摘 要:本文以“生命的起源和進(jìn)化”課程內(nèi)容為例,探索大概念的構(gòu)建策略,設(shè)置“追溯生物的共同祖先”“追尋生物的進(jìn)化歷程”“追覓生物進(jìn)化的原因”三個(gè)教學(xué)任務(wù),通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境和感知概念、規(guī)劃活動(dòng)和構(gòu)建概念、分享交流和深化概念的教學(xué)流程幫助學(xué)生探求生命起源的奧秘,構(gòu)建“地球上現(xiàn)存的生物來(lái)自共同祖先,是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果”大概念,加深學(xué)生對(duì)進(jìn)化觀的理解,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其核心素養(yǎng)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:初中生物學(xué);大概念教學(xué);單元教學(xué);生命起源進(jìn)化
文章編號(hào):1003-7586(2024)06-0075-04 中圖分類(lèi)號(hào):G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《義教課標(biāo)》)明確提出教學(xué)內(nèi)容聚焦大概念,課堂教學(xué)內(nèi)容和活動(dòng)要圍繞大概念進(jìn)行組織,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建概念,加強(qiáng)概念間的聯(lián)系,建立起次級(jí)概念—重要概念—大概念的概念體系,形成基本的生命觀念。概念構(gòu)建的過(guò)程不是一蹴而就的,而是一個(gè)從感性到理性,從具體到抽象的過(guò)程,需要由淺入深,由小到大,從次位概念到中位概念再到大概念逐步推進(jìn),逐級(jí)概括。本文以“生命的起源和進(jìn)化”為例踐行《義教課標(biāo)》理念,探索聚焦大概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施策略。
1 分析大概念,構(gòu)建概念圖
本單元聚焦大概念“地球上現(xiàn)存的生物來(lái)自共同祖先,生物多樣性是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果”,此大概念的構(gòu)建有助于學(xué)生逐步形成生物進(jìn)化和適應(yīng)觀,理解生命的起源和進(jìn)化,并能解釋生物多樣性形成的原因。此大概念的構(gòu)建離不開(kāi)兩個(gè)重要概念“地球上現(xiàn)存的生物具有共同祖先”和“多種多樣的生物是經(jīng)過(guò)自然選擇長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果”的支撐?!暗厍蛏犀F(xiàn)存的生物具有共同祖先”回應(yīng)了生命起源的問(wèn)題,即回答了“現(xiàn)存生物是從哪來(lái)的”?!岸喾N多樣的生物是經(jīng)過(guò)自然選擇長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果”回應(yīng)了生物進(jìn)化的問(wèn)題,即回答了“現(xiàn)存生物怎么來(lái)的”。這兩個(gè)重要概念聯(lián)系密切、不可分割,都是理解生物進(jìn)化理論的關(guān)鍵概念。
概念一的形成需要基于多種證據(jù),比如從化石、同源器官、分子生物學(xué)等證據(jù)進(jìn)行合理地推測(cè),并可為后續(xù)的探究進(jìn)化機(jī)制奠定基礎(chǔ);概念二從宏觀上對(duì)生物進(jìn)化的機(jī)制進(jìn)行更深入的闡釋?zhuān)忉屃松镞M(jìn)化是在遺傳變異和環(huán)境因素的共同作用下形成的,即達(dá)爾文的自然選擇理論。本單元概念圖具體如圖1所示:
2 解構(gòu)大概念,明確構(gòu)建策略
