促进大概念建构的单元整合课教学设计——以义务教育段“生态系统及其稳定性”为例

●郑达钊

科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解[1]。《义务教育生物学课程标准（2022 年版）》提出“学习主题为框架，内容聚焦大概念”的课程理念。教师要围绕大概念组织教学，使知识结构化，以大概念的核心内涵为纲，将相关的重要概念、次位概念按照其内在逻辑关系编织成网络化的概念体系[2]。这就需要教师引导学生将不同时空里获得的零散知识进行有逻辑的整合，使其产生非任意的和实质性的联系，也就是有逻辑的合理联系和具有意义的联系[3]。

整合是当代基础教育阶段科学课程改革的核心理念，通过围绕“大概念”组织知识内容，将零散概念进行整合，在此基础上组织实践活动，使学生的“学”与“做”融为一体，在实践中理解和建构科学概念[4]。单元是教学活动的基本单位，也是统整碎片化知识教学的组织工具，在实际教学过程中，以单元为单位进行教学便成了最适合的选择[5]。

一、单元整合课教学设计的基本要素

培养学生核心素养是生物学课程的价值追求[2]。在聚焦核心素养目标的中学生物学课堂教学中，精准定位教学目标是培养核心素养的“航标”，真实情境是核心素养生根发芽的“土壤”，高质量的问题是提升学生核心素养的“引擎”，学生活动是提升核心素养的“途径”，融合应用是检测核心素养水平的重要“手段”[6]。因此，单元整合课教学设计的基本要素一般包括目标、情境、问题、任务、评价等，它们之间的关系如图1 所示。

图1 单元整合课教学设计的基本模式

二、促进大概念建构的课堂教学设计策略

大概念包括共通概念和核心概念，共通概念侧重跨学科内容的组织，而核心概念多用来整合某一学科内的知识。以整合的概念体系为核心，围绕少数概念进行深入探究的进阶学习，能够有效改变“广而浅” 的科学学习现状，最终实现科学素养的发展[4]。“生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统”是义务教育生物学课程中的大概念[2]，学生在学完“生态系统及其稳定性”这一单元后，获得了一系列相关概念，如生态系统的成分、食物链和食物网、物质循环、能量流动、生态系统的稳定性等，在学习这些概念的基础上，学生要能形成“生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统”这一大概念并逐渐形成生态观，就需要在学完本单元所有内容后引导学生进行整合学习。下面以此为例讨论单元整合课的教学环节与设计策略。

（一）情境设置——“以小见大”利于概念整合

好的情境往往能够“以小见大”，从一个问题、一件小事或一种现象切入，引导学生通过分析“一棵树”就能见到“一片森林”，进而实现相关概念的有效整合。

在“生态系统及其稳定性”单元整合课中，教师以“生态瓶中的大世界”为课题，设置的教学情境是“观看同学们制作的生态瓶实物及活动视频，比较制作生态瓶的过程及其维持稳定的时间（视频中有的生态瓶能比较长时间保持稳定，有的很快就崩溃了），思考出现不同结果的原因”。该情境设置基于学生“制作生态瓶”的实践活动，小小生态瓶就是一个微型生态系统，它能“以小见大”地反映出复杂生态系统的基本特征，生态瓶中生态系统的成分、结构、功能与维持稳定性的原理与大型生态系统相似，利用此情境就能将生态系统有关的重要概念和次位概念进行整合，并由此推演到更大的生态系统中去应用，能有效促进学生实现对“生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统”这一大概念的建构。

（二）教学目标——“知行合一”聚焦素养发展

单元整合学习的使命在于促进核心素养的发展。教师在制订每个单元、每节课（或活动）的教学计划时，都要将知识、能力和情感态度价值观等目标整合为核心素养目标，并制定落实核心素养任务的有效措施。“知是行之始，行是知之成”[7]，单元整合课的教学目标既要包括核心概念和核心素养的“知”，又要包括概念整合、大概念建构和素养发展途径的“行”，“知行合一”的教学目标才能较好体现核心素养的综合性、发展性和实践性。

在“生态系统及其稳定性”单元整合课中，基于“制作与观察小生态瓶”的真实情境，确定如下教学目标：①观察制作生态瓶的材料与过程，分析并阐述不同生态瓶稳定性差异的原因；②利用系统观、结构与功能观归纳生态系统维持稳定的机制；③利用稳态与平衡观和生态观解释校园池塘生态系统与湖泊生态系统稳定性的大小；④为城市人工湖泊生态系统的合理利用和维持可持续发展提出有价值的建议。这样的教学目标，从学生的认知水平和需要出发，清楚表述出所学知识、学习过程和素养发展方向，具有整体性、层次性、关联性、可评价性、特异性等特征[3]。

