大概念视角下高中生物单元教学的实践研究

张旭 易国栋

摘  要：随着新课程改革不断推进，高中生物教师教学理念及方法也发生极大改变。由于高中生物知识较为抽象，知识点比较分散，学生学习容易出现知识掌握不劳、应用灵活性不足等问题。因此要教师树立大概念单元教学理念，通过整合单元知识点和系统安排教学活动，提高高中生物教学效率与质量。本文联系大概念和单元教学的基本内涵，对大概念单元教学的意义和措施进行细致阐述，并以高中生物“发酵工程”为例，从整体梳理教学内容、确定单元教学目标、科学制定教学计划、重视教学评价工作等方面入手，详尽探讨大概念视角下发酵工程单元教学开展的有效路径，以供参考。

关键词：大概念视角；高中生物；单元教学；发酵工程；实践分析

教师基于大概念视角下开展高中生物单元教学，可以应用大概念对生物课程体系进行细致梳理，帮助学生构建完整的生物知识系统，使学生知识掌握和实际应用更为牢固与灵活。但受大概念内涵理解不足、单元教学缺乏精心设计等因素影响，导致高中生物单元教学质量无法得到提高。需要加强大概念视角下高中生物单元教学实践研究，在分析整合单元知识内容、科学创设单元教学情境、设计系统学习任务等中，引导学生对教学生物知识更好理解、掌握和应用，所设置的生物教学目标也能顺利达成[1]。

• 大概念和单元教学的基本内涵

• 大概念

大概念在学术界有诸多不同解释。根据《美国新一代科学教育标准》提出的大概念知识结构金字塔，认为大概念是由核心概念、跨学科概念和哲学概念所构。总结来说，大概念应该拥有三大特征，即基于生物学事实及其分解概念所抽象概括形成、是很多概念的集合，并能够将这些概念连贯成整体、有很好的迁移性，并具备整合作用的概念。

• 单元教学

单元教学是在学科核心素养指引下，以单元为单位整体思考、设计和组织实施的教学，强调的是整体性，针对的是碎片化知识点教学。总体来说有三个基本特征：（1）从教学内容层面来看，单元教学通常是围绕体现大观念和大概念的学习主题开展，强调内容组织结构化和内容呈现情境化，前者更为关注知识间的关联，后者则是采用问题、任务等方式将学习内容呈现给学生。（2）从教学过程来看，单元教学更为强调用任务或活动来组织、呈现教学过程，体现了学生学习的自主性和进阶性。（3）从教学评价来看，单元教学评价伴随着教学过程，具有激励、诊断和促进学习的作用[2]。

• 大概念视角下高中生物单元教学的重要意义

• 有助于细致梳理生物课程体系

高中生物课程包含的知识内容非常多，且这些知识内容分布较为分散，无法形成完整的课程知识体系，帮助学生清晰了解整个高中学段生物学科的知识体系。开展大概念视角下的高中生物单元教学，教师可以从大概念角度入手，细致梳理关联的若干重要知识点，将高中生物学科知识内容、相关概念内容形成金字塔式的散布结构，使学生清楚了解高中生物学科知识体系，通过教学互动环节帮助学生掌握每個独立知识单元内容。

• 有助于学生构建系统知识结构

大概念理论本身就与单元教学模式有着较高的契合度，在高中生物教学中将两者融合起来，可以利用大概念教学理念妥善解决知识碎片化问题。通过重新梳理单元知识内容、重新串联相关知识结构，更好地揭示每个独立知识内容之间存在的联系，帮助学生在脑海中构建系统完善的知识结构体系，后续学习和应用也会变得更加方便和灵活。

• 有助于生物教学目标有效达成

在新课程改革背景下，对高中生物教学提出了新要求，教师要积极转变教学理念及方法，在实际教学中侧重培养和发展学生的学科核心素养。开展大概念视角下的高中生物单元教学，教师可以围绕单元主题，从大概念理念出发细致分析各项知识点的概念、关系等，然后采用任务或活动方式组织、呈现教学过程，让学生在参与过程中有效理解和掌握这些知识点，培养并锻炼学生的生物学科综合能力，确保设定好的高中生物教学目标顺利的达成[3]。

• 大概念视角下高中生物单元教学的有效策略

• 大概念下创设单元教学情境

高中生物单元教学侧重于学生对知识内容的整体把握，通过学习了解知识点之间的内在联系。教师开展高中生物单元教学，可以借助大概理论，重新创设教学情境，引导学生积极主动参与单元知识学习。一方面教师可以从实际生活入手对相应教学情境进行创设。由于生物学科本身就与学生日常生活存在密切的联系，因此围绕教学内容创设与之相关的真实教学情境，可以让学生清楚地知道每个知识点和概念在生活中可以解决哪些问题，从而吸引学生参与其中进行深入思考与探究；另一方面教师可以转变传统教学思路，对单元教学情境进行优化创设。教学中，教师不应纠结某个独立知识单元的学习与应用，而应引导学生联系关联的知识内容进行协同学习、思考和应用。整个过程教师需要鼓励学生主动提出问题和设想解决问题，让学生在亲自探究和验证中，总结反思学习过程中存在的不足，然后在教师科学指引下，完成对单元知识内容的系统化建构和灵活应用。

