学思维方法展开讨论，感受到社会需求对技术创新有推动作用。

【学生部分作业展示】

深度学习视域下的单元主题教学可使学生的知识体系更加完善，学生能系统分析病毒的病毒的组成、生活方式、分类、遗传信息的传递、变异的类型、核酸检测、抗体检测、PCR、利用疫苗与抗体进行防治的内在联系，能从结构功能观分析病毒表面特异性蛋白结构决定了其感染的对象，能运用稳态平衡观分析人体免疫调节机制，明白如何运用科学的方法检测新冠肺炎，并积极参与宣传疫苗接种，继承发扬抗疫英雄的奉献精神。教师依据学情进行“新冠肺炎”单元学习过程任务的整体安排和单元学习过程的评价量表，帮助学生进行深度学习，达成预期目标，大多数同学能以新冠肺炎为主题绘制思维导图（图4），对重要概念进行深度理解，在已经验的基础上建构更加完善的知识体系，在深度学习过程中发展生物学科核心素养。

图4 “新冠肺炎”为主题思维导图

5.单元教学反思

主题单元教学能有效促进学生的深度学习，以新冠肺炎为主线，建构病毒-检测-防治的主题单元教学，一方面引导学生科学地构建病毒、传染病、传播过程、预防机理、预防措施等生物学知识，促进学生深度学习；另一方面引导学生树立社会责任感,将所学知识迁移应用到现实生活中,参与个人与社会事务的讨论,做出理性解释和判断，发挥生物学学科的独特育人价值。

参考文献

[1]郭华.深度学习及其意义[J].课程·教材·教法，2015(11):25-32.

[2]黄婧怡，唐倩.深度学习视域下概念为本的单元教学设计[J].中学生物教学，2021(12):29-31.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版2020年修订[M].北京：人民教育出版社2020.

[4]吕甜甜.以“新冠肺炎疫情”为情境的校本课程的开发[J].中学生物教学，2021(10):27-29.

课题项目：2021年度南平市基础教育课程教学研究课题《用高中生物新课程中显隐性资源发展学生科学思维的研究》成果

课题编号：NJYKT2021-008

作者简介：朱素娟，南平市名师，中学高级教师，硕士学历。

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