大概念需要學(xué)生經(jīng)過(guò)深入理解后,自主分級(jí)構(gòu)建。只有建立起大概念的一系列的子概念才能真正理解大概念的內(nèi)涵,而這一過(guò)程需要以豐富的生物學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ),為概念的形成提供支撐,要求學(xué)生從創(chuàng)設(shè)情境中獲取事實(shí)和證據(jù),提煉相應(yīng)的問(wèn)題并思考得出結(jié)論,進(jìn)而生成概念。結(jié)合上述觀點(diǎn),教師在進(jìn)行“生命的起源和進(jìn)化”部分的教學(xué)內(nèi)容時(shí),可以按照大概念-重要概念-次級(jí)概念逐級(jí)解構(gòu)并向下細(xì)化,并逆推出構(gòu)建此概念體系需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)的單元情境問(wèn)題串。而學(xué)生則可以依據(jù)單元情境問(wèn)題串,按照次級(jí)概念-重要概念-大概念的正向構(gòu)建路徑螺旋向上,逐步形成大概念。教學(xué)的雙向路徑具體如圖2所示:
3 明確大概念,制定學(xué)習(xí)目標(biāo)
3.1 前概念分析
生物學(xué)概念的構(gòu)建需要建立在學(xué)生已知前概念的基礎(chǔ)上,這些前概念來(lái)源于之前的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)等途徑。關(guān)于生命的起源和進(jìn)化的問(wèn)題,學(xué)生通過(guò)之前的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道了地球上存在多種多樣的生物,除病毒外這些生物都由細(xì)胞構(gòu)成,它們通過(guò)生殖和發(fā)育,遺傳和變異不斷延續(xù)和從而幫助學(xué)生理解生命的起源和進(jìn)化問(wèn)題。但是學(xué)生對(duì)于生命起源和進(jìn)化過(guò)程及其機(jī)制的認(rèn)識(shí)非常模糊,依然存在著一些錯(cuò)誤的概念,認(rèn)為生命的起源不是自然過(guò)程而是與神秘力量有關(guān);或認(rèn)為生物進(jìn)化則是鍛煉的結(jié)果,只有最強(qiáng)壯或最聰明的個(gè)體才能生存下來(lái)。因此學(xué)生對(duì)于生命起源和進(jìn)化的理解還需要進(jìn)一步拓展和深化。
3.2 教學(xué)目標(biāo)
(1)通過(guò)觀看和分析關(guān)于生命起源和進(jìn)化的科學(xué)史等材料,收集生命起源和進(jìn)化的相關(guān)證據(jù),運(yùn)用分析、歸納、比較等科學(xué)思維方法,推測(cè)生命起源和進(jìn)化的過(guò)程,形成生物起源于原始海洋并不斷進(jìn)化的生物學(xué)觀點(diǎn)。
(2)通過(guò)對(duì)不同年代化石的縱向比較和現(xiàn)存生物種類(lèi)的橫向比較,推測(cè)并概括生物的進(jìn)化歷程并構(gòu)建生物進(jìn)化樹(shù)的模型,認(rèn)同生物進(jìn)化的趨勢(shì),形成生物具有共同祖先的觀點(diǎn)。
(3)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和生物進(jìn)化的實(shí)例,能夠分析生物進(jìn)化的原因并構(gòu)建自然選擇學(xué)說(shuō)的概念模型,能夠利用自然選擇學(xué)說(shuō)解釋生物進(jìn)化現(xiàn)象(包括人類(lèi)起源和進(jìn)化),形成多種多樣的生物是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然選擇的觀念。
4 構(gòu)建大概念,規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑
生物學(xué)事實(shí)是構(gòu)建概念的基礎(chǔ),這些事實(shí)可以來(lái)源于學(xué)生的日常生活經(jīng)驗(yàn),也可以通過(guò)學(xué)科實(shí)踐或者是相關(guān)資料獲得。這就要求教師創(chuàng)設(shè)情境,提出問(wèn)題,設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),獲得事實(shí),最終解決問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中運(yùn)用科學(xué)思維完成概念的構(gòu)建,從而發(fā)展核心素養(yǎng)。本單元的教學(xué)設(shè)計(jì)具體如圖3所示:
4.1 任務(wù)一:追溯生物的共同祖先
4.1.1 創(chuàng)設(shè)情境,感知概念
教師播放40億年前原始生命“盧卡”自述在原始地球環(huán)境誕生的視頻。提出問(wèn)題:“我”是怎么誕生的?
