應用“五構概念”教學法整體設計“適應是自然選擇的結果”的方法探微

鄒學欣

摘 要：在聚焦重要概念的單元整體教學研究背景下，以“適應是自然選擇的結果”為例，嘗試使用“五構概念”教學法進行教學設計，在有效構建概念的同時落實生物學學科核心素養的發展。

關鍵詞：單元整體設計;“五構概念”教學;自然選擇

聚焦重要概念的整體教學設計是高中生物學教學中落實學科核心素養的重要途徑。在單元整體教學中，教師需將單元分解成若干次位概念的課時進行教學。“五構概念”教學法，即通過解構概念形成圖式、創設情境初構概念、活動論證重構概念、整合建模架構概念和遷移拓展創構概念，幫助教師理清教學目標、重組整合教學內容，開展概念的深度學習課堂，從而使學生整體、深入地掌握概念和規律之間的內在聯系，提高解決問題的能力，落實學科核心素養。文章以“適應是自然選擇的結果”為例，聚焦重要概念，結合“五構概念”法，進行單元、課時教學設計。

一、 解構單元概念體系，設計單元學習圖譜

（一）關注重要概念，梳理單元整體概念體系

本單元屬于必修2“遺傳與進化”模塊。在遺傳與變異知識學習的基礎上，學生深入了解適應與進化的證據，學習現代生物進化理論，認同生物的多樣性和統一性，形成進化與適應觀，也為選擇性必修2“穩態與環境”模塊學習種群、群落和生態系統做好準備。本單元的重要概念“適應是自然選擇的結果”，是在“種群中生物的變異性”等5個次位概念基礎上形成，與“豐富多樣的現存物種來自共同祖先”這一重要概念共同支撐了大概念“生物的多樣性和適應性是進化的結果”。梳理各概念之間的關系，如圖1所示。

（二）指向學科核心素養，確定單元學習目標

（1）通過對適應性形成、生物進化理論和物種產生機制的探究，能用進化與適應觀認識到生物的統一性、多樣性和復雜性，形成科學的自然觀、世界觀。

（2）通過活動模擬與演繹推理，認同種群中普遍存在的變異是適應與進化的前提、自然選擇使有利變異積累讓生物更好地適應環境的觀點，說明適應的形成。

（3）通過運用數學方法計算種群中基因頻率的改變，說出自然選擇的影響和進化的本質，并樹立用數學方法解決生物學問題的科學探究意識。

（4）運用分析與比較、模型與建模的科學思維，構建闡釋現代生物進化理論的主要內容和物種形成的基本途徑。

（5）通過對“藥物濫用”“生物新品種誕生”等現象的討論，學會運用生物學知識和方法關注社會議題、做出合理判斷，解決生活生產中的實際問題，形成科學用藥的健康生活習慣、環境保護的生態意識和保護生物多樣性的公民意識。

（三）圍繞“情境—任務—活動—評價”主線，設計單元學習圖譜

以“情境—任務—活動—評價”為主線開展教學活動，是學生進行深度學習和發展學科核心素養的有效途徑。具體課時分安排與學習路徑如圖2所示。

二、 “初構”“重構”“架構”和“創構”概念，實施課時教學

以“適應是自然選擇的結果”課時教學為例，教學過程具體如下。

（一）創境生疑，初構概念

創設真實情境：樺尺蠖是農業中常見的森林害蟲，常以樺樹葉為食。樺尺蠖的體色各有差異，大致可分為灰白色和暗黑色兩種表型，翅上斑紋也有區別。學生辨析研究對象范圍，學習種群的概念，并結合已有的遺傳變異知識做出“樺尺蠖種群中各體色出現概率大致相同”的判斷。教師補充呈現事實資料：19世紀中葉前，曼徹斯特的人們見到的這種蛾大多數是灰白體色，種群中占比達90%以上;20世紀初，樺尺蠖體色“黑化”，該地區黑蛾所占的比例激增至接近100%。

核心問題：“為什么樺尺蠖在種群中體色比值有差異？工業革命前后，種群中體色比例為什么會發生反轉？”

設計意圖：學生基于原有知識與能力進行預判的結果與事實不符，形成思維沖突，暴露迷思概念，引發好奇心和求知欲。伴隨問題的提出，學生明確學習目標，快速融入情境為探究做好準備。

（二）活動探究，重構概念

問題：環境的不同，是使樺尺蠖種群中體色比例不同的原因嗎？

模擬活動：用深/淺色方塊紙模擬樺尺蠖，用淺或深色背景紙模擬環境，5人學習小組在60s內數出背景紙上的深、淺方塊紙數目并記錄。

小組合作學習，進行討論分析：①活動模擬的是什么過程？結果意味著什么？②不同環境中優勢性狀一樣嗎？這說明了什么？③環境是否直接決定了哪種性狀是優勢性狀？④環境中還有哪些因素會影響樺尺蠖的存活率？請舉例說明。

設計意圖：學生通過參與模擬活動，親身體驗生物間的生存斗爭，產生直觀的情緒體驗，用自己模擬的結果有力支撐“優勢性狀個體在特定環境中有生存和繁殖優勢”概念的形成。以模擬活動結果為材料，在層層遞進的問題分析中，辨思環境與生物關系的復雜影響，糾正迷思概念，認同“生存繁殖優勢的形成是自然選擇在特定環境中作用的結果”，逐步完善構建出新概念。

追問：“幸存的樺尺蠖后代容易被捕食嗎？從統計學的角度分析，幸存樺尺蠖后代種群中體色會有什么規律？”引發學生深入思考做出假設，并嘗試設計實驗探究。

情境支架：20世紀50年代，科學家將暗黑色樺尺蠖和灰白色樺尺蠖分別標記后放養在不同地區，經一段時間后將釋放的蛾盡量收回，統計其數目，結果如表1所示。

活動：學生分析實驗數據，計算比較優勢性狀在釋放種群與回收種群中的占比變化，尋找規律，修正假設得出結論。

設計意圖：教師提供科學史實驗資料，為學生搭建起科學探究的思維臺階。學生通過假設推理、設計實驗，透過數據發現規律，認識到“世代的自然選擇使優勢變異保存并積累”，從而理解“自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境”，在演繹歸納中達成“適應”概念的構建。

（三）整合建模，架構概念

活動：學習小組討論梳理新學習的各概念之間的聯系，在學案上完成概念圖。結合“適應的形成”過程解釋“樺尺蠖種群中體色比值有差異”的現象，小組代表發言，組間互評。