聚焦大概念的初中生物學單元整體教學設計

摘 要：本文以“生命的起源和進化”課程內(nèi)容為例，探索大概念的構建策略，設置“追溯生物的共同祖先”“追尋生物的進化歷程”“追覓生物進化的原因”三個教學任務，通過創(chuàng)設情境和感知概念、規(guī)劃活動和構建概念、分享交流和深化概念的教學流程幫助學生探求生命起源的奧秘，構建“地球上現(xiàn)存的生物來自共同祖先，是長期進化的結果”大概念，加深學生對進化觀的理解，進而實現(xiàn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關鍵詞：初中生物學；大概念教學；單元教學；生命起源進化

文章編號：1003-7586（2024）06-0075-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）明確提出教學內(nèi)容聚焦大概念，課堂教學內(nèi)容和活動要圍繞大概念進行組織，引導學生主動構建概念，加強概念間的聯(lián)系，建立起次級概念—重要概念—大概念的概念體系，形成基本的生命觀念。概念構建的過程不是一蹴而就的，而是一個從感性到理性，從具體到抽象的過程，需要由淺入深，由小到大，從次位概念到中位概念再到大概念逐步推進，逐級概括。本文以“生命的起源和進化”為例踐行《義教課標》理念，探索聚焦大概念的單元整體教學設計和實施策略。

1 分析大概念，構建概念圖

本單元聚焦大概念“地球上現(xiàn)存的生物來自共同祖先，生物多樣性是長期進化的結果”，此大概念的構建有助于學生逐步形成生物進化和適應觀，理解生命的起源和進化，并能解釋生物多樣性形成的原因。此大概念的構建離不開兩個重要概念“地球上現(xiàn)存的生物具有共同祖先”和“多種多樣的生物是經(jīng)過自然選擇長期進化的結果”的支撐。“地球上現(xiàn)存的生物具有共同祖先”回應了生命起源的問題，即回答了“現(xiàn)存生物是從哪來的”。“多種多樣的生物是經(jīng)過自然選擇長期進化的結果”回應了生物進化的問題，即回答了“現(xiàn)存生物怎么來的”。這兩個重要概念聯(lián)系密切、不可分割，都是理解生物進化理論的關鍵概念。

概念一的形成需要基于多種證據(jù)，比如從化石、同源器官、分子生物學等證據(jù)進行合理地推測，并可為后續(xù)的探究進化機制奠定基礎；概念二從宏觀上對生物進化的機制進行更深入的闡釋，解釋了生物進化是在遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用下形成的，即達爾文的自然選擇理論。本單元概念圖具體如圖1所示：

2 解構大概念，明確構建策略

大概念需要學生經(jīng)過深入理解后，自主分級構建。只有建立起大概念的一系列的子概念才能真正理解大概念的內(nèi)涵，而這一過程需要以豐富的生物學事實為基礎，為概念的形成提供支撐，要求學生從創(chuàng)設情境中獲取事實和證據(jù)，提煉相應的問題并思考得出結論，進而生成概念。結合上述觀點，教師在進行“生命的起源和進化”部分的教學內(nèi)容時，可以按照大概念－重要概念－次級概念逐級解構并向下細化，并逆推出構建此概念體系需要創(chuàng)設的單元情境問題串。而學生則可以依據(jù)單元情境問題串，按照次級概念－重要概念－大概念的正向構建路徑螺旋向上，逐步形成大概念。教學的雙向路徑具體如圖2所示：

3 明確大概念，制定學習目標

3.1 前概念分析

生物學概念的構建需要建立在學生已知前概念的基礎上，這些前概念來源于之前的學習和生活經(jīng)驗等途徑。關于生命的起源和進化的問題，學生通過之前的學習已經(jīng)知道了地球上存在多種多樣的生物，除病毒外這些生物都由細胞構成，它們通過生殖和發(fā)育，遺傳和變異不斷延續(xù)和從而幫助學生理解生命的起源和進化問題。但是學生對于生命起源和進化過程及其機制的認識非常模糊，依然存在著一些錯誤的概念，認為生命的起源不是自然過程而是與神秘力量有關；或認為生物進化則是鍛煉的結果，只有最強壯或最聰明的個體才能生存下來。因此學生對于生命起源和進化的理解還需要進一步拓展和深化。

