以生物学大概念为引领的单元整体教学设计研究

柴娜 天津外国语大学附属外国语学校

普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）（以下称为新课标）提出高中生物学旨在培养学生的学科核心素养，实现育人价值。高中课时时长一般为45分钟左右，而且仍然以高考为最主要的指挥棒。时间相对较短的课堂和高考的反拨作用，使教学还是以知识点为主要内容，呈现出“碎片化”的特点。这样的教学使学生大量地记忆孤立、无序的知识概念，忽视了学生学习的主体能动性，增加了学生的记忆负担［1］，不利于学生形成结构化知识，也不利于实现对知识的深度理解，更无法完成从知识到素养的升华。“碎片化”的教学也不利于教师有效地落实教学目标，无助于学科育人价值目标的达成和核心素养的落地。

核心素养的培养呼唤更顶层、更整体、更结构化的教学设计。［2］新课标在提出培养学生学科核心素养的同时，也提出了通过大概念的学习帮助学生形成生命观念的教学建议。［3］单元整体教学设计是聚焦大概念的主要方式［4］，以大概念为引领的单元整体教学设计，能够解决知识“碎片化”的问题，帮助学生形成结构化的知识，发展学科核心素养。

一、单元整体教学设计的内涵、意义、过程

（一）内涵

以大概念为引领的单元整体教学设计是一个自上而下地整体设计单元教学的过程，是以大概念及其统摄的重要概念的构建为主题，按照一定的流程和顺序，在分析各级概念间关系的基础上，统筹教学内容，制订单元教学目标，拟订评价量规，设计基于真实情境和问题探究的教学活动的过程。

（二）意义

以大概念为引领的单元整体教学设计有助于教师从宏观角度考虑整个单元教学内容的育人价值和发展核心素养的途径；有助于教师从概念的视角厘清各个层级概念间的关系，梳理整个单元脉络；有助于教师从单元的角度把握各子课时的内容、目标、活动和评价标准，提高教学的有效性。单元整体教学设计也有助于教师的专业发展，帮助教师从“长时段”整体筹划学科教学，注重学科整体组织化、结构化知识的建构。［5］

（三）过程

以大概念为引领的单元整体教学设计过程可以归纳为：依据新课标和教材分析，确定单元要解决的核心问题，并剖析概念结构；基于学情，解构核心问题，编制单元教学目标；分解单元教学目标，制订课时子目标和评价量规；创设真实的学习情境，以问题为驱动，设计学习任务，引导学生在主动探究的过程中，建立概念间的联系，最终达成学习目标（见图1）。

图1 单元整体教学设计流程图

二、教学设计案例

以下以《生物学选择性必修2 生物与环境》第三章“生态系统及其稳定性”为例，来说明如何进行单元整体教学设计。

（一）基于课标和教材，剖析概念结构

研究新课标可知，《生物与环境》模块对应一个大概念，涵盖四个重要概念，其中“生态系统及其稳定性”一章涉及两个重要概念。

生态系统及其稳定性是在学习了种群和群落的基础上，对更高层次生命系统进行探索，而生态系统知识的学习也为学习人与环境的关系做好铺垫。从内容上来看，第三章先介绍生态系统的结构，再介绍功能，最后讲生态系统的稳定性，具有很强的逻辑性，为大概念2 的构建提供重要支撑，进而帮助学生形成生命的系统观、稳态与平衡观、物质与能量观、信息观等。根据以上分析，构建概念层级结构图（见图2）。

图2 选择性必修大概念2概念层级结构图

（二）分析学生情况，编制单元目标

生态系统的内容属于宏观层次的问题，学生在日常生活中有比较丰富的体验，也容易激发学习兴趣。但生态系统的能量流动、物质循环等知识相对比较抽象，学生学习有一定的困难，教学中要尽可能通过视频、图片等创设丰富的真实情境，以问题为驱动，活动为抓手，从感性认识入手，激发兴趣，逐步引导学生达成目标。

高二年级的学生，掌握了一定的分析、归纳、演绎和推理等思维方法，有一定能力通过自主探究去解释、分析和解决问题，但是对概念模型的建构方法不熟悉，需要教师的引导。这个年龄段的学生有强烈的使命感和责任心，对环境污染、生态文明建设等问题关注度高，有较强烈的欲望去运用生物学知识解决实际问题。

基于对课标、教材和学情的分析，本单元学习目标可以确定为：①建立生态系统的概念并理解生态系统的结构，阐释食物网复杂性对生态稳定性的意义，提升生命的系统观。②概述生态系统能量流动、物质循环的过程和特点，信息传递的类型及作用，阐明三者之间的关系，树立物质与能量观、信息观。③举例说明生态系统的稳定性，分析生态系统中的反馈调节过程，树立稳态与平衡观。④提升建构模型的科学思维，进一步掌握科学探究的思路和方法，并尝试利用所学为生产实践、生态保护提出合理建议，形成生态意识，保护生态环境。