4.1.2 規(guī)劃活動(dòng),構(gòu)建概念
活動(dòng)一:辯論觀點(diǎn),初構(gòu)概念。
學(xué)生小組課前收集有關(guān)生命起源的各種假說(shuō)。每個(gè)小組選取一個(gè)觀點(diǎn)在課上進(jìn)行分享,簡(jiǎn)述選取此觀點(diǎn)的理由,其他小組可以提供證據(jù)并進(jìn)行合理的質(zhì)疑。通過(guò)小組討論和教師點(diǎn)撥,學(xué)生對(duì)于各種假說(shuō)的內(nèi)容及疑點(diǎn)有了清晰的認(rèn)識(shí)。其中化學(xué)起源說(shuō)是被廣大學(xué)者普遍接受的一種觀點(diǎn)。
活動(dòng)二:尋找證據(jù),細(xì)化概念。
學(xué)生閱讀有關(guān)原始地球環(huán)境的資料,分析原始地球的物質(zhì)和能量條件,猜想這些物質(zhì)在能量的作用下會(huì)發(fā)生什么?學(xué)生根據(jù)教師提供的米勒模擬實(shí)驗(yàn)以及生命起源的第二個(gè)階段和第三個(gè)階段的資料,分析資料并尋找化學(xué)起源學(xué)說(shuō)的證據(jù)。
活動(dòng)三:繪起源圖,形成概念。
根據(jù)得到的證據(jù)事實(shí),學(xué)生歸納概括并推測(cè)出生命起源化學(xué)演化的大致過(guò)程:無(wú)機(jī)小分子—有機(jī)小分子—有機(jī)大分子—多分子體系—原始生命,并完成生命起源化學(xué)演化過(guò)程的示意圖,構(gòu)建原始生命最有可能起源于原始海洋這一次位概念。同時(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生討論化學(xué)起源學(xué)說(shuō)的不足:從多分子體系到原始生命的演化過(guò)程并沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,只是科學(xué)家做的推測(cè),因此要使用批判性思維對(duì)既有的觀點(diǎn)進(jìn)行批判審視。
4.1.3 表達(dá)交流,深化概念
學(xué)生歸納總結(jié)本課時(shí)知識(shí)內(nèi)容,構(gòu)建概念圖并與同學(xué)分享交流,并討論“天下萬(wàn)物生于有,有生于無(wú)”的理念與現(xiàn)代生物學(xué)中生命起源的觀點(diǎn)是否吻合。
4.2任務(wù)二:追尋生物的進(jìn)化歷程
4.2.1 創(chuàng)設(shè)情境,感知概念
播放原始生命“盧卡”的自述視頻,自生命起源后,開(kāi)始了至少35億年的漫長(zhǎng)進(jìn)化歷程,形成了地球上多姿多彩生物世界。提出問(wèn)題:“我”經(jīng)歷了怎樣的進(jìn)化歷程?
4.2.2 規(guī)劃活動(dòng),構(gòu)建概念
活動(dòng)四:縱向比較,初構(gòu)概念。
學(xué)生觀看鄭氏始孔子鳥(niǎo)的化石圖片,并將爬行動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行對(duì)比,認(rèn)識(shí)到鳥(niǎo)類(lèi)可能是由爬行動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)。接著教師提供不同地層的化石模式圖,學(xué)生分析出化石在地層中是按照一定順序出現(xiàn)的,越古老地層中出現(xiàn)的化石所代表的生物越簡(jiǎn)單。學(xué)生進(jìn)一步通過(guò)比較化石在地層出現(xiàn)的順序驗(yàn)證了爬行動(dòng)物可能進(jìn)化為鳥(niǎo)類(lèi),形成化石記錄是生物進(jìn)化的直接證據(jù)的認(rèn)識(shí)。
活動(dòng)五:橫向?qū)Ρ龋?xì)化概念。
教師提供不同生物細(xì)胞色素c的氨基酸數(shù)目以及馬的前肢、鷹的翅膀、蝙蝠的前肢等關(guān)于生物進(jìn)化的其他證據(jù),引導(dǎo)學(xué)生橫向比較這些證據(jù),歸納總結(jié)出哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)有共同的祖先,形成不同生物之間存在一定的親緣關(guān)系的觀念。
活動(dòng)六:構(gòu)建模型,構(gòu)建概念。
學(xué)生回顧先前學(xué)習(xí)內(nèi)容,對(duì)比現(xiàn)存動(dòng)物和植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能特征并完成表格。根據(jù)不同生物特征的異同,學(xué)生小組合作完成生物進(jìn)化樹(shù)的貼圖,用文字表述生物進(jìn)化歷程并構(gòu)建概念模型,歸納總結(jié)生物進(jìn)化的總體趨勢(shì):簡(jiǎn)單—復(fù)雜,水生—陸生,形成地球上現(xiàn)存的生物有共同祖先的認(rèn)識(shí)。
4.2.3 表達(dá)交流,深化概念
學(xué)生歸納總結(jié)本課時(shí)知識(shí)內(nèi)容,構(gòu)建概念圖并與同學(xué)分享交流。討論:在現(xiàn)存的生物中,有許多簡(jiǎn)單低等的生物并沒(méi)有在進(jìn)化過(guò)程中滅絕,而且分布還非常廣泛,為什么?
