基于概念體系的高中生物學單元教學設計實踐

楊粵 尹利軍

摘 要 以“基因和染色體的關系”單元為例，采用整體化教學策略，對單元教學內容進行概念化、結構化、情景化、活動化的整體設計。以“情景構建—具體問題—學生活動”為主線，整體化設計單元學習內容，引導學生通過活動建構科學概念，培養學生的生物學科核心素養。

關鍵詞 核心素養 概念 創設情境

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

生物學課程的根本任務是提高學生終身發展所需的核心素養，完成這樣的教學任務需要教師設計單元教學，學生通過大概念的學習，形成生物學科核心素養之首—生命觀念。 《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》 （以下簡稱《課程標準》）倡導的大概念學習需要多個課時逐步完成，生物學科核心素養的培養也是在多個課時中逐步落實，而介于大概念教學與多課時之間的中觀教學設計，即單元教學設計，有著舉足輕重的作用。單元教學強調知識的結構化、整體化，防止知識的孤立化、片面化，是將知識轉化成核心素養的基本要求。

1 整體化單元設計的基本思路

《課程標準》的教學建議強調“教師在制定每個單元、每節課（或活動）的教學計劃時，都要全面考慮核心素養任務的針對性落實和有效完成”。在進行單元教學活動時，教師圍繞大概念和重要概念展開，基于《課程標準》，結合教材、學情以及學業要求設計本單元的教學目標。之后教師從認知的視角，設計貫穿整個單元的學習情境；從教學手段的視角，闡述本單元的設計思路；從實踐的視角，提出需要解決的問題，并設計開展學生活動。學生活動的設計需要注重以科學探究、積極求索、合作交流為主線，使學生在參與性的學習中更好地理解生物學的概念性知識，并在此基礎上形成生命觀念，發展生物學科核心素養。單元評價需要關注學生學科知識的習得和掌握及學生在學習過程中的變化和發展，更注重學生核心素養的養成，幫助學生形成和提升運用生物學知識的能力，最后能反饋于本單元的教學目標及設計，從而使教學實現從知識本位向學生發展本位的轉變。

下文以“基因和染色體的關系”為例，闡述設計單元教學的過程，希望為落實生物學科核心素養的培養建立一條切實可行的路徑。

2 單元教學設計的實踐探索

2.1 單元教學內容分析

“基因和染色體的關系”這一單元屬于《課程標準》模塊2“遺傳與進化”下的大概念3“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，其中包含一個重要概念3.2“有性生殖中基因的分離和重組導致雙親后代的基因組合有多種可能”以及 5 個次位概念（3.2.1-3.2.4，3.3.4）。次位概念是抽象概括形成重要概念和大概念的基石，是構建知識框架的基本單位。教師通常可用一節課的時間完成一個次位概念的教學，由于每個次位概念又包含多個零碎的知識點，因此，梳理出各個具體知識點與次位概念、重要概念和大概念之間的聯系是單元教學設計的前提。教師根據《課程標準》內容要求，構建了本單元的知識框架，如圖1所示。

2.2 單元學情分析

教學設計應基于學生的認知水平和前科學概念。學生在學習“分子與細胞”模塊時，對染色體、細胞增殖、細胞周期、細胞分裂、有絲分裂等概念已經有了比較深入的了解，這些內容都是學生學習本單元次位概念3.2.1和3.3.4的基礎。同時學生已經掌握了顯微鏡操作和建構模型的方法，這有助于完成本單元“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片”實驗和“建立減數分裂中染色體變化的模型”活動。由于學生在第一章已經學習了孟德爾的分離定律和自由組合定律，了解了基因的發現過程，掌握了假說-演繹法，因此，教師在此基礎上提出基因和染色體的關系應該是順理成章的，符合學生的認知規律。此外，高中生具有較強的邏輯推理和抽象思維能力，這些都為本單元開展的教學活動奠定了良好的基礎。

2.3 單元教學目標

（1）運用結構與功能觀，通過“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片”實驗，掌握染色體數量和行為的變化，理解同源染色體和減數分裂概念；通過學習薩頓的假說和摩爾根果蠅雜交實驗的研究過程，初步認識到基因是有物質實體的。

（2）通過“建立減數分裂中染色體變化的模型”

活動，加深對減數分裂過程及特點的認識，理解配子中染色體組合的多樣性，領悟減數分裂的意義，解釋相應的生命現象，同時發展構建模型的科學思維；通過分析基因和染色體行為之間的關系，繪制等位基因和同源染色體之間的關系圖，發展想象力和創造性思維。

