基于概念体系的高中生物学单元教学设计实践

杨粤 尹利军

摘 要 以“基因和染色体的关系”单元为例，采用整体化教学策略，对单元教学内容进行概念化、结构化、情景化、活动化的整体设计。以“情景构建—具体问题—学生活动”为主线，整体化设计单元学习内容，引导学生通过活动建构科学概念，培养学生的生物学科核心素养。

关键词 核心素养 概念 创设情境

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

生物学课程的根本任务是提高学生终身发展所需的核心素养，完成这样的教学任务需要教师设计单元教学，学生通过大概念的学习，形成生物学科核心素养之首—生命观念。 《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》 （以下简称《课程标准》）倡导的大概念学习需要多个课时逐步完成，生物学科核心素养的培养也是在多个课时中逐步落实，而介于大概念教学与多课时之间的中观教学设计，即单元教学设计，有着举足轻重的作用。单元教学强调知识的结构化、整体化，防止知識的孤立化、片面化，是将知识转化成核心素养的基本要求。

1 整体化单元设计的基本思路

《课程标准》的教学建议强调“教师在制定每个单元、每节课（或活动）的教学计划时，都要全面考虑核心素养任务的针对性落实和有效完成”。在进行单元教学活动时，教师围绕大概念和重要概念展开，基于《课程标准》，结合教材、学情以及学业要求设计本单元的教学目标。之后教师从认知的视角，设计贯穿整个单元的学习情境；从教学手段的视角，阐述本单元的设计思路；从实践的视角，提出需要解决的问题，并设计开展学生活动。学生活动的设计需要注重以科学探究、积极求索、合作交流为主线，使学生在参与性的学习中更好地理解生物学的概念性知识，并在此基础上形成生命观念，发展生物学科核心素养。单元评价需要关注学生学科知识的习得和掌握及学生在学习过程中的变化和发展，更注重学生核心素养的养成，帮助学生形成和提升运用生物学知识的能力，最后能反馈于本单元的教学目标及设计，从而使教学实现从知识本位向学生发展本位的转变。

下文以“基因和染色体的关系”为例，阐述设计单元教学的过程，希望为落实生物学科核心素养的培养建立一条切实可行的路径。

2 单元教学设计的实践探索

2.1 单元教学内容分析

“基因和染色体的关系”这一单元属于《课程标准》模块2“遗传与进化”下的大概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传”，其中包含一个重要概念3.2“有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能”以及 5 个次位概念（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，是构建知识框架的基本单位。教师通常可用一节课的时间完成一个次位概念的教学，由于每个次位概念又包含多个零碎的知识点，因此，梳理出各个具体知识点与次位概念、重要概念和大概念之间的联系是单元教学设计的前提。教师根据《课程标准》内容要求，构建了本单元的知识框架，如图1所示。

2.2 单元学情分析

教学设计应基于学生的认知水平和前科学概念。学生在学习“分子与细胞”模块时，对染色体、细胞增殖、细胞周期、细胞分裂、有丝分裂等概念已经有了比较深入的了解，这些内容都是学生学习本单元次位概念3.2.1和3.3.4的基础。同时学生已经掌握了显微镜操作和建构模型的方法，这有助于完成本单元“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验和“建立减数分裂中染色体变化的模型”活动。由于学生在第一章已经学习了孟德尔的分离定律和自由组合定律，了解了基因的发现过程，掌握了假说-演绎法，因此，教师在此基础上提出基因和染色体的关系应该是顺理成章的，符合学生的认知规律。此外，高中生具有较强的逻辑推理和抽象思维能力，这些都为本单元开展的教学活动奠定了良好的基础。

2.3 单元教学目标

（1）运用结构与功能观，通过“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”实验，掌握染色体数量和行为的变化，理解同源染色体和减数分裂概念；通过学习萨顿的假说和摩尔根果蝇杂交实验的研究过程，初步认识到基因是有物质实体的。

（2）通过“建立减数分裂中染色体变化的模型”

活动，加深对减数分裂过程及特点的认识，理解配子中染色体组合的多样性，领悟减数分裂的意义，解释相应的生命现象，同时发展构建模型的科学思维；通过分析基因和染色体行为之间的关系，绘制等位基因和同源染色体之间的关系图，发展想象力和创造性思维。

（3）设计实验对摩尔根的解释进行验证，并以书面的形式将设计过程记录下来，体验科学研究过程，提高设计简单实验的实践能力，增进对科学探究的理解；能够正确操作显微镜，完成“观察蝗虫精母细胞减数分裂”的实践活动，提出问题，并能与他人展开交流；在介绍红绿色盲两种婚配方式后，可预测另外两种婚配方式的子女基因型和表型情况，提高观察、独立思考分析的能力。

