應(yīng)用“五構(gòu)概念”教學(xué)法整體設(shè)計“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”的方法探微

鄒學(xué)欣

摘 要：在聚焦重要概念的單元整體教學(xué)研究背景下，以“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”為例，嘗試使用“五構(gòu)概念”教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，在有效構(gòu)建概念的同時落實生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：單元整體設(shè)計;“五構(gòu)概念”教學(xué);自然選擇

聚焦重要概念的整體教學(xué)設(shè)計是高中生物學(xué)教學(xué)中落實學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。在單元整體教學(xué)中，教師需將單元分解成若干次位概念的課時進(jìn)行教學(xué)。“五構(gòu)概念”教學(xué)法，即通過解構(gòu)概念形成圖式、創(chuàng)設(shè)情境初構(gòu)概念、活動論證重構(gòu)概念、整合建模架構(gòu)概念和遷移拓展創(chuàng)構(gòu)概念，幫助教師理清教學(xué)目標(biāo)、重組整合教學(xué)內(nèi)容，開展概念的深度學(xué)習(xí)課堂，從而使學(xué)生整體、深入地掌握概念和規(guī)律之間的內(nèi)在聯(lián)系，提高解決問題的能力，落實學(xué)科核心素養(yǎng)。文章以“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”為例，聚焦重要概念，結(jié)合“五構(gòu)概念”法，進(jìn)行單元、課時教學(xué)設(shè)計。

一、 解構(gòu)單元概念體系，設(shè)計單元學(xué)習(xí)圖譜

（一）關(guān)注重要概念，梳理單元整體概念體系

本單元屬于必修2“遺傳與進(jìn)化”模塊。在遺傳與變異知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生深入了解適應(yīng)與進(jìn)化的證據(jù)，學(xué)習(xí)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，認(rèn)同生物的多樣性和統(tǒng)一性，形成進(jìn)化與適應(yīng)觀，也為選擇性必修2“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊學(xué)習(xí)種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。本單元的重要概念“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”，是在“種群中生物的變異性”等5個次位概念基礎(chǔ)上形成，與“豐富多樣的現(xiàn)存物種來自共同祖先”這一重要概念共同支撐了大概念“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”。梳理各概念之間的關(guān)系，如圖1所示。

（二）指向?qū)W科核心素養(yǎng)，確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）通過對適應(yīng)性形成、生物進(jìn)化理論和物種產(chǎn)生機(jī)制的探究，能用進(jìn)化與適應(yīng)觀認(rèn)識到生物的統(tǒng)一性、多樣性和復(fù)雜性，形成科學(xué)的自然觀、世界觀。

（2）通過活動模擬與演繹推理，認(rèn)同種群中普遍存在的變異是適應(yīng)與進(jìn)化的前提、自然選擇使有利變異積累讓生物更好地適應(yīng)環(huán)境的觀點，說明適應(yīng)的形成。

（3）通過運(yùn)用數(shù)學(xué)方法計算種群中基因頻率的改變，說出自然選擇的影響和進(jìn)化的本質(zhì)，并樹立用數(shù)學(xué)方法解決生物學(xué)問題的科學(xué)探究意識。

（4）運(yùn)用分析與比較、模型與建模的科學(xué)思維，構(gòu)建闡釋現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容和物種形成的基本途徑。

（5）通過對“藥物濫用”“生物新品種誕生”等現(xiàn)象的討論，學(xué)會運(yùn)用生物學(xué)知識和方法關(guān)注社會議題、做出合理判斷，解決生活生產(chǎn)中的實際問題，形成科學(xué)用藥的健康生活習(xí)慣、環(huán)境保護(hù)的生態(tài)意識和保護(hù)生物多樣性的公民意識。

（三）圍繞“情境—任務(wù)—活動—評價”主線，設(shè)計單元學(xué)習(xí)圖譜

以“情境—任務(wù)—活動—評價”為主線開展教學(xué)活動，是學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的有效途徑。具體課時分安排與學(xué)習(xí)路徑如圖2所示。

二、 “初構(gòu)”“重構(gòu)”“架構(gòu)”和“創(chuàng)構(gòu)”概念，實施課時教學(xué)

以“適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果”課時教學(xué)為例，教學(xué)過程具體如下。