• 大概念下系统设计学习任务

相较于以课时为单位的教学任务设计，大概念单元教学任务设计更复杂，除了要对单一课节内容进行归纳整理外，还要将分散的知识点串联起来，然后通过构建统一化的学习体系和学习任务，有针对性地对知识内容进行分级分层，为学生自主学习和深入探究提供科学性指引。同时，教师在对单元教学系统进行设计时，还要高度重视单元教学情境和核心问题设置，单元核心学习任务应该依托本单元最为重要的学习概念，像搭积木一样将各次要概念和普通概念知识点进行逻辑转化，让学生围绕核心问题进行深入和延展式的学习、探究和总结。另外，在问题驱动环节，学生通过学习活动已经掌握初步概念和相关知识，教师可以从关联不同学段知识点入手，对完善学生知识结构的教学模式进行优化，让学生在合作、探究、实验等中，解决教学提出的核心问题[4]。

（三）大概念下教学评价与学习延伸

教师开展大概念下的高中生物单元教学活动，通常会发现学生学习存在理解能力较弱和系统思维不足问题，教师可以依据之前设定的单元教学体系，构建清晰的教学反馈点和教学评价点，让学生和教师能够清楚地了解学生学习过程和课堂教学过程，提升每个阶段学习质量和教学效果，最后围绕所发现的问题进行持续优化改进。同时，考虑到学生之间普遍存在个体化差异，教师开展大概念高中生物单元教学，要对学生学习表现和学习进度做出单独标注和合理安排。教师依然要强调知识点之间的关联性，根据学生不同学习情况对教学过程进行差异化安排，在提高单元教学适应性的同时，学生不同学习需求也能得到有效满足。

• 大概念视角下高中生物发酵工程单元教学实践分析

• 整体梳理教学内容

在开展大概念视角下的高中生物发酵工程单元教学之前，教师应该对发酵工程单元知识内容进行整体性梳理与分析。在充分把握单元生物知识内容和有效把握教材内容间的内在联系后，结合学情对单元知识内容进行整合优化，使之形成具有内在联系的生物学习单元。高中生物发酵工程单元知识内容主要包括传统发酵技术的应用、微生物培养技术及应用和发酵工程及其应用。基于大概念理念对单元相关知识进行全面系统梳理后，可以围绕采用现代工程技术手段，利用微生物某些特定功能，为人类生产有用产品或直接把微生物应用于工业生产过程这一核心概念，对发酵基本概念、初级代谢产物、次级代谢产物、转化产物等普通概念进行梳理，然后将发酵工程各知识点有效联系起来，使之形成拓展式的知识结构体系，让学生通过单元学习有效把握各知识点之间的关系，为学生高中生物发酵工程单元有效学习提供科学性的指引。

• 确定单元教学目标

梳理完高中生物发酵工程单元知识体系后，教师可以对大概念下的生物单元教学目标进行科学制定，这不仅可以在实际教学活动中发挥指引作用，还是保证发酵工程单元教学质量的关键。教师要在开展单元教学活动前，对发酵工程教学内容进行深入研究，结合大概念理解和课程教学标准合理设置教学目标。通常教师在确定高中生物教学目标时，可以从基础知识、学科能力、情感态度三个方面入手进行综合考虑。在基础知识方面通过单元学习可以有效掌握教学基础和重难点内容；在学科能力方面可以通过单元学习可以培养锻炼学生学科相关思考探究、分析问题、解决问题等的能力；在情感态度方面可以单元教学实现对学生核心素养的有效培养。将之引申到大概念下的发酵工程单元教学中，将知识目标设置为理解掌握发酵工程的概念和内容、发酵工程在医药工业和食品工业中的运用。能力目标设置为通过收集发酵工程相关资料培养学生获取、分析和处理信息的能力；通过小组合作和课堂研究形式培養学生团队协作、分析解决问题等能力。素质目标设置为通过发酵工程单元知识学习培养学生正确科学、社会和技术观念，并对社会相关热点问题进行关注、讨论和解决[5]。