（4）查阅红绿色盲、抗维生素D佝偻病等资料，理解伴性遗传规律，学会分析生活中的遗传现象，关注优生优育；了解环境对配子形成的影响，从生命的角度认识自然与环境的关系；形成健康的生活方式，制定并践行健康的生活计划，树立人与自然和谐发展的观念。

2.4 单元问题情境及课时教学活动设计

在设计单元教学时，教师通过设计教学活动，学生活动，引导学生构建学科概念，发展学生的生物学科核心素养。 《课程标准》倡导情景化教学，好的问题情境要指向本单元的核心概念，并串联起本单元的所有概念，教师的教学活动要围绕解决单元问题情境下的不同子问题展开。在概念构建前，教师依照学生的认知特点提供了一些事实性材料和科学史资料，为学生的探究性学习逐步搭建情景支架，促进学生主动完成学习体系的建构。本单元具体的课时设计是大概念的解构和衍生，每课时任务之间在思维上具有进阶性，在核心问题与单元目标间具有关联性，最后构建了“递进式”的问题探究型情境。

教師基于本单元的学习目标和单元问题情境，分解形成各课时目标，并设计每课时学习活动的评价方案。教师计划用4课时完成本单元的教学，第一课时完成精卵细胞的形成的教学；第二课时完成受精作用的教学；第三课时完成萨顿和摩尔根关于基因在染色体上的教学；第四课时完成红绿色盲和抗维生素D佝偻病等伴X染色体遗传病的教学，并进行总结，使学生形成对本单元的整体认识。本单元的课时教学活动设计如图2所示。

2.5 单元评价设计

单元评价重点关注学生知识的习得和掌握及学生在学习过程中的变化和发展，更注重学生学科核心素养的养成。由于核心素养的评价是落实核心素质教育、实施《课程标准》的一个焦点，因此，教师根据《课程标准》、教学内容、质量标准设计了四方面的评价内容以及多元化的评价方式。

2.5.1 评价内容

（1）生命观念：采用课堂提问、讨论的方式进行评价，例如，什么是有性生殖？分析比较减数第一次分裂和减数第二次分裂染色体数目行为的变化。

（2）科学思维：针对“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”和“建立减数分裂中染色体变化的模型”等实例，评价学生对同源染色体、减数分裂、受精作用等概念的归纳概括能力。

（3）科学探究：设计实验方案，引导学生探究“摩尔根果蝇杂交实验演绎推理和验证”，评价学生选择的实验材料、实验方案及课堂表现。

（4）社会责任：查阅相关遗传病资料和环境对配子形成的影响，给学生提供案例，评价学生的课堂表现及有关优生优育的建议。

2.5.2 评价工具和方式

（1）通过学生自评、互评与教师综合评定相结合进行课堂的过程性评价。

（2）结合生活和实际问题，设置灵活的试题，下发书面任务并让学生在全班范围内交流与表达。

（3）通过学生的实验设计方案与减数分裂染色体行为变化的绘制图等对学生进行综合评价。

（4）作业由小组互评，学生相互间给作业写评语、评出等级，最后再由教师评定。

3 教学反思

《课程标准》的基本理念是：着眼学科核心素养，聚焦大概念，关注学生学习过程中的实践经历，以评价促进学生的学习与发展。本单元的教学设计正是基于此基本理念，教师通过探究性活动加强学生对概念的理解，引导学生用科学的知识、观点、思路和方法解决现实生活中的某些问题。

模型方法在中学生物学中应用广泛，且是生物学学科核心素养中科学思维的一种。因此，教师在教材内容处理方面遵循学生的认知规律组织了染色体行为建构模型、类比模型和实验设计环节。通过模型构建，学生能快速地理解基因和染色体之间的关系，构建大概念与各个核心概念之间的关系，学生的主体作用得到最大限度的发挥，且在这个过程中，学生也提高了生物学科素养。此外，单元评价是素养的导向，从评价反馈来看，学生掌握知识的情况基本达到了预期的效果，但是在部分内容还是存在薄弱环节，这就需要学生后续继续进行实践和探索。

参考文献：

［1］ 李竹青. 整体化视角下的单元教学设计实践［J］. 生物学教学，2021，46 （6）：19-22.

［2］ 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） ［S］. 北京：人民教育出版社，2020：16.

［3］ 黄少旭. 基于概念体系的高中生物学知识框架建构策略

［J］. 2020 （5）：28-31.

［4］ 王悦，郭睿，吕宏娟. 聚焦概念学习的“细胞的物质输入与输出”单元教学设计［J］. 2022，57 （1）：26-29.

［5］ 李艳华. 巧设主线化情景，发展生物学核心素养［J］. 生物学教学，2019，44 （12）：17-19.