基于大概念的单元复习策略探究——以浙科版 《生物的进化》为例

韩伟琴

(浙江省嘉兴市桐乡市凤鸣高级中学)

一、大概念教学的逻辑理路

《普通高中生物学课程标准》指出,生物学课程的总目标是提高全体学生的生物学科核心素养,具体包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个方面。基于此,我们要把课程目标的理念和要求、教学内容以及教学方法,转化为符合高中学生认知水平的教学设计,才能有效地达成课程目标。在教学中,采用大概念组织教学内容,联系已有教学内容,把章节教学内容按照一定的逻辑线索组建成彼此有联系的,深入浅出的教学素材,从整体上对单元教学进行大概念教学设计,可以有效解决课时教学设计的断层性、局限性,从而有效地落实学科核心素养和课程目标。

二、单元教学内容分析

(一)教材分析

遗传与进化模块是浙科版《生物学必修2》的内容,旨在使学生形成“遗传信息控制生物性状,并代代相传”和“生物的多样性和适应性是进化的结果”两个大概念。生物的多样性和适应性是进化的结果,围绕“生物进化”这个核心概念,用具体实例概述种群、种群基因库和基因频率的概念,用数学方法讨论变异和自然选择使基因频率发生变化的必然性,探讨耐药菌的出现与抗生素滥用的关系,说明现存生物适应性的成因。阐述变异、选择和隔离可导致新物种的形成。举例说明生物多样性为人类生存提供资源和适应环境,从而认识生物多样性与社会可持续发展的意义。

“种群”和“物种”是本单元的两个重要概念。概括能力是利用从生命现象中得到的本质知识去解释生命现象的能力。这两个概念的概括、建立顺利与否,直接影响到学生对于“进化”这一核心概念的理解。

以学习进阶为工具对本单元教学内容进行梳理,将单元教学内容规划为三个逐步上升的层级,力图使学生对从宏观上形形色色的生物认知扩展到微观的“基因频率” “基因型频率”的学习,逐步丰富与完善学生对进化的认知。确立本单元具体内容进阶关系如图1所示。

图1 单元内容进阶关系设计

在围绕大概念组织高三复习课堂教学内容时,更为重要的是逐渐形成解决问题的大思路(这里的大思路与学科核心素养中强调的科学思维和科学探究相对应)。因此,除了重视知识的内在逻辑和条条框框的知识点外,还要重视挖掘出知识中隐含的生物学认知方式、思想方法、跨学科概念等学科素养发展价值。本单元知识蕴含的科学认知方式见下表1。

表1 模块内在逻辑中蕴含的认知方式

(二)学情分析

1.高三复习课堂教学分析

复习课是高中生物课堂教学的重要组成部分,它的主要任务是巩固、加深已学过的知识,承载着回顾与整理、沟通与生长的独特功能。而在整个高三复习阶段,知识点的串联以及辐射更是重中之重。一个好的知识框架往往能针对学生学习过程中的问题“对症下药”,起到“药到病除” “事半功倍”的效果。

2.学生原有的认知基础分析

按照进度安排,已经复习了生物的遗传与变异,学生进一步认同遗传与变异是生物的基本特征之一,在生物界是普遍存在的。在此基础上,引出问题:那么这些不同方向的变异个体,有的被选择存活下来,由于遗传的力量,他们的后代也带有相应的性状。世世代代,种群中相关的有利变异被保存下来并不断得到积累。由宏观上的变化引导学生从基因角度解释这个现象。从课标出发,对本单元的概念进行解构、分析,从而明确人与生物多样性的和谐统一关系,认同生物多样性为人类的所需提供间接和直接价值。

学生具有一定的科学推理和科学论证能力,了解科学探究的基本思路,但探究方法比较单一,探究时的思维深度较浅。

3.学习困难分析

有限的复习课堂教学手段,学校里现有的化石等材料的缺乏,影响学生对共同祖先的认识。学生思维能力的缺乏,本单元涉及基因频率的内容较为抽象,特别是伴X染色体上相关基因频率的计算,在复习中,学生很难直接在头脑中建立合理的种群图景。高三的复习课堂,学生总觉得自己已经掌握知识点了,对于事物的因果解释缺乏耐心,关注表象和结论,不关注过程,对机理的深入理解缺乏耐心。

三、围绕大概念的单元整体教学设计

(一)目标设计

在分析知识内容层级的前提下,基于学习内容和学情的分析,制订单元复习课堂教学目标如下:

通过提炼与分析,归纳生物的多样性与统一性的层次,并能对一些实例进行分析讨论;认同优势性状个体能够更易于参与繁殖,并且生存机会更大,正确解读适者生存的本质;举例分析人类对生物多样性的影响,根据生物多样性的特点,提出相应的保护措施,形成尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。

(二)过程设计

1.构建单元概念网格图

经过研读教材,层层筛选,确定生物的进化为本单元的大概念,由此辐射出种群、物种两个次要概念,可遗传变异、自然选择、生殖隔离为本单元的主要概念。将大概念、主要概念、次要概念结合起来构建单元概念图如图2。

