聚焦大概念的初中生物學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計

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

關(guān)鍵詞：初中生物學(xué)；大概念教學(xué)；單元教學(xué)；生命起源進(jìn)化

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

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《義教課標(biāo)》）明確提出教學(xué)內(nèi)容聚焦大概念，課堂教學(xué)內(nèi)容和活動要圍繞大概念進(jìn)行組織，引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建概念，加強(qiáng)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(gòu)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(jìn)，逐級概括。本文以“生命的起源和進(jìn)化”為例踐行《義教課標(biāo)》理念，探索聚焦大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計和實(shí)施策略。

1 分析大概念，構(gòu)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(jìn)化的結(jié)果”，此大概念的構(gòu)建有助于學(xué)生逐步形成生物進(jìn)化和適應(yīng)觀，理解生命的起源和進(jìn)化，并能解釋生物多樣性形成的原因。此大概念的構(gòu)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(jìn)化的結(jié)果”的支撐。“地球上現(xiàn)存的生物具有共同祖先”回應(yīng)了生命起源的問題，即回答了“現(xiàn)存生物是從哪來的”?！岸喾N多樣的生物是經(jīng)過自然選擇長期進(jìn)化的結(jié)果”回應(yīng)了生物進(jìn)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(jìn)化理論的關(guān)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(xué)等證據(jù)進(jìn)行合理地推測，并可為后續(xù)的探究進(jìn)化機(jī)制奠定基礎(chǔ)；概念二從宏觀上對生物進(jìn)化的機(jī)制進(jìn)行更深入的闡釋，解釋了生物進(jìn)化是在遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用下形成的，即達(dá)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(gòu)大概念，明確構(gòu)建策略

大概念需要學(xué)生經(jīng)過深入理解后，自主分級構(gòu)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(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，為概念的形成提供支撐，要求學(xué)生從創(chuàng)設(shè)情境中獲取事實(shí)和證據(jù)，提煉相應(yīng)的問題并思考得出結(jié)論，進(jìn)而生成概念。結(jié)合上述觀點(diǎn)，教師在進(jìn)行“生命的起源和進(jìn)化”部分的教學(xué)內(nèi)容時，可以按照大概念－重要概念－次級概念逐級解構(gòu)并向下細(xì)化，并逆推出構(gòu)建此概念體系需要創(chuàng)設(shè)的單元情境問題串。而學(xué)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(gòu)建路徑螺旋向上，逐步形成大概念。教學(xué)的雙向路徑具體如圖2所示：

3 明確大概念，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)

3.1 前概念分析

生物學(xué)概念的構(gòu)建需要建立在學(xué)生已知前概念的基礎(chǔ)上，這些前概念來源于之前的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)等途徑。關(guān)于生命的起源和進(jìn)化的問題，學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)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(xì)胞構(gòu)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(xué)生理解生命的起源和進(jìn)化問題。但是學(xué)生對于生命起源和進(jìn)化過程及其機(jī)制的認(rèn)識非常模糊，依然存在著一些錯誤的概念，認(rèn)為生命的起源不是自然過程而是與神秘力量有關(guān)；或認(rèn)為生物進(jìn)化則是鍛煉的結(jié)果，只有最強(qiáng)壯或最聰明的個體才能生存下來。因此學(xué)生對于生命起源和進(jìn)化的理解還需要進(jìn)一步拓展和深化。

3.2 教學(xué)目標(biāo)

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

（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(jìn)化歷程并構(gòu)建生物進(jìn)化樹的模型，認(rèn)同生物進(jìn)化的趨勢，形成生物具有共同祖先的觀點(diǎn)。

（3）通過模擬實(shí)驗(yàn)和生物進(jìn)化的實(shí)例，能夠分析生物進(jìn)化的原因并構(gòu)建自然選擇學(xué)說的概念模型，能夠利用自然選擇學(xué)說解釋生物進(jìn)化現(xiàn)象（包括人類起源和進(jìn)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(gòu)建大概念，規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑

生物學(xué)事實(shí)是構(gòu)建概念的基礎(chǔ)，這些事實(shí)可以來源于學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn)，也可以通過學(xué)科實(shí)踐或者是相關(guān)資料獲得。這就要求教師創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，設(shè)計教學(xué)活動，獲得事實(shí)，最終解決問題。在這個過程中運(yùn)用科學(xué)思維完成概念的構(gòu)建，從而發(fā)展核心素養(yǎng)。本單元的教學(xué)設(shè)計具體如圖3所示：

4.1 任務(wù)一：追溯生物的共同祖先

4.1.1 創(chuàng)設(shè)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(gòu)建概念