4.3 任務(wù)三:追求生物進(jìn)化的原因
4.3.1 創(chuàng)設(shè)情境,感知概念
教師播放從地球誕生到原始生命“盧卡”的形成,再到現(xiàn)存生物,歷經(jīng)46億年進(jìn)化歷程中的大事件的視頻。提出問(wèn)題:為什么有些生物滅絕了,有些生物存活至今?
4.3.2 規(guī)劃活動(dòng),建構(gòu)概念
活動(dòng)七:模擬實(shí)驗(yàn),初構(gòu)概念。
學(xué)生閱讀資料:“太平洋中部有一個(gè)大群島,是由八個(gè)小島組成,每個(gè)島上生活著同一種是尖喙鳥(niǎo),它們以堅(jiān)果為食。由于食物充足,空間充裕,尖喙鳥(niǎo)繁殖速度非常快,并且在后代中出現(xiàn)了一些鈍喙鳥(niǎo)和彎喙鳥(niǎo)。隨著鳥(niǎo)種群數(shù)量的增加,島上的食物和空間資源變得越來(lái)越少,最終哪種鳥(niǎo)能存活下去?”學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn):每組分別選取學(xué)生扮演三種鳥(niǎo)類(lèi)并啄取食物。游戲共進(jìn)行三輪,如圖4所示,游戲結(jié)束后學(xué)生討論問(wèn)題:島上的鳥(niǎo)為什么會(huì)進(jìn)化?概述島上的鳥(niǎo)的進(jìn)化過(guò)程。
活動(dòng)八:探究起源,細(xì)化概念。
學(xué)生閱讀關(guān)于人類(lèi)起源和進(jìn)化的相關(guān)資料并討論:現(xiàn)代類(lèi)人猿和人類(lèi)的異同點(diǎn)是什么?現(xiàn)代類(lèi)人猿和人類(lèi)的共同祖先是誰(shuí)?用自己的語(yǔ)言解釋從猿到人進(jìn)化的原因并完成學(xué)案(見(jiàn)圖5)。
活動(dòng)九:概念模型,建構(gòu)概念。
學(xué)生根據(jù)模擬游戲體驗(yàn)的結(jié)果以及從猿到人的進(jìn)化過(guò)程,分析生物進(jìn)化的原因,概括自然選擇學(xué)說(shuō)的內(nèi)容,完成自然選擇概念模型的構(gòu)建,認(rèn)識(shí)到現(xiàn)存生物是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果。
4.3.3 表達(dá)交流,深化概念
學(xué)生歸納總結(jié)本課時(shí)知識(shí)內(nèi)容,構(gòu)建概念圖并與同學(xué)分享交流。討論:長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸是如何形成的?
5 評(píng)價(jià)大概念,設(shè)計(jì)單元作業(yè)
5.1 構(gòu)建單元概念圖
學(xué)生根據(jù)原始生命、現(xiàn)存生物、證據(jù)、自然選擇和進(jìn)化趨勢(shì)等關(guān)鍵詞,以大概念“地球上現(xiàn)存的生物來(lái)自共同祖先,生物多樣性是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果”為核心,將孤立的小概念按照一定的邏輯彼此關(guān)聯(lián),綜合構(gòu)建本單元的整體概念系統(tǒng),考查學(xué)生對(duì)于大概念的理解情況,以及構(gòu)建大概念的目標(biāo)是否達(dá)成。
5.2 遷移拓展
學(xué)生閱讀材料并回答問(wèn)題:1928年,英國(guó)科學(xué)家弗萊明(A.Fleming)在研究細(xì)菌時(shí)發(fā)現(xiàn)了青霉素。在第二次世界大戰(zhàn)中,青霉素作為治療細(xì)菌感染的藥物,拯救了成千上萬(wàn)的傷病員的生命,這極大地推動(dòng)了抗生素的研究。但隨著抗生素的應(yīng)用越來(lái)越廣,人們發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌產(chǎn)生了耐藥性,變成了超級(jí)細(xì)菌。超級(jí)細(xì)菌形成的原因是什么?這給我們帶來(lái)了什么啟示?考查學(xué)生能否科學(xué)對(duì)知識(shí)進(jìn)行遷移并應(yīng)用解決新情境中的問(wèn)題。