基于大单元教学的高中生物学教学设计研究

随着新一轮课程改革的深入推进，大单元教学理念逐渐成为基础教育阶段教学改革的重要方向。大单元教学强调以学科核心概念为统领，整合相关知识和技能，构建系统化的学习单元，促进学生形成完整的知识网络和学科思维。在高中生物学教学中，DNA 结构作为遗传学的核心内容，不仅是理解遗传信息传递和表达的基础，也是培养学生生命观念、科学思维的重要载体。本文以”DNA的结构”为例，探讨如何基于大单元教学理念，重新组织教学内容，设计教学活动，以期提高教学效果，促进学生核心素养的发展。

一、大单元教学理念与生物学教学

大单元教学是指以学科核心素养为导向，围绕某一主题或大概念，将相关知识和技能进行系统整合，形成具有内在逻辑联系的教学单元。与传统单课时教学相比，大单元教学具有以下特点：一是强调知识的系统性和连贯性，二是注重学生核心素养的全面发展，三是突出真实情境下的问题解决能力培养。

在高中生物学教学中实施大单元教学具有重要意义。首先，生物学知识本身具有系统性和层次性，大单元教学能够更好地体现这种特性。其次，生物学核心素养的培养需要学生在真实情境中运用多方面的知识和技能，这正与大单元教学的理念相契合。最后，大单元教学能够帮助学生建立知识之间的联系，形成系统的认知结构，促进深度学习的发生。

DNA 结构作为遗传学的核心内容，与前后知识联系紧密。向前联系细胞的分子组成，向后连接 DNA 复制、基因表达等过程。采用大单元教学，可以将这些内容有机整合，帮助学生构建完整的知识体系，理解 DNA 结构与其功能的关系，形成结构与功能相适应的生命观念。

二、”DNA 的结构”大单元教学设计

1. 单元内容分析

本单元以”遗传的分子基础”为主题，整合”DNA 是主要的遗传物质”、”DNA 的结构”、”DNA 的复制”和”基因通常是有遗传效应的DNA 片段”四个小节内容。其中”DNA 的结构”处于承上启下的关键位置，既是理解DNA作为遗传物质的基础，也是学习DNA 复制和基因表达的必备知识。

从课程标准来看，本单元对应”遗传的分子基础”这一大概念，要求学生能够”概述 DNA 分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息”。这一概念的建立需要学生理解DNA 的结构特点及其与功能的关系。

2. 教学目标设计

基于大单元教学理念和核心素养要求，设计以下三维教学目标：

知识目标：概述DNA 分子的化学组成和空间结构特点；阐明碱基互补配对原则及其意义；理解DNA 结构与其功能的适应性关系。

能力目标：通过构建DNA 模型，发展模型与建模的科学思维；通过分析科学史资料，培养证据推理和科学探究能力；通过解决实际问题，提高知识迁移应用能力。

情感态度与价值观目标：感悟科学家在 DNA 结构发现过程中的科学精神；体会科学技术的应用价值；培养爱国情怀和社会责任感。

3. 教学流程设计

本单元设计为5 个课时，采用”总- 分- 总”的结构。第一课时为单元导入，整体感知遗传的分子基础；第二、三课时重点学习DNA 的结构；第四课时学习DNA 的复制；第五课时为单元总结和应用。其中”DNA 的结构”部分的教学流程如下：

第一环节：情境导入。以”烈士寻亲”这一社会热点为情境，提出DNA 鉴定技术的原理问题，激发学习兴趣，培养社会责任感。

第二环节：模型构建。通过科学史资料引导学生逐步构建 DNA 结构模型，包括基本单位、单链、平面结构和立体结构四个层次。

第三环节：结构分析。在模型基础上分析DNA 结构的特点，理解其稳定性、多样性和特异性。

第四环节：功能联系。探讨 DNA 结构与其遗传功能的关系，为后续学习DNA 复制和基因表达奠定基础。

第五环节：应用拓展。回到导入情境，讨论 DNA 鉴定技术的原理和应用，实现知识的迁移应用。

三、教学实施与反思

1. 教学实施过程

在教学实施过程中，特别注重以下几个方面：

科学史的运用。通过呈现 DNA 结构发现的科学史资料，如米歇尔的核素发现、富兰克林的 X 射线衍射图谱、查哥夫的碱基比例研究等，引导学生像科学家一样思考和探索，体验科学发现的过程。

模型构建活动。提供分子模型组件，让学生动手构建脱氧核苷酸、单链DNA、双链 DNA 等模型，在操作中理解 DNA 的化学组成和空间结构。通过模型修正和完善，培养学生的模型与建模能力。

问题链设计。围绕 DNA 结构的关键特征设计问题链，如”DNA 的基本单位是什么？””这些单位如何连接成长链？””两条链如何形成稳定的结构？”等，引导学生逐步深入思考。

跨学科联系。结合化学知识解释磷酸二酯键的形成，利用物理学原理解读X 射线衍射图谱，体现学科交叉在科学研究中的重要性。

2. 教学效果反思

通过教学观察和学生反馈，本教学设计取得了以下成效：

学生的学习兴趣和参与度明显提高。科学史情境和模型构建活动激发了学生的探究欲望，课堂讨论热烈，互动积极。

学生对 DNA 结构的理解更加深入。通过逐步构建模型，学生能够清晰地描述 DNA 的化学组成和空间结构特征，理解碱基互补配对原则的意义。科学思维和社会责任意识得到发展。学生在分析科学史和讨论 DNA 鉴定技术应用的过程中，科学思维和社会责任感得到培养。

同时，教学中也发现一些需要改进的地方：部分学生在空间想象和模型构建方面存在困难，需要提供更多支架和支持。科学史资料的呈现方式可以更加多样化，如增加视频、动画等多媒体资源。评价方式可以更加多元，除了传统的纸笔测试，还可以增加模型展示、小组汇报等表现性评价。

四、结论与建议

1. 研究结论

本研究以”DNA 的结构”为例，探索了大单元教学在高中生物学中的实践路径，得出以下结论：大单元教学能够有效整合相关生物学知识，帮助学生构建系统的认知结构。通过将 DNA 结构置于”遗传的分子基础”这一大单元中，学生能够更好地理解其在遗传信息传递和表达中的作用。

科学史情境和模型构建活动是开展大单元教学的有效策略。科学史提供了真实的研究情境，模型构建促进了学生的深度参与，两者结合有助于核心素养的培养。

大单元教学需要设计连贯的问题链和多样化的评价方式。问题链引导学生逐步深入思考，多元化评价全面考察学生的学习成效。

2. 教学建议

基于研究结论，提出以下教学建议：

教师应深入分析教材内容，合理规划大单元主题和课时安排，确保知识的内在逻辑性和连贯性。注重真实情境的创设，将科学史、社会热点等融入教学，激发学习兴趣，培养社会责任意识。加强学生活动设计，通过模型构建、实验探究、问题讨论等活动，促进学生的主动学习和深度思考。采用多元评价方式，关注学生在知识理解、思维发展、态度形成等方面的进步，全面评价学习效果。

注 ： 本文系永安市基础教戒果，课题名称 ： 核心素养导向下育科学研究 2023 年度立项课题研究高中生物大单元教学实践与研究，课题立项编号 ：YAKT2023111。