促進大概念建構的單元整合課教學設計
——以義務教育段“生態系統及其穩定性”為例

●鄭達釗

科學教育不應該傳授給孩子支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而是應當慎重選擇一些重要的科學觀念，用恰當、生動的方法，幫助孩子們建立一個完整的對世界的理解[1]?！读x務教育生物學課程標準（2022 年版）》提出“學習主題為框架，內容聚焦大概念”的課程理念。教師要圍繞大概念組織教學，使知識結構化，以大概念的核心內涵為綱，將相關的重要概念、次位概念按照其內在邏輯關系編織成網絡化的概念體系[2]。這就需要教師引導學生將不同時空里獲得的零散知識進行有邏輯的整合，使其產生非任意的和實質性的聯系，也就是有邏輯的合理聯系和具有意義的聯系[3]。

整合是當代基礎教育階段科學課程改革的核心理念，通過圍繞“大概念”組織知識內容，將零散概念進行整合，在此基礎上組織實踐活動，使學生的“學”與“做”融為一體，在實踐中理解和建構科學概念[4]。單元是教學活動的基本單位，也是統整碎片化知識教學的組織工具，在實際教學過程中，以單元為單位進行教學便成了最適合的選擇[5]。

一、單元整合課教學設計的基本要素

培養學生核心素養是生物學課程的價值追求[2]。在聚焦核心素養目標的中學生物學課堂教學中，精準定位教學目標是培養核心素養的“航標”，真實情境是核心素養生根發芽的“土壤”，高質量的問題是提升學生核心素養的“引擎”，學生活動是提升核心素養的“途徑”，融合應用是檢測核心素養水平的重要“手段”[6]。因此，單元整合課教學設計的基本要素一般包括目標、情境、問題、任務、評價等，它們之間的關系如圖1 所示。

圖1 單元整合課教學設計的基本模式

二、促進大概念建構的課堂教學設計策略

大概念包括共通概念和核心概念，共通概念側重跨學科內容的組織，而核心概念多用來整合某一學科內的知識。以整合的概念體系為核心，圍繞少數概念進行深入探究的進階學習，能夠有效改變“廣而淺” 的科學學習現狀，最終實現科學素養的發展[4]。“生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統”是義務教育生物學課程中的大概念[2]，學生在學完“生態系統及其穩定性”這一單元后，獲得了一系列相關概念，如生態系統的成分、食物鏈和食物網、物質循環、能量流動、生態系統的穩定性等，在學習這些概念的基礎上，學生要能形成“生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統”這一大概念并逐漸形成生態觀，就需要在學完本單元所有內容后引導學生進行整合學習。下面以此為例討論單元整合課的教學環節與設計策略。

（一）情境設置——“以小見大”利于概念整合

好的情境往往能夠“以小見大”，從一個問題、一件小事或一種現象切入，引導學生通過分析“一棵樹”就能見到“一片森林”，進而實現相關概念的有效整合。

在“生態系統及其穩定性”單元整合課中，教師以“生態瓶中的大世界”為課題，設置的教學情境是“觀看同學們制作的生態瓶實物及活動視頻，比較制作生態瓶的過程及其維持穩定的時間（視頻中有的生態瓶能比較長時間保持穩定，有的很快就崩潰了），思考出現不同結果的原因”。該情境設置基于學生“制作生態瓶”的實踐活動，小小生態瓶就是一個微型生態系統，它能“以小見大”地反映出復雜生態系統的基本特征，生態瓶中生態系統的成分、結構、功能與維持穩定性的原理與大型生態系統相似，利用此情境就能將生態系統有關的重要概念和次位概念進行整合，并由此推演到更大的生態系統中去應用，能有效促進學生實現對“生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統”這一大概念的建構。

（二）教學目標——“知行合一”聚焦素養發展

單元整合學習的使命在于促進核心素養的發展。教師在制訂每個單元、每節課（或活動）的教學計劃時，都要將知識、能力和情感態度價值觀等目標整合為核心素養目標，并制定落實核心素養任務的有效措施?！爸切兄迹惺侵伞盵7]，單元整合課的教學目標既要包括核心概念和核心素養的“知”，又要包括概念整合、大概念建構和素養發展途徑的“行”，“知行合一”的教學目標才能較好體現核心素養的綜合性、發展性和實踐性。

在“生態系統及其穩定性”單元整合課中，基于“制作與觀察小生態瓶”的真實情境，確定如下教學目標：①觀察制作生態瓶的材料與過程，分析并闡述不同生態瓶穩定性差異的原因；②利用系統觀、結構與功能觀歸納生態系統維持穩定的機制；③利用穩態與平衡觀和生態觀解釋校園池塘生態系統與湖泊生態系統穩定性的大小；④為城市人工湖泊生態系統的合理利用和維持可持續發展提出有價值的建議。這樣的教學目標，從學生的認知水平和需要出發，清楚表述出所學知識、學習過程和素養發展方向，具有整體性、層次性、關聯性、可評價性、特異性等特征[3]。

