基于大概念的高中生物单元教学设计 ———以 “植物生命活动的调节”为例 

 【摘 要】大概念是对学习具有引领作用的基础知识点，处于学科的核心位置。高中生物教学以大概念为核心， 构建单元教学内容。高中生物单元教学设计，可促进学生学科核心素养的培养，提升教学的质量。以高中生物 “植物生命活动的调节”为例，介绍基于大概念的单元教学设计方法，旨在更好地引导学生深入开展探索，提 高学生的学习兴趣和效果。 

【关键词】高中生物; 大概念;

  《普通高中生物学课程标准 ( 2017 年版 2020 年修 订) 》( 以下简称 “新课标”) 基本理念指出，以核心 素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学 业评价促发展。高中生物课程内容聚焦大概念，课程 的设计和实施追求少而精的原则。^［1］强调教师在组织教 学内容时需要向学生提供丰富的事实，通过对事实的 概括，帮助学生建立大概念。通过大概念的学习，使 学生形成生命观念，解决现实生活中的生物学问题和 理解相关生物学现象，从而发展高中生物学科核心 素养。

 一 大概念的内涵及单元教学的步骤 

     对于大概念的含义，有学者认为，大概念指的是 能够应用到某一领域中的事物或现象中的概念。［2］也有 学者认为，大概念是学科知识体系的细胞核，处于学 科知识体系的最中央圈层，而其他知识则按照与大概 念之间的逻辑关系，按顺序排列在它的外围。［3］在高中 生物学课程中，大概念是指导学生学习的基础知识， 是具有普遍适用意义的基本规律和基本原理，是学科 教学的重点。 基于大概念进行高中生物单元教学，可按照确定 大概念—确定单元教学主题内容—设计单元教学目标 —创设问题情境—设计内容活动—评价单元教学效果 的思路进行。［4］