图2 单元概念图

2.基于大概念的单元任务设计

认知学习理论,建构主义理论认为教学是以学生为主体的行为,所以在设计单元任务时要从发展学生核心素养、培养学生自主学习能力,提高课堂教学效率的角度出发,遵循循序渐进的原则,设计学习任务如下。

任务1

情境:给出人和大猩猩的骨骼图(图3),发现人体结构和功能与大猩猩是十分相似的。人身体上的每一块骨骼,大猩猩身体上都有,只是大小比例有所不同。

图3 人和大猩猩的骨骼图

活动:分组交流从图中看到了什么?讨论、总结人和大猩猩的骨骼的相似性。

归纳总结:人、大猩猩在结构和功能上有统一的模式。

任务2

情境:在生存斗争中,谁能获胜?什么样的个体能生存?一定是具有优势性状的个体。比如古代的长颈鹿的前肢和颈,有的长,有的短(图4)。

图4

活动:通过网络查找有关环境变化,分组讨论、交流,解释长颈鹿的脖子为什么那么长?

归纳总结:在食物不足的情况下,颈和前肢长的个体能够吃到高处的树叶,就容易生存下去,并且繁殖后代,这是适者生存;四肢和颈短的个体,吃不到高处的树叶,导致营养不良,体质虚弱,本身活下来的可能性很小,留下后代的机会更小,这是不适者被淘汰。经过许多代后颈短些的长颈鹿被淘汰了,四肢和颈长的个体容易生存下去,并且繁殖后代。渐渐地,这个种群都是脖子很长的个体。

结合教材,原来在自然界中的物种,其个体之间普遍存在变异,有些性状有利于个体在特定环境中存活和繁殖,另一些则是不利的。性状特征有助于其生存的个体较之没有这种特征的个体,能繁殖出更多的后代。这个过程就是自然选择。

任务3

情境:《熊出没之雪岭熊风》的故事中,在狗熊岭百年不遇的大雪中,熊二偶遇了小时候曾有过一面之缘的神秘小伙伴,除了重逢的喜悦,小伙伴也给熊二带来了不少麻烦:穷凶极恶的追猎者、神秘而未知的重大传说等,此时人类世界已经遭遇了很大的变化,因为生态环境遭到了严重的破坏(图5)。

图5 熊出没之雪岭

活动:通过网络查找极端环境的恶劣,分组讨论环境遭破坏后对人类的危害以及人类活动对生物多样性的影响,在此基础上,提出合理的保护生态的措施。

归纳总结:随着人们生活水平的日益提高,人们不再只关心自己的衣食冷暖,而是把更多的目光放到了和自己生活息息相关的周边环境。遗憾的是我们发现环境问题日益突出,“环保”成了一个沉重的话题。

我们生活在沿海城市,这几年依托一定的自然环境条件,经济发展得较快,但是太注重经济发展的同时严重破坏了生态环境。为了更好地生存和发展,人类社会未来的正确发展道路就是可持续发展。

(三)评价设计

一轮复习本模块的重点在于运用进化与适应观阐释生物多样性和统一性以及与环境的关系,能以生命观念为指导,解释生命现象,探究生命活动的规律。鉴于此,本单元复习教学采用过程性评价和总结性评价相结合的方式。

1.过程性评价:在课程实施过程中的不同阶段对学生参与讨论、交流,积极动脑等行为表现方面进行考核评价;对学生完成的任务式学习、从现象中分析出相应规律、概括出相关概念等及时给予评价。

2.总结性评价:在课程结束后对学生进行相关学习内容的书面考核,以能否正确解释和解决实际问题为主。下面以一道新情境下的试题来介绍单元学习评价。

【试题】(2022·浙江强基联盟10月统测,20)野生水稻具有“落粒”特性,即种子成熟后易从穗上掉落;栽培水稻是由野生稻驯化而来的,通常表现为“不落粒”。下列叙述正确的是

(C)

A.水稻群体的遗传多样性在栽培驯化过程中逐渐提高

B.水稻“不落粒”特性是驯化过程中由人类诱变产生的

C.决定“不落粒”性状的基因的频率在驯化过程中逐渐升高

D.栽培水稻与野生水稻之间产生了生殖隔离,但仍属于同一物种

本题围绕一个大概念“生物的进化”,主要考查学生的理性思维,读懂题目,从题目情境中尊重选择这个事实与证据,理解栽培水稻与野生水稻之间没有生殖隔离,仍属于同一物种。带着严谨和务实的求知态度,用科学的思维方法去理解种群基因频率的概念,从而解决实际问题:决定“不落粒”性状的基因的频率在驯化过程中逐渐升高。同时也考查了学生的社会责任思维,基于生物习题,认识人是社会的一分子,理性看待人类对生物多样性的影响。

四、大概念教学反思

进化部分的特点是相近概念多且抽象,相互之间容易混淆,比如新物种形成的标志和进化的标志,从而造成学生学习困难较大。通过模块教学设计清晰地呈现了模块学习层级,伴随认知发展的素养发展规划,使得模块教学能按照一定的逻辑线索展开,改善学生碎片化的知识储备。

生物学科知识点多,特例也多,学生会觉得比较零碎,很难系统化地学习。通过大概念教学设计,可以很好地进行大单元教学,帮助学生举一反三,更好地培养学科素养。