（三）问题设计——“由表及里”引导概念进阶

在追求理解的教学设计中，利用基本问题来架构目标是一种重要的策略和手段[8]。好的问题能够激发学生已学知识、生活体验和当前学习内容之间的意义关联，并将学生置身于解决问题的过程而不是只关注问题的答案。教师基于真实情境设计的好问题要能够指向对概念的解释、阐明、应用、洞察、神入、自知等不同侧面[8]，引导学生由表及里、由浅入深、由现象到本质逐渐建构概念及概念体系，进而逐渐进阶发展形成大概念，这是学生形成生命观念和发展多种关键能力的基本途径。

在“生态系统及其稳定性”单元整合课中，基于“制作与观察小生态瓶”的真实情境，先设置“如何让生态瓶较长时间维持相对稳定状态”的核心问题。为了便于学生按照学科知识逻辑整合相关概念并解决核心问题，接下来依次设计如下问题：①不同生态瓶随放置时间表现出什么样的差异？ 与放置位置和培养条件有无关系？ ②生态瓶中含有生态系统中的哪些成分？ 这些成分在生态系统中具有什么作用？ ③生态瓶中不同成分之间存在怎样的关系？ ④生态瓶中各种成分的比例是否恰当？可用哪些标准来判断？怎样才能让生态瓶维持较长时间的稳定？ ⑤生态瓶与校园池塘、城市湖泊生态系统相比，谁的稳定性更强？ 为什么？ ⑥要保持城市湖泊生态系统长时间稳定，你有哪些建议？这一系列“由表及里”逐渐递进的问题，引导学生从现象到本质、从概念到应用，逐渐梳理生态系统的成分、结构、功能和稳定性等相关概念，归纳并总结出生态系统维持稳定的关键因素是“成分齐全、比例适当、结构复杂和功能正常，具有较强的自我调节能力”，从而将零散概念整合成有逻辑的概念体系，引导学生将相关概念融通并逐级进阶形成大概念，凝练生命观念，最后在真实情境中应用生命观念解决实际问题，培养担当社会责任的态度和能力。

（四）学生活动——“形神兼备”促进概念建构

生物学课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生的学习过程是主动参与的过程，选择恰当的真实情境，设计学习任务，让学生积极参与动手和动脑的活动[2]。学生活动的结构应是多元与开放的，以适应学生多样化的素养发展需求，学生活动更应该强调“形神兼备”，“形”即看得见的肢体、语言活动，“神”就是看不见的思维活动及活动应该达成的目标，学生在完成活动任务的同时一定要有思维的深度参与，一定要围绕学习目标展开，“形神兼备”的学生活动才能有效促进相关零散概念的整合，并逐渐内生为认知结构中的概念体系和思想观念。

在“生态系统及其稳定性”单元整合课中，为了有效解决核心问题统领下的一系列问题，依次设置如下学生活动： ①观察不同小组制作生态瓶的材料与过程，简述材料、过程和结果的差异；②列表比较不同生态瓶中生态系统成分的差异，并概述各成分在系统中的作用； ③分析生态瓶中不同成分之间的相互关系，并用合适的图示（概念模型）进行表达；④分析维持生态瓶相对稳定的原因，归纳总结出生态系统维持稳定的关键因素； ⑤比较生态瓶、校园池塘、城市湖泊等生态系统稳定性大小，并阐述得出结论的原因； ⑥为城市人工湖生态系统的合理利用和维持可持续发展提出有价值的建议。面对真实情境中的问题，学生通过比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等思维活动，将所学知识与问题情境建立起联系，在分析问题、质疑讨论、得出结论、提出建议及表达交流等知识运用过程中实现问题解决。在这个运用知识解决问题的活动过程中，学生逐渐归纳总结出生态系统整合性概念体系，所学零散概念通过深度整合逐渐向大概念和生命观念方向“演进”，学生的科学思维、探究实践、综合创新等关键能力也能得到较好的发展。

（五）迁移应用——“由此及彼”促进概念内化

知识能力的迁移应用是素养发展的标志性产物，也是学习效果的重要检测手段，教师设计学习任务的目的是让学习活动实践化，成为联系学生所学知识与现实生活的纽带。因此，学习任务要置于真实情境中，引导学生从情境化事实中抽象出概念的内涵，通过去情境化达成对概念的初步建构，再迁移至多情境中进行应用，才能达成对概念的深度理解[3]。

在“生态系统及其稳定性”单元整合课中，教师通过设置生态瓶的相关情境，利用问题引领和活动推进，将生态系统的成分、食物链和食物网、物质循环、能量流动、生态系统的稳定性等相关概念迁移到“生态瓶”中进行分析和探讨，通过“生态瓶”归纳总结出维持生态系统的关键是“成分齐全、比例适当、结构复杂和功能正常，具有较强的自我调节能力”，这是抽象出概念内涵的去情境化过程。再将抽象出的概念及整合形成的概念体系迁移到校园池塘、城市人工湖泊等新情境中进行应用，学生亲身经历“情境化事实中抽象→去情境化建构→多情境中应用”的过程，就能较好地实现零散概念的深度整合和生命观念的逐渐升华。