基于生物学学科“大概念”的教学策略

王景花

(江苏省华罗庚中学 常州 213200)

高中生物学的必修和选择性必修课程是围绕着十个大概念展开的，课标中的内容要求基于大概念描述了具有学科逻辑、符合高中学生认知特点的重要概念，形成了课程的内容框架。基于生物学大概念进行的教学活动，有助于学生对知识的深入理解和迁移应用，也有助于生物学学科核心素养的达成。

1 生物学学科“大概念”的内涵

科学领域的概念是有逻辑且相互关联的综合体，是经过人的组织而形成的体系化的科学知识，是能将众多科学知识联为一致整体的科学学习的核心。生物学学科“大概念”是生物学学科的核心概念，处于学科中心位置，反映了学科本质，凝聚着本学科的核心教育价值，是学科思想、学科知识和学科能力的集中体现，是生物学的基础和精髓[1]。生物学“大概念”不是一个简单的词汇，其背后潜藏着一个生命意义的世界，它超出了普通概念的应有内涵与外延，作为一种深刻思想和学说的负载体，已成为“意义之网”的联结枢纽。例如，“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一大概念，其包涵了生命的物质性和生物界的统一性。细胞是生命活动中物质、能量和信息变化的统一，细胞结构与功能的统一，生物体部分和整体的统一等。了解了“大概念”的内涵，有利于学生在微观层次上更深入地理解生命的本质，有助于科学自然观的形成。

2 生物学学科“大概念”教学策略

2.1 优化教学设计，完成课堂转型 平时的教学设计主要特征是以知识点为中心的课时设计，基于生物学学科大概念的教学设计，需要有单元设计的视野。用大概念构建课程内容，淡化生物学中细枝末节的知识内容，降低对简单的记忆、背诵的学习要求，这不仅是课程标准呈现方式的变化，更是对课堂教学转型的要求，为打破以知识点为中心的碎片化的课堂教学模式提供了机会[2]。因为大概念是组成学科核心素养的抽象知识，它是跨课时、跨模块甚至跨学科的，不可能在一节课实现，从单元的高度进行教学设计，是大概念教学的重要方式。

例如，《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(简称： 课标)必修课程概念1提出： 细胞是由多种多样的分子组成，其中的蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成；细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出并参与细胞间的信息交流；选择性必修课程概念1提出： 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。所以，教师在分析蛋白质的结构功能时结合质膜的流动镶嵌模型，可将T细胞质膜上的蛋白质结构与功能作为一个专题来设计教学，T细胞作为重要的一类免疫功能细胞，其质膜上的蛋白质种类多样功能各异，尤其涉及到今年诺贝尔医学奖的研究内容就与T细胞质膜上的CTLA-4和PD-1两种功能蛋白直接相关，将蛋白质分子和质膜上的蛋白质分子及T细胞质膜上的蛋白质分子相互比较教学，从而形成生命观念和社会责任。

2.2 深化探究学习，挖掘课堂内涵 “课标”在“教学建议”中指出：“组织以探究为特点的主动学习是落实生物学学科核心素养的关键。”将科学、技术、工程学和数学融入生物学课程，并强调了跨学科的认识与实践。基于生物学大概念的教学，为学生提供了充足的探究内容，为教师提供了组织课堂活动的载体。

例如，必修课程模块1的概念2中细胞的生存需要物质和能量供应，其中酶的作用和特性教学，平时的讲授法已经不能满足新课程的理念。教师可创设一个生活中的真实情境： 苹果削皮后为什么会“生锈”？为什么莲藕排骨汤会变成一锅“墨汁汤”？激发学生的好奇心和探究热情，在基于概念“细胞的功能绝大多数基于化学反应，而绝大多数化学反应是由细胞中的酶来催化发生的”，阐述原理： 因为细胞中的酚类物质在多酚氧化酶的作用下与空气中氧结合产生醌类物质使植物细胞迅速变色，多数植物细胞中都存在这种酶，所以会有“褐变”现象。并指导学生设计“在冰箱中冷冻的莲藕、在开水中煮过的莲藕、在醋酸中浸泡过的莲藕、在烧碱中浸泡过的莲藕”等系列探究活动，来探究酶活性的影响因素；再进一步设计对照“分别从冰箱中和开水中取出后常温处理8 h的莲藕”观察褐变现象、提出问题，并尝试用概念来阐述原因；最后引导学生定量设计不同pH梯度下，新鲜莲藕薄片产生O2推动藕片上浮所用时间，来探究pH对酶活性的影响，解决生活中的实际问题。

