聚焦大概念的初中生物学单元整体教学设计

摘 要：本文以“生命的起源和进化”课程内容为例，探索大概念的构建策略，设置“追溯生物的共同祖先”“追寻生物的进化历程”“追觅生物进化的原因”三个教学任务，通过创设情境和感知概念、规划活动和构建概念、分享交流和深化概念的教学流程帮助学生探求生命起源的奥秘，构建“地球上现存的生物来自共同祖先，是长期进化的结果”大概念，加深学生对进化观的理解，进而实现其核心素养的发展。

关键词：初中生物学；大概念教学；单元教学；生命起源进化

文章编号：1003-7586（2024）06-0075-04 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称《义教课标》）明确提出教学内容聚焦大概念，课堂教学内容和活动要围绕大概念进行组织，引导学生主动构建概念，加强概念间的联系，建立起次级概念—重要概念—大概念的概念体系，形成基本的生命观念。概念构建的过程不是一蹴而就的，而是一个从感性到理性，从具体到抽象的过程，需要由浅入深，由小到大，从次位概念到中位概念再到大概念逐步推进，逐级概括。本文以“生命的起源和进化”为例践行《义教课标》理念，探索聚焦大概念的单元整体教学设计和实施策略。

1 分析大概念，构建概念图

本单元聚焦大概念“地球上现存的生物来自共同祖先，生物多样性是长期进化的结果”，此大概念的构建有助于学生逐步形成生物进化和适应观，理解生命的起源和进化，并能解释生物多样性形成的原因。此大概念的构建离不开两个重要概念“地球上现存的生物具有共同祖先”和“多种多样的生物是经过自然选择长期进化的结果”的支撑。“地球上现存的生物具有共同祖先”回应了生命起源的问题，即回答了“现存生物是从哪来的”。“多种多样的生物是经过自然选择长期进化的结果”回应了生物进化的问题，即回答了“现存生物怎么来的”。这两个重要概念联系密切、不可分割，都是理解生物进化理论的关键概念。

概念一的形成需要基于多种证据，比如从化石、同源器官、分子生物学等证据进行合理地推测，并可为后续的探究进化机制奠定基础；概念二从宏观上对生物进化的机制进行更深入的阐释，解释了生物进化是在遗传变异和环境因素的共同作用下形成的，即达尔文的自然选择理论。本单元概念图具体如图1所示：

2 解构大概念，明确构建策略

大概念需要学生经过深入理解后，自主分级构建。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内涵，而这一过程需要以丰富的生物学事实为基础，为概念的形成提供支撑，要求学生从创设情境中获取事实和证据，提炼相应的问题并思考得出结论，进而生成概念。结合上述观点，教师在进行“生命的起源和进化”部分的教学内容时，可以按照大概念－重要概念－次级概念逐级解构并向下细化，并逆推出构建此概念体系需要创设的单元情境问题串。而学生则可以依据单元情境问题串，按照次级概念－重要概念－大概念的正向构建路径螺旋向上，逐步形成大概念。教学的双向路径具体如图2所示：

3 明确大概念，制定学习目标

3.1 前概念分析

生物学概念的构建需要建立在学生已知前概念的基础上，这些前概念来源于之前的学习和生活经验等途径。关于生命的起源和进化的问题，学生通过之前的学习已经知道了地球上存在多种多样的生物，除病毒外这些生物都由细胞构成，它们通过生殖和发育，遗传和变异不断延续和从而帮助学生理解生命的起源和进化问题。但是学生对于生命起源和进化过程及其机制的认识非常模糊，依然存在着一些错误的概念，认为生命的起源不是自然过程而是与神秘力量有关；或认为生物进化则是锻炼的结果，只有最强壮或最聪明的个体才能生存下来。因此学生对于生命起源和进化的理解还需要进一步拓展和深化。

3.2 教学目标

（1）通过观看和分析关于生命起源和进化的科学史等材料，收集生命起源和进化的相关证据，运用分析、归纳、比较等科学思维方法，推测生命起源和进化的过程，形成生物起源于原始海洋并不断进化的生物学观点。

（2）通过对不同年代化石的纵向比较和现存生物种类的横向比较，推测并概括生物的进化历程并构建生物进化树的模型，认同生物进化的趋势，形成生物具有共同祖先的观点。

（3）通过模拟实验和生物进化的实例，能够分析生物进化的原因并构建自然选择学说的概念模型，能够利用自然选择学说解释生物进化现象（包括人类起源和进化），形成多种多样的生物是经过长期自然选择的观念。

4 构建大概念，规划学习路径

生物学事实是构建概念的基础，这些事实可以来源于学生的日常生活经验，也可以通过学科实践或者是相关资料获得。这就要求教师创设情境，提出问题，设计教学活动，获得事实，最终解决问题。在这个过程中运用科学思维完成概念的构建，从而发展核心素养。本单元的教学设计具体如图3所示：

4.1 任务一：追溯生物的共同祖先

4.1.1 创设情境，感知概念

教师播放40亿年前原始生命“卢卡”自述在原始地球环境诞生的视频。提出问题：“我”是怎么诞生的？

4.1.2 规划活动，构建概念

活动一：辩论观点，初构概念。

学生小组课前收集有关生命起源的各种假说。每个小组选取一个观点在课上进行分享，简述选取此观点的理由，其他小组可以提供证据并进行合理的质疑。通过小组讨论和教师点拨，学生对于各种假说的内容及疑点有了清晰的认识。其中化学起源说是被广大学者普遍接受的一种观点。