 二 大概念引领下的单元教学设计

     1. 基于新课标和教材内容，构建单元概念结构图 高中生物选择性必修课程模块一 “稳态与调节” 的大概念是 “生命个体的结构与功能相适应，各结构 协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调 节机制保持稳态”。单元教学首先从植物的向光性现象 入手，介绍了科学家们探索发现生长素的实验过程， 引导学生感受科学探索的艰辛和曲折。在此基础上， 教师通过对生长素的化学本质和作用特征的研究，引 出了植物生长中其他几种主要的激素，指出它们之间 的协同作用。最后，阐明光、重力和温度等环境因子 对植物生长和发育的调控作用。在这一单元的学习过 程中，可构建单元概念结构，如下图所示。 2. 依据概念制定教学目标 以大概念为本的课程目标设计采用 KUD 模式，根 据本单元的结构分析，将教学目标分成三个层级，即 知道 ( Konwing) 大概念和客观事实、理 解 ( Understanding) 学科概念原理、能做 ( Doing) 基本技能。［5］ 将事实性、概念性、技能性区分出来，把大概念转换 成学生较为容易理解的知识内容。以高中生物 “植物 的生命活动调节”教学单元为例，从教学内容和活动 安排可以看出，教学目标分为知道植物生长条件的影 响、能进行生长条件调控实验、理解植物调节机制原 理三个层面。明确指导学生掌握本单元的要点，这种 目标设计方式对提高教学质量和效果更为有利，可帮 助学生系统学习，并在解决问题中运用所学知识。为 此，在这一单元教学中，“植物的生命活动调节”围绕 生物大概念的教学目标构建，如下表所示。 3. 通过创设问题情境及组织活动，促进学生对大 概念的深化理解 在教学过程中，高中生物教师可设计具体的问题 情境，配合相关活动，引导学生主动参与探究，从而 深入理解大概念。例如，在学习植物生长素次位概念 1 时，教师可先通过一段视频或图片展示不同生长条件 下 ( 如不同光照强度、温度等) 植物样品的生长情况， 可看到在不同条件下植物表现出弯曲生长或直立生长 的现象。接着，教师创设以下教学情境。 “植物的生命活动调节”单元概念结构 “植物的生命活动调节”生物大概念教学目标 大概念 生物个体的结构和功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过 一定的调节机制保持稳态 单元教学: 植物生命活动的调节 知道 ( Konwing) 理解 ( Understanding) 能做 ( Doing) 1. 植物生长素的合成部位、分布 部位、运输方式和生理作用 2. 说出赤霉素、细胞分裂素、乙 烯、脱落酸对植物生长的影响 3. 植物生长调节剂的种类及在生 产上的应用实例 1. 分析生长素的发现过程，阐明其中蕴含的科学本质特点 2. 尝试阐述植物生长素作用特点中蕴含的适度与平衡观 3. 说明植物激素之间存在的复杂的作用 4. 评述植物生长调节剂的应用，学会合理合法使用植物生 长调节剂 5. 阐明环境因素的调节与植物的适应性之间的关系 1. 探究不同浓度的生 长素对洋葱生根的影 响，并绘制生长素作 用曲线 2. 探究植物生长调节 剂的应用 任务 1: 揭秘生长素的发现过程。 【情境导入】视频展示学生培养的直立和弯曲生长 的胚芽鞘，呈现植物向地性、向光性等现象，教师提问 “植物的弯曲生长与生长素之间存在着一定的联系，生 长素是由科学家所发现的最早的一种激素，那么生长素 的发现经过了一个什么样的漫长曲折的历程呢?” 活动 1: 梳理生长素发现史，归纳研究思路和研究 结论。 ( 1) 展示四组实验示意图，教师提出以下问题: 甲、 乙两组对比，实验的自变量、因变量是什么? 本组对照实 验说明与胚芽鞘弯曲生长有关的结构是? 丙、丁两组对 比，实验的自变量、因变量是什么? 这一组对照实验表 明，单侧光是由什么部位感受的? 那么同学们可以设计一 个关于胚芽鞘是尖端还是尖端以下的伸长区发生卷曲生长 学苑新锐 53 的实验吗? 引导学生分析实验过程，并得出结论。 ( 2) 展示丹麦生物学家鲍森·詹森 ( Boysen Jensen) 的实验，教师提问: 从实验中，同学们能得到什 么结果? 如何设计实验来防止尖端所带来的影响呢? 阻止这种影响后，胚芽鞘的生长是什么情况? ( 3) 教师展示德国化学家拜尔 ( Baeyer) 的实验， 并提问: 如何让胚芽鞘尖端产生的影响分布不均匀? 为什么本实验会选择较暗的环境? 在黑暗环境下你会 得出什么结论呢? ( 4) 根据以上实验，展示植物弯曲生长的图片， 教师提问: 植物弯曲生长的原因是什么? 一些学者基 于实验结果，认为植物向光生长，是由于单侧光照射 使得某些抑制物质在植物体内分布不均匀所致。那我 们怎样设计实验来验证这个结论呢? 【设计意图】引导学生从科学家的角度来进行科学 探究。学生通过体验科学家发现问题、提出假设、进 行逻辑推理和实验探究验证的过程，培养科学探究能 力，并提升学科核心素养。 活动2: 探究生长素产生部位和作用部位、运输方向。 ( 1) 指导学生阅读课本，教师提问: 生长素的合 成部位是? 分布部位是? 运输方式是? 根据学生回答， 重点讲解极性运输、非极性运输、横向运输。 ( 2) 根据高中生物教材内容，教师提问: 实验的 设计是否严密? 如果要验证上述结论，应该如何改进 实验方案? 【设计意图】学生通过阅读课本，得出结论，提高学 生的自主学习能力和从图文中获取信息的能力，通过对实 验设计的评价，提升学生设计实验的能力及创新意识。 任务 2: 探究生长素的生理作用。 活动1: 探究不同浓度的生长素对洋葱生根的影响。 ( 1) 自主设计实验方案。教师用多媒体出示以下 问题: 本实验的自变量、因变量、无关变量分别是什 么? 设定的生长素的浓度范围是多少? 本实验的设计 思路是什么? 以此引导学生进行讨论，并进行思考。 在此基础上，通过对实验结果的分析，让学生对实验 流程形成初步的了解。 ( 2) 展示实验。教师播放实验探究小组的课前实 验视频，展示实验记录数据，即每 24 小时所测定的不 同生长素作用下的洋葱生根数量。 ( 3) 模型建构。学生分小组合作分析不同浓度的 生长素对植物生根的影响并尝试绘制以生长素浓度为 横坐标，以作用效果为纵坐标的曲线图。 活动 2: 利用生长素作用特点，探究除草剂、顶端 优势、根的向地性和茎的背地性的原理。 ( 1) 呈现除草剂的作用原理，教师提问: 不同种 类的植物对生长素的敏感度相同吗? 除去单子叶农作 物中的双子叶杂草所选取的生长素的浓度是多少? ( 2) 展示探究实验材料，取生长状况相同的某植 物，随机分成三组 ( 甲、乙、丙) : 甲组不做任何处理， 顶芽优先生长，侧芽生长受到抑制。乙组去除顶芽，侧 芽生长快，成为侧枝。丙组去除顶芽，切口处放置含有 生长素的琼脂块，侧芽生长受到抑制。教师提问: 顶端 优势形成的原因是什么? 如何解除顶端优势? ( 3) 展示根向地性和茎背地性的图片，学生利用 所学知识，解释根的向地性和茎的背地性原因。 【设计意图】在高中生物学教学中，通过农业生产 中的实际事例，对学生进行社会责任感培养。通过这 样的设计，可激发学生的思考和讨论，培养他们学以 致用和解决问题的能力，并将核心素养中的社会责任 贯彻到实践中，既可以提高学生的学习兴趣，又可以 提高他们的参与性，还可以培养他们的社会参与意识 和责任感。 三 小结 通过基于大概念的高中生物单元教学设计，学生 在问题情境和活动的引导下，深入理解了 “植物生命 活动的调节”课程中的大概念。以 “植物的生命活动 调节”为主题，通过问题串联，引导学生自主学习， 并通过小组探究，以及对知识的深度理解和应用，构 建学科大概念，丰富概念内涵，实现生物知识向学科 素养的转化。大概念引领的生物教学注重构建知识的 逻辑结构，培养学生的关联思考和理解能力，以及将 所学的知识转化为解决实际问题的能力，从而有效促 进学生的学科核心素养培养。