实验总结时，教师可提出“所有活细胞的各项生命活动都与酶的活性和催化有关”的生命观，深度阐释生命现象及背后规律，审视论证生活中的生物学问题，形成科学思维，并创造性地提出通过鲜藕隔氧、糖醋蜜浸等方法保持莲藕鲜香脆嫩口感的设想，同时对香蕉、苹果等的保存方法提出科学建议，培养了社会责任。

2.3 建构概念模型，实现课堂瘦身 模型是为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的描述。生物学中的概念模型是将不同的生物学概念以连线和符号的形式构建的一种以应用为目的的模型，以文字和图形符号以及连线来表达抽象概括和抽象原理的模型，如光合作用图解、血糖平衡调节图解等。从大量的具体实例出发，从学生实际经验的肯定例证中，以归纳的方法概括出一类事物的本质属性称为归纳式概念学习。

例如，“通过激素调节保持机体稳态”的一节教学中，先以探究式教学揭示科学史促胰液素、胰岛素等信号分子的发现，再以归纳式概念学习呈现根据相关腺体或细胞在接受刺激后分泌的信号物质通过血液的传送引起相关效应，此过程可以让学生自主建构图1所示体液调节概念模型。图1模型分析： 进食后胃液中胃酸刺激小肠黏膜分泌物质a促胰液素，通过D体液运送至全身，作用于b靶器官胰腺，胰腺外分泌细胞通过E合成分泌胰液产生效应c消化分解食物。

D E
a→b→c

图1 体液调节概念模型

还可以通过归纳建构类似的生命活动调节模型，引导学生根据模型讨论神经、体液、免疫等不同类型调节作用下的a、b、c、D、E所代表的结构和生理过程。通过建构生命活动调节的概念模型，引导学生在大量的科学事实中分析、归纳、推理出无序生命现象背后的有序之理，加深学生对大概念的理解，提升应用生命观念知识的能力。

2.4 绘制思维导图，展示课堂风采 思维导图是英国心理学家、教育家东尼·博赞(Tony Buzan)提出的一种有效表达发散性思维的图形或图像式思维工具，它重视自由联想，往往由一个中心主题向四周进行自然发散形成，发散过程所用的基本元素包括： 词汇、线条和图象等。许多枯燥的文字信息可通过此过程加工修饰成为易记、系统的知识串，是一种思维的具体化可视化的过程。学科思维导图则是利用思维导图的方式将学科内的相关知识组织在一个网络图中，逻辑而有序，将零散和碎片的知识有效串联，使各知识点之间的关系一目了然，有利于学生对知识点的整体把握，同时还体现本学科的逻辑特点，是一种高效的学习方法，尤其适用于高三课堂复习教学。

例如，在复习“细胞的代谢和增殖”等生命历程相关的内容时，基于概念2细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖，可把光合作用和呼吸作用两大基础代谢为中心主题绘制思维导图。教师将这些渗透生物学大概念的思维导图彩印在百叶窗帘上，并悬挂于教室内。可随时帮助学生构建清晰、完整的概念知识网络，有利于学生对知识的整体梳理和复习应用。教室内随处可见的思维导图，可让学生在复习的过程中，能够直观洞悉每处知识之间的联系，对复杂概念的理解也会更加通透。

建构思维导图有利于学生的自主学习能力和发散性思维的培养，而悬挂思维导图则让所有走进生物学学科教室的学生都能知于心、利于行和动于情，自觉进入生命探究和思维模式。绘制思维导图能够将抽象的生物学概念形象转变成更符合学生心理的、思维可视化的知识体系，也有利于学生探究合作学习及科学思维等核心素养的形成。