3.2 教學目標

（1）通過觀看和分析關于生命起源和進化的科學史等材料，收集生命起源和進化的相關證據(jù)，運用分析、歸納、比較等科學思維方法，推測生命起源和進化的過程，形成生物起源于原始海洋并不斷進化的生物學觀點。

（2）通過對不同年代化石的縱向比較和現(xiàn)存生物種類的橫向比較，推測并概括生物的進化歷程并構建生物進化樹的模型，認同生物進化的趨勢，形成生物具有共同祖先的觀點。

（3）通過模擬實驗和生物進化的實例，能夠分析生物進化的原因并構建自然選擇學說的概念模型，能夠利用自然選擇學說解釋生物進化現(xiàn)象（包括人類起源和進化），形成多種多樣的生物是經(jīng)過長期自然選擇的觀念。

4 構建大概念，規(guī)劃學習路徑

生物學事實是構建概念的基礎，這些事實可以來源于學生的日常生活經(jīng)驗，也可以通過學科實踐或者是相關資料獲得。這就要求教師創(chuàng)設情境，提出問題，設計教學活動，獲得事實，最終解決問題。在這個過程中運用科學思維完成概念的構建，從而發(fā)展核心素養(yǎng)。本單元的教學設計具體如圖3所示：

4.1 任務一：追溯生物的共同祖先

4.1.1 創(chuàng)設情境，感知概念

教師播放40億年前原始生命“盧卡”自述在原始地球環(huán)境誕生的視頻。提出問題：“我”是怎么誕生的？

4.1.2 規(guī)劃活動，構建概念

活動一：辯論觀點，初構概念。

學生小組課前收集有關生命起源的各種假說。每個小組選取一個觀點在課上進行分享，簡述選取此觀點的理由，其他小組可以提供證據(jù)并進行合理的質(zhì)疑。通過小組討論和教師點撥，學生對于各種假說的內(nèi)容及疑點有了清晰的認識。其中化學起源說是被廣大學者普遍接受的一種觀點。

活動二：尋找證據(jù)，細化概念。

學生閱讀有關原始地球環(huán)境的資料，分析原始地球的物質(zhì)和能量條件，猜想這些物質(zhì)在能量的作用下會發(fā)生什么？學生根據(jù)教師提供的米勒模擬實驗以及生命起源的第二個階段和第三個階段的資料，分析資料并尋找化學起源學說的證據(jù)。

活動三：繪起源圖，形成概念。

根據(jù)得到的證據(jù)事實，學生歸納概括并推測出生命起源化學演化的大致過程：無機小分子—有機小分子—有機大分子—多分子體系—原始生命，并完成生命起源化學演化過程的示意圖，構建原始生命最有可能起源于原始海洋這一次位概念。同時教師引導學生討論化學起源學說的不足：從多分子體系到原始生命的演化過程并沒有經(jīng)過實驗證明，只是科學家做的推測，因此要使用批判性思維對既有的觀點進行批判審視。

4.1.3 表達交流，深化概念

學生歸納總結本課時知識內(nèi)容，構建概念圖并與同學分享交流，并討論“天下萬物生于有，有生于無”的理念與現(xiàn)代生物學中生命起源的觀點是否吻合。

4.2任務二：追尋生物的進化歷程

4.2.1 創(chuàng)設情境，感知概念

播放原始生命“盧卡”的自述視頻，自生命起源后，開始了至少35億年的漫長進化歷程，形成了地球上多姿多彩生物世界。提出問題：“我”經(jīng)歷了怎樣的進化歷程？

4.2.2 規(guī)劃活動，構建概念

活動四：縱向比較，初構概念。

學生觀看鄭氏始孔子鳥的化石圖片，并將爬行動物和鳥類的形態(tài)結構特征進行對比，認識到鳥類可能是由爬行動物進化而來。接著教師提供不同地層的化石模式圖，學生分析出化石在地層中是按照一定順序出現(xiàn)的，越古老地層中出現(xiàn)的化石所代表的生物越簡單。學生進一步通過比較化石在地層出現(xiàn)的順序驗證了爬行動物可能進化為鳥類，形成化石記錄是生物進化的直接證據(jù)的認識。