（三）分解单元目标，制订课时目标

单元教学目标的落实需通过每个课时教学来实现，教师应将课时教学目标与单元目标有效对接。以“生态系统的结构”一节为例，确定如下课时目标：①说出什么是生态系统，归纳生态系统的组成成分，发展比较与类比、归纳与概括等科学思维能力。②建构生态系统的结构模型，领会生态系统是一个有机统一整体，培养建模、批判性思维等科学思维能力，提升生命的系统观。③理解食物链、食物网是生态系统的营养结构，树立生态系统的稳态与平衡观。④关注生态环境问题，形成生态意识，提升社会责任。

（四）依据课时目标，拟定评价量规

以生物学大概念为引领的单元教学评价，要以制定的单元学习目标和新课标中学业质量标准为依据，不仅要关注学业成就，还要重视个体进步。例如“生态系统的结构”一节，在分析毛乌素地区过去、现在和未来的文字资料环节，通过学生对毛乌素地区不同阶段食物网的阐述，可以检验学生对生态系统的组成成分及其相互关系的掌握情况。引导学生对比三个阶段食物网的复杂程度，并分析抵抗外界干扰的能力。教师观察学生在对比和分析过程中呈现的差异，判断学生比较、类比等科学思维能力的发展水平，也为进一步思考人类发展与环境的关系，解释身边的环境问题，提高社会责任意识打好基础。

评价应贯穿于整个学习过程中，调动学生学习的积极性和主动性，力求获得最佳学习效果，充分发挥过程性评价的反拨作用，评价方式上要采用多元化的评价形式相结合。例如，在“生态系统的结构”一节教学实施前，设计教师评价表、学生自我评价表和小组互评表。通过编制的学生自我评价表，帮助学生不断调整学习策略，监测学习效果。

（五）依托真实情境，设计教学活动

下面笔者以本单元中“生态系统的结构”一节为例，将课时核心问题与基于生命观念产生的单元核心问题有效对接，并将课时核心问题分解为四个基本问题。然后在创设的三个真实且贯穿的情境中，按照学生的认知逻辑，基于四个基本问题，创设螺旋式上升的教学活动，指向课时目标的达成，聚焦学科核心素养的提升（见图3）。

图3 大概念引领下情境—问题—活动教学思路

真实情境1：播放“毛乌素沙漠变绿洲”的视频。经过一代又一代“治沙英雄”的不懈努力，使毛乌素沙漠实现了从“生命禁区”到“塞上绿洲”的逆转。

问题1：什么是生态系统？

活动1：学生观看视频，唤起情感上的冲击，独立分析在沙漠变绿洲的进程中，环境的状况决定了哪些生物能够在这一区域内定居和繁衍，生物群落的存在又改变着环境。因此，生物与环境是统一的整体，二者相互依赖，相互影响。在此基础上，总结概括生态系统的概念。（达成课时目标1）

真实情境2：展示图片及文字，介绍毛乌素沙漠生态系统与某池塘生态系统。以一个陆地生态系统和一个水域生态系统为代表，引导学生思考生态系统的组分及其关系。

问题2：生态系统有哪些组成成分，它们之间的相互关系是怎样的？

活动2：小组合作，对毛乌素沙漠生态系统和教材“思考·讨论”中某池塘生态系统展开探究，通过问题链引导学生层层深入地进行思考，并类比迁移，归纳出生态系统的组成成分，分析得出它们之间的相互关系，初步构建出生态系统的结构模型。

在问题的启发下，学生认识到生态系统由生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量组成。不同种类的生物获取物质和能量的途径不同，通过分析物质和能量在生态系统各组分间的流动，初步构建生态系统的结构模型。（达成课时目标1&2）

问题3：生态系统具有怎样的营养结构？

活动3：仍以毛乌素沙漠生态系统和教材“思考·讨论”中某池塘生态系统为对象，学生尝试画出食物链，并思考食物链如何形成食物网。基于生产者和消费者通过捕食关系建立的营养结构，将活动2中构建的生态系统结构模型进一步修正、完善。（达成课时目标2&3）

真实情境3：阅读介绍毛乌素地区的过去、现在和未来的文字资料，引导学生分析食物网的复杂程度与生态系统抵抗外界干扰能力的关系，认识到人类活动对生态系统的影响。

问题4：营养结构的复杂性对于解决生态学问题有什么启示？

活动4：分析毛乌素地区曾经的沙漠及现今的草原、林地等生态系统的营养结构，认识到：一般来说，生态系统抵抗外界干扰的能力与食物网的复杂程度呈正相关。通过对比毛乌素地区不同时期的状况，得出人类的发展不能以破坏环境为代价，而要走“可持续发展的道路”，守住绿水青山，才能有金山银山。（达成课时目标4）

通过创设“毛乌素沙漠变绿洲”的真实情境，衍生层层深入的问题，指向生态系统的组成成分与关系及生态系统的营养结构，为重要概念2.2 的建立提供依据，也为大概念2 的建构提供重要支撑，进而形成生命观念，在此过程中训练学生的科学思维和科学探究的能力，提升社会责任。