• 科学制定教学计划

制定科学合理的教学计划是大概念下发酵工程单元教学中的核心内容，且这项工作开展好坏会直接影响到学生参与课堂教学积极性和最终发酵工程单元教学效果，需要高度重视基于大概念的发酵工程单元教学开展计划。教师要先了解学生的高中生物学习情况，准确把握学生学习态度和需求后，借助学生已经掌握的知识引入新内容。比如利用教学多媒体展现青霉素的生产成本和价格会因为发酵工程的应用而大幅度的降低，以此引发学生追问和探究发酵工程奥秘的兴趣，教师还可以设置青霉素究竟是怎样生产的问题，让学生对发酵工程的概念进行归纳与总结。然后从大概念理念入手，将发酵工程的微生物菌种选择、发酵条件调控、产物分离提纯、发酵生产气体废物排放等基本环节有效联系起来，借助实际案例引导学生深入探究。比如啤酒发酵生产过程中，要从自然界中分离出适合的菌种，并采用物理、化学等方法从突变个体中选出最为优良的菌种，以达到生产相应产品的目标。在发酵时要控制温度、PH值、溶解氧等条件，使之能够满足微生物的生长需要。在产物分离和提纯方面，可以根据产物种类采取不同方法，若发酵产物是微生物细胞本身，可以采用过滤、沉淀等方式对菌体进行分离和提纯，若发酵产物为代谢物，要根据其性质采用萃取、离子交换等方法进行分离和提纯。针对发酵生产所排放的气体和废弃培养液，需要对其进行检测后选择合适方法进行处理，以防止对生态环境造成污染。待完成该项教学活动后，教师可以围绕发酵工程的应用，让学生进行系统性的探究学习和实践操作。执行时教师可以创设有效教学情境，让学生学习不在纠结单独知识点的运用，而是共同探究各相关知识点之间的关联。比如创设如何进行新酒研发情境，让学生思考探究怎样可以实现新酒规模化生产。教师围绕单元教学内容设计查阅资料了解酒的发酵历史和现代技术，在这个过程中初步掌握发酵流程；利用实验室对收集的酵母菌进行分离、纯化，尝试酿造不同配比的风味美酒；将优选出的酿造配方进行规模化生产等学习任务。根据大主题确定小组学习小主题，比如我所了解的传统发酵产品、我国古代不同时期的酿酒工艺、不同小组介绍各自果酒果醋产品发酵过程等，围绕这些内容完成计划在哪寻找菌种、如何将菌种选择出来并完成纯化、怎样分离不同菌种和实现不同配比实验设计、发酵过程废液如何处理等问题，促使发酵工程单元教学设定的知识、能力和素质教学目标能够有效达成。

• 重视教学评价工作    

要确保大概念下高中生物发酵工程单元教学取得理想效果，促进大概念下高中生物单元教学获得持续深入的发展，要关注教学评价工作。教师可以从大概念单元教学活动设计和学生单元学习过程两个角度入手，对大概念下的发酵工程单元教学进行科学评价。其中大概念下的发酵工程单元教学，相应评价指标包括知识整合程度、教学综合设计、知识连贯程度等，学生发酵工程单元学习评价指标有学习态度、任务完成、知识掌握等，通过对这些评价指标进行赋值，可以更好把握教师教和学生学的情况。另外，在完成大概念下高中生物发酵工程单元教学评价工作后，要重视评价结果的分析，特别是在分析解决大概念下发酵工程单元教学存在问题方面，通过对所得评价结果进行系统性研究与分析，可以对发酵工程单元教学存在的知识点相互联系不够紧密、课堂教学活动安排不合理、学生学科核心能力培养不足等问题进行深入剖析，在有效掌握这些问题发生的真正原因后，教师可以采用相对应措施进行优化和解决，使大概念下的高中生物发酵工程单元教学质量得到进一步提升。

结语

发酵工程是高中生物学科中的重要知识内容，采用传统方式进行教授，无法帮助学生构建系统完善的知识结构体系，并促进学生在后续学习和解决问题时对这些知识进行灵活有效的应用。将大概念融入到高中生物发酵工程单元教学中以后，教师开展教学就会对单元知识内容进行全面系统地分析与掌握，并通过形成延展式的知识体系，引导学生由浅入深地进行学习与探究分析，促使设定的发酵工程单元教学目标更快更好地实现。

参考文献：

[1]柳佳雨.基于学科大概念的高中生物单元教学设计及实践研究[D].西南大学，2022.

[2]黄艳艳.基于学科核心素养的高中生物大单元教学设计策略研究[J].高考，2023（06）：37-40.

[3]贾芸泽.大概念视域下高中生物单元教学的研究[J].启迪与智慧（上），2022（09）：64-66.

[4]曾静敏.基于“大概念”教学视角的高中生物单元教学策略[J].教学管理与教育研究，2022，7（04）：94-96.

[5]姚斯儒，陈颖.大概念视角下高中生物单元教学策略——以“蛋白质的结构与功能”教学为例[J].湖北教育（教育教学），2023（01）：76-78.

作者简介：张旭（1997—  ），女，汉族，吉林德惠人，吉林师范大学在读硕士研究生，研究方向：学科教学（生物）。

*通讯作者：易国栋（1968—  ），男，汉族，吉林辽源人，硕士，吉林师范大学生命科学学院副教授，研究方向： 动物生态学。