活動五：橫向?qū)Ρ龋毣拍睢?/p>

教師提供不同生物細胞色素c的氨基酸數(shù)目以及馬的前肢、鷹的翅膀、蝙蝠的前肢等關于生物進化的其他證據(jù)，引導學生橫向比較這些證據(jù)，歸納總結出哺乳動物和鳥類有共同的祖先，形成不同生物之間存在一定的親緣關系的觀念。

活動六：構建模型，構建概念。

學生回顧先前學習內(nèi)容，對比現(xiàn)存動物和植物的形態(tài)結構和生理功能特征并完成表格。根據(jù)不同生物特征的異同，學生小組合作完成生物進化樹的貼圖，用文字表述生物進化歷程并構建概念模型，歸納總結生物進化的總體趨勢：簡單—復雜，水生—陸生，形成地球上現(xiàn)存的生物有共同祖先的認識。

4.2.3 表達交流，深化概念

學生歸納總結本課時知識內(nèi)容，構建概念圖并與同學分享交流。討論：在現(xiàn)存的生物中，有許多簡單低等的生物并沒有在進化過程中滅絕，而且分布還非常廣泛，為什么？

4.3 任務三：追求生物進化的原因

4.3.1 創(chuàng)設情境，感知概念

教師播放從地球誕生到原始生命“盧卡”的形成，再到現(xiàn)存生物，歷經(jīng)46億年進化歷程中的大事件的視頻。提出問題：為什么有些生物滅絕了，有些生物存活至今？

4.3.2 規(guī)劃活動，建構概念

活動七：模擬實驗，初構概念。

學生閱讀資料：“太平洋中部有一個大群島，是由八個小島組成，每個島上生活著同一種是尖喙鳥，它們以堅果為食。由于食物充足，空間充裕，尖喙鳥繁殖速度非常快，并且在后代中出現(xiàn)了一些鈍喙鳥和彎喙鳥。隨著鳥種群數(shù)量的增加，島上的食物和空間資源變得越來越少，最終哪種鳥能存活下去？”學生進行模擬實驗：每組分別選取學生扮演三種鳥類并啄取食物。游戲共進行三輪，如圖4所示，游戲結束后學生討論問題：島上的鳥為什么會進化？概述島上的鳥的進化過程。

活動八：探究起源，細化概念。

學生閱讀關于人類起源和進化的相關資料并討論：現(xiàn)代類人猿和人類的異同點是什么？現(xiàn)代類人猿和人類的共同祖先是誰？用自己的語言解釋從猿到人進化的原因并完成學案（見圖5）。

活動九：概念模型，建構概念。

學生根據(jù)模擬游戲體驗的結果以及從猿到人的進化過程，分析生物進化的原因，概括自然選擇學說的內(nèi)容，完成自然選擇概念模型的構建，認識到現(xiàn)存生物是長期進化的結果。

4.3.3 表達交流，深化概念

學生歸納總結本課時知識內(nèi)容，構建概念圖并與同學分享交流。討論：長頸鹿的長頸是如何形成的？

5 評價大概念，設計單元作業(yè)

5.1 構建單元概念圖

學生根據(jù)原始生命、現(xiàn)存生物、證據(jù)、自然選擇和進化趨勢等關鍵詞，以大概念“地球上現(xiàn)存的生物來自共同祖先，生物多樣性是長期進化的結果”為核心，將孤立的小概念按照一定的邏輯彼此關聯(lián)，綜合構建本單元的整體概念系統(tǒng)，考查學生對于大概念的理解情況，以及構建大概念的目標是否達成。

5.2 遷移拓展

學生閱讀材料并回答問題：1928年，英國科學家弗萊明（A.Fleming）在研究細菌時發(fā)現(xiàn)了青霉素。在第二次世界大戰(zhàn)中，青霉素作為治療細菌感染的藥物，拯救了成千上萬的傷病員的生命，這極大地推動了抗生素的研究。但隨著抗生素的應用越來越廣，人們發(fā)現(xiàn)有些細菌產(chǎn)生了耐藥性，變成了超級細菌。超級細菌形成的原因是什么？這給我們帶來了什么啟示？考查學生能否科學對知識進行遷移并應用解決新情境中的問題。