（3）設計實驗對摩爾根的解釋進行驗證，并以書面的形式將設計過程記錄下來，體驗科學研究過程，提高設計簡單實驗的實踐能力，增進對科學探究的理解；能夠正確操作顯微鏡，完成“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂”的實踐活動，提出問題，并能與他人展開交流；在介紹紅綠色盲兩種婚配方式后，可預測另外兩種婚配方式的子女基因型和表型情況，提高觀察、獨立思考分析的能力。

（4）查閱紅綠色盲、抗維生素D佝僂病等資料，理解伴性遺傳規律，學會分析生活中的遺傳現象，關注優生優育；了解環境對配子形成的影響，從生命的角度認識自然與環境的關系；形成健康的生活方式，制定并踐行健康的生活計劃，樹立人與自然和諧發展的觀念。

2.4 單元問題情境及課時教學活動設計

在設計單元教學時，教師通過設計教學活動，學生活動，引導學生構建學科概念，發展學生的生物學科核心素養。 《課程標準》倡導情景化教學，好的問題情境要指向本單元的核心概念，并串聯起本單元的所有概念，教師的教學活動要圍繞解決單元問題情境下的不同子問題展開。在概念構建前，教師依照學生的認知特點提供了一些事實性材料和科學史資料，為學生的探究性學習逐步搭建情景支架，促進學生主動完成學習體系的建構。本單元具體的課時設計是大概念的解構和衍生，每課時任務之間在思維上具有進階性，在核心問題與單元目標間具有關聯性，最后構建了“遞進式”的問題探究型情境。

教師基于本單元的學習目標和單元問題情境，分解形成各課時目標，并設計每課時學習活動的評價方案。教師計劃用4課時完成本單元的教學，第一課時完成精卵細胞的形成的教學；第二課時完成受精作用的教學；第三課時完成薩頓和摩爾根關于基因在染色體上的教學；第四課時完成紅綠色盲和抗維生素D佝僂病等伴X染色體遺傳病的教學，并進行總結，使學生形成對本單元的整體認識。本單元的課時教學活動設計如圖2所示。

2.5 單元評價設計

單元評價重點關注學生知識的習得和掌握及學生在學習過程中的變化和發展，更注重學生學科核心素養的養成。由于核心素養的評價是落實核心素質教育、實施《課程標準》的一個焦點，因此，教師根據《課程標準》、教學內容、質量標準設計了四方面的評價內容以及多元化的評價方式。

2.5.1 評價內容

（1）生命觀念：采用課堂提問、討論的方式進行評價，例如，什么是有性生殖？分析比較減數第一次分裂和減數第二次分裂染色體數目行為的變化。

（2）科學思維：針對“觀察蝗蟲精母細胞減數分裂裝片”和“建立減數分裂中染色體變化的模型”等實例，評價學生對同源染色體、減數分裂、受精作用等概念的歸納概括能力。

（3）科學探究：設計實驗方案，引導學生探究“摩爾根果蠅雜交實驗演繹推理和驗證”，評價學生選擇的實驗材料、實驗方案及課堂表現。

（4）社會責任：查閱相關遺傳病資料和環境對配子形成的影響，給學生提供案例，評價學生的課堂表現及有關優生優育的建議。

2.5.2 評價工具和方式

（1）通過學生自評、互評與教師綜合評定相結合進行課堂的過程性評價。

（2）結合生活和實際問題，設置靈活的試題，下發書面任務并讓學生在全班范圍內交流與表達。

（3）通過學生的實驗設計方案與減數分裂染色體行為變化的繪制圖等對學生進行綜合評價。

（4）作業由小組互評，學生相互間給作業寫評語、評出等級，最后再由教師評定。

3 教學反思

《課程標準》的基本理念是：著眼學科核心素養，聚焦大概念，關注學生學習過程中的實踐經歷，以評價促進學生的學習與發展。本單元的教學設計正是基于此基本理念，教師通過探究性活動加強學生對概念的理解，引導學生用科學的知識、觀點、思路和方法解決現實生活中的某些問題。

模型方法在中學生物學中應用廣泛，且是生物學學科核心素養中科學思維的一種。因此，教師在教材內容處理方面遵循學生的認知規律組織了染色體行為建構模型、類比模型和實驗設計環節。通過模型構建，學生能快速地理解基因和染色體之間的關系，構建大概念與各個核心概念之間的關系，學生的主體作用得到最大限度的發揮，且在這個過程中，學生也提高了生物學科素養。此外，單元評價是素養的導向，從評價反饋來看，學生掌握知識的情況基本達到了預期的效果，但是在部分內容還是存在薄弱環節，這就需要學生后續繼續進行實踐和探索。

參考文獻：

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