活动二：寻找证据，细化概念。

学生阅读有关原始地球环境的资料，分析原始地球的物质和能量条件，猜想这些物质在能量的作用下会发生什么？学生根据教师提供的米勒模拟实验以及生命起源的第二个阶段和第三个阶段的资料，分析资料并寻找化学起源学说的证据。

活动三：绘起源图，形成概念。

根据得到的证据事实，学生归纳概括并推测出生命起源化学演化的大致过程：无机小分子—有机小分子—有机大分子—多分子体系—原始生命，并完成生命起源化学演化过程的示意图，构建原始生命最有可能起源于原始海洋这一次位概念。同时教师引导学生讨论化学起源学说的不足：从多分子体系到原始生命的演化过程并没有经过实验证明，只是科学家做的推测，因此要使用批判性思维对既有的观点进行批判审视。

4.1.3 表达交流，深化概念

学生归纳总结本课时知识内容，构建概念图并与同学分享交流，并讨论“天下万物生于有，有生于无”的理念与现代生物学中生命起源的观点是否吻合。

4.2任务二：追寻生物的进化历程

4.2.1 创设情境，感知概念

播放原始生命“卢卡”的自述视频，自生命起源后，开始了至少35亿年的漫长进化历程，形成了地球上多姿多彩生物世界。提出问题：“我”经历了怎样的进化历程？

4.2.2 规划活动，构建概念

活动四：纵向比较，初构概念。

学生观看郑氏始孔子鸟的化石图片，并将爬行动物和鸟类的形态结构特征进行对比，认识到鸟类可能是由爬行动物进化而来。接着教师提供不同地层的化石模式图，学生分析出化石在地层中是按照一定顺序出现的，越古老地层中出现的化石所代表的生物越简单。学生进一步通过比较化石在地层出现的顺序验证了爬行动物可能进化为鸟类，形成化石记录是生物进化的直接证据的认识。

活动五：横向对比，细化概念。

教师提供不同生物细胞色素c的氨基酸数目以及马的前肢、鹰的翅膀、蝙蝠的前肢等关于生物进化的其他证据，引导学生横向比较这些证据，归纳总结出哺乳动物和鸟类有共同的祖先，形成不同生物之间存在一定的亲缘关系的观念。

活动六：构建模型，构建概念。

学生回顾先前学习内容，对比现存动物和植物的形态结构和生理功能特征并完成表格。根据不同生物特征的异同，学生小组合作完成生物进化树的贴图，用文字表述生物进化历程并构建概念模型，归纳总结生物进化的总体趋势：简单—复杂，水生—陆生，形成地球上现存的生物有共同祖先的认识。

4.2.3 表达交流，深化概念

学生归纳总结本课时知识内容，构建概念图并与同学分享交流。讨论：在现存的生物中，有许多简单低等的生物并没有在进化过程中灭绝，而且分布还非常广泛，为什么？

4.3 任务三：追求生物进化的原因

4.3.1 创设情境，感知概念

教师播放从地球诞生到原始生命“卢卡”的形成，再到现存生物，历经46亿年进化历程中的大事件的视频。提出问题：为什么有些生物灭绝了，有些生物存活至今？

4.3.2 规划活动，建构概念

活动七：模拟实验，初构概念。

学生阅读资料：“太平洋中部有一个大群岛，是由八个小岛组成，每个岛上生活着同一种是尖喙鸟，它们以坚果为食。由于食物充足，空间充裕，尖喙鸟繁殖速度非常快，并且在后代中出现了一些钝喙鸟和弯喙鸟。随着鸟种群数量的增加，岛上的食物和空间资源变得越来越少，最终哪种鸟能存活下去？”学生进行模拟实验：每组分别选取学生扮演三种鸟类并啄取食物。游戏共进行三轮，如图4所示，游戏结束后学生讨论问题：岛上的鸟为什么会进化？概述岛上的鸟的进化过程。

活动八：探究起源，细化概念。

学生阅读关于人类起源和进化的相关资料并讨论：现代类人猿和人类的异同点是什么？现代类人猿和人类的共同祖先是谁？用自己的语言解释从猿到人进化的原因并完成学案（见图5）。

活动九：概念模型，建构概念。

学生根据模拟游戏体验的结果以及从猿到人的进化过程，分析生物进化的原因，概括自然选择学说的内容，完成自然选择概念模型的构建，认识到现存生物是长期进化的结果。

4.3.3 表达交流，深化概念

学生归纳总结本课时知识内容，构建概念图并与同学分享交流。讨论：长颈鹿的长颈是如何形成的？

5 评价大概念，设计单元作业

5.1 构建单元概念图

学生根据原始生命、现存生物、证据、自然选择和进化趋势等关键词，以大概念“地球上现存的生物来自共同祖先，生物多样性是长期进化的结果”为核心，将孤立的小概念按照一定的逻辑彼此关联，综合构建本单元的整体概念系统，考查学生对于大概念的理解情况，以及构建大概念的目标是否达成。

5.2 迁移拓展

学生阅读材料并回答问题：1928年，英国科学家弗莱明（A.Fleming）在研究细菌时发现了青霉素。在第二次世界大战中，青霉素作为治疗细菌感染的药物，拯救了成千上万的伤病员的生命，这极大地推动了抗生素的研究。但随着抗生素的应用越来越广，人们发现有些细菌产生了耐药性，变成了超级细菌。超级细菌形成的原因是什么？这给我们带来了什么启示？考查学生能否科学对知识进行迁移并应用解决新情境中的问题。