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基于大概念的高中生物学单元教学策略研究

周明章
  
学术与研究
2025年80期
福建省连江华侨中学 350500

摘要:《普通高中生物学课程标准》明确提出以学科大概念为核心重构课程内容体系,强调通过结构化、情景化的教学促进学科核心素养的落地。本研究聚焦大概念视角下的高中生物学单元教学策略,旨在探索如何通过结构化设计促进学生从事实记忆向概念理解的深度学习转变。

关键词:大概念;高中生物学;单元教学

前言:

大概念教学理念的提出,强调以核心概念为纽带,将离散知识整合为相互支撑的概念网络,使学生能够通过具体案例的探究,逐步抽象出具有普适性的科学观念,符合认知发展规律,更能培育学生运用生物学思维解决实际问题的能力。本研究通过实践探索,旨在构建可操作的大概念单元教学策略,为生物学教学改革提供实践范式。

、以“概念进阶链”驱动单元知识整合

开展高中生物遗传信息传递与表达单元教学时,传统教学常常把 DNA 复制、转录、翻译分开成独立的知识点,让同学们很难搞清楚这三者之间的动态联系[1]。

为了解决这个问题,教师可以构建“概念进阶链”,从“遗传信息存储在 DNA 中”这个基础层面出发,通过“噬菌体侵染细菌”实验引导学生观察子代噬菌体与亲代的遗传相似之处,归纳出遗传信息要靠复制维持稳定性的基础概念;接着进入到关联层面,用PCR 技术作为情境,让学生来设计引物并模仿 DNA 扩增的过程,体会半保留复制里碱基互补配对的精准性怎样保证信息传递的正确性;再进一步延伸到应用层面,借助剖析转录和翻译过程中RNA 聚合酶的作用机理以及密码子-反密码子配对的规则,把握住遗传信息转变成蛋白质的关键步骤;最后来到拓展层面,把镰刀型细胞贫血症这样的案例带进来,比较一下正常血红蛋白与突变血红蛋白的氨基酸序列区别,分析基因突变引发蛋白质结构异常的分子机制,加深对遗传信息发生改变之后会引发表型变化的拓展认识。

进阶链的设计要符合学生的认知规律,不能出现跳跃过大的概念,比如DNA 复制时,可以比较正常细胞和癌细胞增殖速度的不同,从而让学生思考“复制准确度对生物遗传稳定的影响”,翻译环节,可以设置“密码子简并性对生物性状稳定的作用”这样的讨论任务,让学生从分子层面去解释生命现象,这样既帮助学生形成了遗传信息传递-表达-变异的完整逻辑链,又锻炼了他们用生物学思维解决复杂问题的能力。

二、基于“真实问题链”的情境化任务设计

传统教学里生态系统能量流动常常以计算题的形式出现,学生能背诵出 10%-20% 的传递效率,但无法领悟其生态意义。

教师可以设计“真实问题链”,从某稻田生态系统经常发生虫害现象入手,促使学生观察到害虫啃食水稻叶片之后植株生长受限的直观表现,从而总结出“能量流动异常就会造成生态系统失衡”的初步认识,接着进入分析层面,给出稻田食物网数据(水稻→害虫→青蛙→蛇),让学生计算害虫同化能量的去处,一部分通过呼吸作用变成热能散发掉。另一部分用作自身生长繁殖(被青蛙吃掉),剩下的成为分解者的能量来源,再构建能量金字塔模型,直观体会能量逐级递减给生态系统稳定性带来的影响,在应用层面提出生态调控策略。比如引入害虫天敌赤眼蜂或者种植抗虫水稻,预测不同方案下能量流动路径的变化情况,比如赤眼蜂捕食害虫之后能量更多地流向高营养级,抗虫水稻削减害虫种群数量,最后在反思层面探讨单一引入天敌可能引发的次生危害,或者抗虫水稻基因漂移到野生近缘种上造成的影响,引导学生从系统角度权衡生态效益和风险。

问题链要从学生生活经验出发,像用校园生态池藻类暴发做例子,分析浮游植物能量积累太快怎么影响水生动物,任务设计要有分析-决策-评估的完整链条,不能碎片化。教师要给脚手架,比如能量流动公式卡片,生态调控案例库,减轻认知负荷,让学生从被动计算变为主动解决问题,加深对生态系统功能和稳定性认识。

三、通过“概念对比表”促进深度理解

细胞呼吸和光合作用是高中生物的核心概念,学生常常将两者物质和能量的变化混淆[2]。

教师可以设计“概念对比表”,从反应场所、物质变化、能量转换、生理意义这四个角度进行对比,在反应场所对比中,借助显微镜观察洋葱根尖细胞(细胞呼吸主要发生在细胞质基质和线粒体内)与菠菜叶肉细胞(光合作用发生在叶绿体类囊体薄膜和基质内)的亚显微结构差异,形成空间认识;在物质变化对比中,将萌发的种子置于密闭容器中,用 BTB 溶液检测种子萌发过程中 CO2 的释放(细胞呼吸中有机物氧化分解生成CO2 和 H2O; ),将水生植物置于光照下,用碘液检测水生植物的淀粉生成(光合作用中CO2 和 H2O 合成有机物并释放 O2 ),通过观察种子萌发和水生植物的直观现象来区别“分解”和“合成”的本质差异;在能量转换对比中,结合 ATP 与 ADP 循环模型,说明细胞呼吸中有机物氧化分解释放能量供 ATP 合成,而光合作用中光反应产生的 ATP 用于暗反应的能量转换机制。

对比表要动态补充,让学生自己补上易错点,比如有氧呼吸第三阶段[H]和 O2 结合成水的反应式写错;联系生活加深理解,像水果保鲜要降低氧气浓度减慢细胞呼吸速率,或者晚上关温室大棚减少热量散失和光合作用的关系。

总结:

大概念下开展高中生物学单元教学,教师通过重构知识组织方式、创设真实问题情境、实施表现性评价等策略,实现了从知识传授向素养培育的范式转型,以学科大概念为锚点设计教学单元,能有效促进学生建立结构化知识体系,发展科学思维与问题解决能力,持续完善大概念教学的实践框架。

参考文献:

[1]郭畅.基于情境教学法的高中生物学大概念教学探究[J].智力,2025(12):132-135.

[2]罗玲.聚焦大概念的高中生物学章末复习课教学实践与思考[J].生物学教学,2025(06):25-27.

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