大概念理念下初中生物學概念進階體系建構及教學應用

謝敏英

摘 要 在大概念理念的指引下，建立初中生物學概念進階體系，并以“生態系統中的能量流動和物質循環”具體課時為例，嘗試構建基于初中生物學概念體系的教學設計路徑。

關鍵詞 大概念 概念進階體系 能量流動 物質循環

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》 （以下簡稱《課程標準》）提出“內容聚焦大概念”這一課程理念，這是我國首次將大概念這一理念引入義務教育課程設置。理解和運用大概念，圍繞大概念整合教學內容，建立各生物學概念間的關系，解決實際問題，既體現出核心素養的本質要求，也是指向核心素養的教學。目前，圍繞大概念的教學研究，主要側重于大概念理念下的單元教學探討，較少研究生物學大概念與具體概念間的關聯路徑。下面將探討大概念的內涵及價值，構建初中生物學的概念進階體系，并結合具體教學課例，說明基于概念進階體系的教學設計路徑。

1 大概念的內涵及教學價值

1.1 大概念的內涵

《課程標準》中并沒有對大概念的內涵進行深入解讀。目前，學界對大概念的界定也有著多元表述，如埃里克森等人認為大概念是一種抽象概括，是基于事實基礎上抽象出來的深層次的、可遷移的概念；而哈倫認為，科學大概念除了包含科學的本質，還應包含科學態度和觀點，并支持科學與其他學科相關聯。這些代表性觀點啟示我們，大概念可以通過聯結、組織許多事實信息或“小概念”作為有意義的概念工具，滲透學科思想，應用于學科或學科之外的新情境中。

因此，大概念從學科地位上，具有核心性；從性質特征上，具有抽象性、結構性；從功能價值上，具有學習可遷移性，并有助于學生形成學科觀念甚至是更上位的哲學觀念。

1.2 大概念的教學價值

基于大概念豐富的教育內涵，其在初中生物學教學中具有如下價值：① 它能提高初中生物學教學的整體性，有助于推動教師以大概念為綱，思考、統整教學核心問題、方法及情境資源；② 它能引導教師針對性地聚焦核心概念習得過程中學生的前概念，如似是而非的日常概念或與科學概念相抵觸的錯誤概念，從而建立正確的科學概念，推動對大概念認識的迭代升級；③ 大概念在促使知識結構化的同時，也滲透著認識事物或解決問題的思想和方法，所以大概念提醒教育者在開展教學活動的過程中，需要關注學生生活實踐的需要，體現知行合一。

2 大概念理念引領下的初中生物學概念進階體系

概念具有層次性。一般而言，概念越大，統領性越強，其抽象概括程度和對學生的思維要求就越高。在教學過程中，教師需借助具體情境，從生物學事實、現象入手，幫助學生逐步理解小概念、建構更高層次的概念，形成知識體系。因此，厘清不同層次概念間的關系，將有利于引導學生實現概念進階。基于此，根據《課程標準》內容要求，從初中生物學教學的角度，構建出大概念引領下的學科概念進階體系（表1）。

從表中可以看出：① 初中生物學概念進階體系包含次位概念、重要概念、學科大概念、跨學科大概念等四個層級從低到高的概念類型，概念層級越高，適用范圍越廣、可遷移性越強；② 不同層級概念的內容類型側重不同。次位概念、重要概念以“生物學知識”為主要內容，如生物學事實、案例、原理、規律等；而學科大概念和跨學科大概念在闡述“生物學知識”的過程中，還滲透著生物學或跨學科的觀念、方法等內容；③ 生物學概念可以有多種表現方式，如概念（遺傳、變異）、原理（光合作用、呼吸作用原理）、觀念（結構功能觀）和理論（達爾文生物進化論）等。

3 基于概念進階體系的教學設計路徑

教師需要以初中生物學概念進階體系為基礎，確定本單元涉及的學科大概念，構建單元概念進階路徑；接著，根據教學內容及要求，梳理、分解出具體課時的重要概念和次位概念，以此確定課時進階目標和活動內容；最后結合教學情境資源的挖掘和分析，在次位概念或重要概念的教學過程中滲透學科大概念和跨學科大概念等。下面以“生態系統的能量流動和物質循環”為例，進行詳細說明。

3.1 厘清單元概念進階路徑

“生態系統的能量流動和物質循環”屬于“生物與環境是統一體”單元內的一節內容。根據《課程標準》要求，本單元需要通過“生態系統組成”“食物鏈和食物網”“生態系統的功能”“生態系統具有自我調節能力”等次位概念的教學，促進學生深度理解“生態系統作為有機統一整體，進行著物質循環和能量流動”和“生態系統的自我調節能力有一定限度，保護生物圈就是保護生態平衡”這兩個重要概念的內涵，進而幫助學生建立“生物與環境相互依賴、相互影響，形成多種多樣的生態系統”這一學科大概念。在教學過程中，教師還可以通過真實情境問題，進一步滲透“物質與能量”“系統與模型”等跨學科共通概念，引導學生以動態、綜合的視角理解生態平衡，并進一步熟練掌握演繹、歸納、綜合、比較等科學思維方法（圖1）。

3.2 確定課時進階起點、目標和活動內容

3.2.1 進階起點

學習本節內容之前，學生已經掌握光合作用、呼吸作用、生態系統的組成與功能、食物鏈和食物網等相關次位概念，為本節課的概念學習奠定了必要的知識基礎。

3.2.2 進階目標

本課時學生需理解“生態系統中的物質和能量通過食物鏈在生物之間傳遞”這一次位概念。具體如下：

① 通過分析桑、蠶、魚的能量獲得和去向，構建能量流動概念模型，理解能量流動的特點；

② 借助模型探討桑基魚塘碳循環過程，進一步完善、理解生態系統中的碳循環，以此闡述維持碳平衡的措施；

③ 基于桑基魚塘能量流動和碳循環模型的比較，分析能量流動和物質（碳）循環的區別與聯系；

④ 通過運用所學知識解釋桑基魚塘設計合理性，并為金壇某村設計魚米之鄉規劃圖，使學生逐步形成運用生物學概念或原理解決實際問題的能力，實現知識的遷移應用。

3.2.3 活動內容

基于真實情境的問題分析解決活動是初中學生習得生物學概念的重要途徑。因此，教師選擇桑基魚塘作為貫徹始終的具體情境，充分利用學生已有概念知識開展層層深入的教學活動，幫助學生達成以上進階目標。活動過程中，教師通過組織學生進行基于模型建構的問題分析以獲得反饋，進而引導學生討論、辨析、運用，最終促進學生建立正確的科學概念。

“生態系統的能量流動和物質循環”教學流程如圖2所示。

3.3 大概念的滲透與培養

相較于次位概念和重要概念，大概念（包括學科大概念、跨學科大概念）具有抽象性，教師難以在一節課內獲得反饋，因此其培養不是一蹴而就的過程。但由于大概念的重要教育意義，教師需要在課堂教學中以更上位的視角，在具體學科知識中持續滲透與培養大概念，以促進學生對大概念的深度理解。結合本單元概念進階路徑與本課時進階目標，確定了與本課時教學相關的大概念及其滲透方式（表2）。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：2.

［2］威金斯，麥克泰格著.賴麗珍，譯.重理解的課程設計［M］. 臺北：心理出版社，2011：6.

［3］哈倫著.韋鈺，譯.科學教育的原則和大概念［M］.北京：科學普及出版社，2011：12.