（三）問題設計——“由表及里”引導概念進階

在追求理解的教學設計中，利用基本問題來架構目標是一種重要的策略和手段[8]。好的問題能夠激發學生已學知識、生活體驗和當前學習內容之間的意義關聯，并將學生置身于解決問題的過程而不是只關注問題的答案。教師基于真實情境設計的好問題要能夠指向對概念的解釋、闡明、應用、洞察、神入、自知等不同側面[8]，引導學生由表及里、由淺入深、由現象到本質逐漸建構概念及概念體系，進而逐漸進階發展形成大概念，這是學生形成生命觀念和發展多種關鍵能力的基本途徑。

在“生態系統及其穩定性”單元整合課中，基于“制作與觀察小生態瓶”的真實情境，先設置“如何讓生態瓶較長時間維持相對穩定狀態”的核心問題。為了便于學生按照學科知識邏輯整合相關概念并解決核心問題，接下來依次設計如下問題：①不同生態瓶隨放置時間表現出什么樣的差異？ 與放置位置和培養條件有無關系？ ②生態瓶中含有生態系統中的哪些成分？ 這些成分在生態系統中具有什么作用？ ③生態瓶中不同成分之間存在怎樣的關系？ ④生態瓶中各種成分的比例是否恰當？可用哪些標準來判斷？怎樣才能讓生態瓶維持較長時間的穩定？ ⑤生態瓶與校園池塘、城市湖泊生態系統相比，誰的穩定性更強？ 為什么？ ⑥要保持城市湖泊生態系統長時間穩定，你有哪些建議？這一系列“由表及里”逐漸遞進的問題，引導學生從現象到本質、從概念到應用，逐漸梳理生態系統的成分、結構、功能和穩定性等相關概念，歸納并總結出生態系統維持穩定的關鍵因素是“成分齊全、比例適當、結構復雜和功能正常，具有較強的自我調節能力”，從而將零散概念整合成有邏輯的概念體系，引導學生將相關概念融通并逐級進階形成大概念，凝練生命觀念，最后在真實情境中應用生命觀念解決實際問題，培養擔當社會責任的態度和能力。

（四）學生活動——“形神兼備”促進概念建構

生物學課程高度關注學生學習過程中的實踐經歷，強調學生的學習過程是主動參與的過程，選擇恰當的真實情境，設計學習任務，讓學生積極參與動手和動腦的活動[2]。學生活動的結構應是多元與開放的，以適應學生多樣化的素養發展需求，學生活動更應該強調“形神兼備”，“形”即看得見的肢體、語言活動，“神”就是看不見的思維活動及活動應該達成的目標，學生在完成活動任務的同時一定要有思維的深度參與，一定要圍繞學習目標展開，“形神兼備”的學生活動才能有效促進相關零散概念的整合，并逐漸內生為認知結構中的概念體系和思想觀念。

在“生態系統及其穩定性”單元整合課中，為了有效解決核心問題統領下的一系列問題，依次設置如下學生活動： ①觀察不同小組制作生態瓶的材料與過程，簡述材料、過程和結果的差異；②列表比較不同生態瓶中生態系統成分的差異，并概述各成分在系統中的作用； ③分析生態瓶中不同成分之間的相互關系，并用合適的圖示（概念模型）進行表達；④分析維持生態瓶相對穩定的原因，歸納總結出生態系統維持穩定的關鍵因素； ⑤比較生態瓶、校園池塘、城市湖泊等生態系統穩定性大小，并闡述得出結論的原因； ⑥為城市人工湖生態系統的合理利用和維持可持續發展提出有價值的建議。面對真實情境中的問題，學生通過比較、分類、歸納、演繹、分析、綜合、建模等思維活動，將所學知識與問題情境建立起聯系，在分析問題、質疑討論、得出結論、提出建議及表達交流等知識運用過程中實現問題解決。在這個運用知識解決問題的活動過程中，學生逐漸歸納總結出生態系統整合性概念體系，所學零散概念通過深度整合逐漸向大概念和生命觀念方向“演進”，學生的科學思維、探究實踐、綜合創新等關鍵能力也能得到較好的發展。

（五）遷移應用——“由此及彼”促進概念內化

知識能力的遷移應用是素養發展的標志性產物，也是學習效果的重要檢測手段，教師設計學習任務的目的是讓學習活動實踐化，成為聯系學生所學知識與現實生活的紐帶。因此，學習任務要置于真實情境中，引導學生從情境化事實中抽象出概念的內涵，通過去情境化達成對概念的初步建構，再遷移至多情境中進行應用，才能達成對概念的深度理解[3]。

在“生態系統及其穩定性”單元整合課中，教師通過設置生態瓶的相關情境，利用問題引領和活動推進，將生態系統的成分、食物鏈和食物網、物質循環、能量流動、生態系統的穩定性等相關概念遷移到“生態瓶”中進行分析和探討，通過“生態瓶”歸納總結出維持生態系統的關鍵是“成分齊全、比例適當、結構復雜和功能正常，具有較強的自我調節能力”，這是抽象出概念內涵的去情境化過程。再將抽象出的概念及整合形成的概念體系遷移到校園池塘、城市人工湖泊等新情境中進行應用，學生親身經歷“情境化事實中抽象→去情境化建構→多情境中應用”的過程，就能較好地實現零散概念的深度整合和生命觀念的逐漸升華。