活動一：辯論觀點(diǎn)，初構(gòu)概念。

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

活動二：尋找證據(jù)，細(xì)化概念。

學(xué)生閱讀有關(guān)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(xué)生根據(jù)教師提供的米勒模擬實(shí)驗(yàn)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(xué)起源學(xué)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(shí)，學(xué)生歸納概括并推測出生命起源化學(xué)演化的大致過程：無機(jī)小分子—有機(jī)小分子—有機(jī)大分子—多分子體系—原始生命，并完成生命起源化學(xué)演化過程的示意圖，構(gòu)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(dǎo)學(xué)生討論化學(xué)起源學(xué)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(shí)驗(yàn)證明，只是科學(xué)家做的推測，因此要使用批判性思維對既有的觀點(diǎn)進(jìn)行批判審視。

4.1.3 表達(dá)交流，深化概念

學(xué)生歸納總結(jié)本課時知識內(nèi)容，構(gòu)建概念圖并與同學(xué)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(xué)中生命起源的觀點(diǎn)是否吻合。

4.2任務(wù)二：追尋生物的進(jìn)化歷程

4.2.1 創(chuàng)設(shè)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(jìn)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(jìn)化歷程？

4.2.2 規(guī)劃活動，構(gòu)建概念

活動四：縱向比較，初構(gòu)概念。

學(xué)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(jié)構(gòu)特征進(jìn)行對比，認(rèn)識到鳥類可能是由爬行動物進(jìn)化而來。接著教師提供不同地層的化石模式圖，學(xué)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(xué)生進(jìn)一步通過比較化石在地層出現(xiàn)的順序驗(yàn)證了爬行動物可能進(jìn)化為鳥類，形成化石記錄是生物進(jìn)化的直接證據(jù)的認(rèn)識。

活動五：橫向?qū)Ρ龋?xì)化概念。

教師提供不同生物細(xì)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(guān)于生物進(jìn)化的其他證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生橫向比較這些證據(jù)，歸納總結(jié)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(guān)系的觀念。

活動六：構(gòu)建模型，構(gòu)建概念。

學(xué)生回顧先前學(xué)習(xí)內(nèi)容，對比現(xiàn)存動物和植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)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(xué)生小組合作完成生物進(jìn)化樹的貼圖，用文字表述生物進(jìn)化歷程并構(gòu)建概念模型，歸納總結(jié)生物進(jìn)化的總體趨勢：簡單—復(fù)雜，水生—陸生，形成地球上現(xiàn)存的生物有共同祖先的認(rèn)識。

4.2.3 表達(dá)交流，深化概念

學(xué)生歸納總結(jié)本課時知識內(nèi)容，構(gòu)建概念圖并與同學(xué)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(jìn)化過程中滅絕，而且分布還非常廣泛，為什么？

4.3 任務(wù)三：追求生物進(jìn)化的原因

4.3.1 創(chuàng)設(shè)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(jìn)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(gòu)概念

活動七：模擬實(shí)驗(yàn)，初構(gòu)概念。

學(xué)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(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)：每組分別選取學(xué)生扮演三種鳥類并啄取食物。游戲共進(jìn)行三輪，如圖4所示，游戲結(jié)束后學(xué)生討論問題：島上的鳥為什么會進(jìn)化？概述島上的鳥的進(jìn)化過程。

活動八：探究起源，細(xì)化概念。

學(xué)生閱讀關(guān)于人類起源和進(jìn)化的相關(guān)資料并討論：現(xiàn)代類人猿和人類的異同點(diǎn)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(jìn)化的原因并完成學(xué)案（見圖5）。

活動九：概念模型，建構(gòu)概念。

學(xué)生根據(jù)模擬游戲體驗(yàn)的結(jié)果以及從猿到人的進(jìn)化過程，分析生物進(jìn)化的原因，概括自然選擇學(xué)說的內(nèi)容，完成自然選擇概念模型的構(gòu)建，認(rèn)識到現(xiàn)存生物是長期進(jìn)化的結(jié)果。

4.3.3 表達(dá)交流，深化概念

學(xué)生歸納總結(jié)本課時知識內(nèi)容，構(gòu)建概念圖并與同學(xué)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(shè)計單元作業(yè)

5.1 構(gòu)建單元概念圖

學(xué)生根據(jù)原始生命、現(xiàn)存生物、證據(jù)、自然選擇和進(jìn)化趨勢等關(guān)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(jìn)化的結(jié)果”為核心，將孤立的小概念按照一定的邏輯彼此關(guān)聯(lián)，綜合構(gòu)建本單元的整體概念系統(tǒng)，考查學(xué)生對于大概念的理解情況，以及構(gòu)建大概念的目標(biāo)是否達(dá)成。

5.2 遷移拓展

學(xué)生閱讀材料并回答問題：1928年，英國科學(xué)家弗萊明（A.Fleming）在研究細(xì)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(xì)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(yīng)用越來越廣，人們發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌產(chǎn)生了耐藥性，變成了超級細(xì)菌。超級細(xì)菌形成的原因是什么？這給我們帶來了什么啟示？考查學(xué)生能否科學(xué)對知識進(jìn)行遷移并應(yīng)用解決新情境中的問題。