（一）創(chuàng)境生疑，初構(gòu)概念

創(chuàng)設(shè)真實情境：樺尺蠖是農(nóng)業(yè)中常見的森林害蟲，常以樺樹葉為食。樺尺蠖的體色各有差異，大致可分為灰白色和暗黑色兩種表型，翅上斑紋也有區(qū)別。學(xué)生辨析研究對象范圍，學(xué)習(xí)種群的概念，并結(jié)合已有的遺傳變異知識做出“樺尺蠖種群中各體色出現(xiàn)概率大致相同”的判斷。教師補(bǔ)充呈現(xiàn)事實資料：19世紀(jì)中葉前，曼徹斯特的人們見到的這種蛾大多數(shù)是灰白體色，種群中占比達(dá)90%以上;20世紀(jì)初，樺尺蠖體色“黑化”，該地區(qū)黑蛾所占的比例激增至接近100%。

核心問題：“為什么樺尺蠖在種群中體色比值有差異？工業(yè)革命前后，種群中體色比例為什么會發(fā)生反轉(zhuǎn)？”

設(shè)計意圖：學(xué)生基于原有知識與能力進(jìn)行預(yù)判的結(jié)果與事實不符，形成思維沖突，暴露迷思概念，引發(fā)好奇心和求知欲。伴隨問題的提出，學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，快速融入情境為探究做好準(zhǔn)備。

（二）活動探究，重構(gòu)概念

問題：環(huán)境的不同，是使樺尺蠖種群中體色比例不同的原因嗎？

模擬活動：用深/淺色方塊紙模擬樺尺蠖，用淺或深色背景紙模擬環(huán)境，5人學(xué)習(xí)小組在60s內(nèi)數(shù)出背景紙上的深、淺方塊紙數(shù)目并記錄。

小組合作學(xué)習(xí)，進(jìn)行討論分析：①活動模擬的是什么過程？結(jié)果意味著什么？②不同環(huán)境中優(yōu)勢性狀一樣嗎？這說明了什么？③環(huán)境是否直接決定了哪種性狀是優(yōu)勢性狀？④環(huán)境中還有哪些因素會影響樺尺蠖的存活率？請舉例說明。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過參與模擬活動，親身體驗生物間的生存斗爭，產(chǎn)生直觀的情緒體驗，用自己模擬的結(jié)果有力支撐“優(yōu)勢性狀個體在特定環(huán)境中有生存和繁殖優(yōu)勢”概念的形成。以模擬活動結(jié)果為材料，在層層遞進(jìn)的問題分析中，辨思環(huán)境與生物關(guān)系的復(fù)雜影響，糾正迷思概念，認(rèn)同“生存繁殖優(yōu)勢的形成是自然選擇在特定環(huán)境中作用的結(jié)果”，逐步完善構(gòu)建出新概念。

追問：“幸存的樺尺蠖后代容易被捕食嗎？從統(tǒng)計學(xué)的角度分析，幸存樺尺蠖后代種群中體色會有什么規(guī)律？”引發(fā)學(xué)生深入思考做出假設(shè)，并嘗試設(shè)計實驗探究。

情境支架：20世紀(jì)50年代，科學(xué)家將暗黑色樺尺蠖和灰白色樺尺蠖分別標(biāo)記后放養(yǎng)在不同地區(qū)，經(jīng)一段時間后將釋放的蛾盡量收回，統(tǒng)計其數(shù)目，結(jié)果如表1所示。

活動：學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)，計算比較優(yōu)勢性狀在釋放種群與回收種群中的占比變化，尋找規(guī)律，修正假設(shè)得出結(jié)論。

設(shè)計意圖：教師提供科學(xué)史實驗資料，為學(xué)生搭建起科學(xué)探究的思維臺階。學(xué)生通過假設(shè)推理、設(shè)計實驗，透過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律，認(rèn)識到“世代的自然選擇使優(yōu)勢變異保存并積累”，從而理解“自然選擇促進(jìn)生物更好地適應(yīng)特定的生存環(huán)境”，在演繹歸納中達(dá)成“適應(yīng)”概念的構(gòu)建。

（三）整合建模，架構(gòu)概念

活動：學(xué)習(xí)小組討論梳理新學(xué)習(xí)的各概念之間的聯(lián)系，在學(xué)案上完成概念圖。結(jié)合“適應(yīng)的形成”過程解釋“樺尺蠖種群中體色比值有差異”的現(xiàn)象，小組代表發(fā)言，組間互評。