基于大概念的探究式学习：生物与环境的关系-人教版八年级生物学上册单元教学设计

基于大概念的探究式学习：生物与环境的关系——人教版八年级生物学上册单元教学设计一、教学内容分析

本节课内容隶属于《义务教育生物学课程标准（2022年版）》“生物与环境”主题下的核心大概念，即“生物与环境相互依赖、相互影响”。从知识技能图谱来看，它处于承上启下的枢纽位置：向上，衔接了七年级关于生物体结构、生命活动的基本知识；向下，为理解生态系统的结构、功能以及人与环境的关系奠定基础。核心概念包括生态因子、生物对环境的适应与影响、生态因素的综合作用等，认知要求从识记具体实例，提升至理解原理并能在新情境中进行分析应用。在过程方法层面，课标强调科学探究和理性思维的培养，这要求我们将“提出问题作出假设设计方案分析结果”的探究路径，转化为具体的课堂活动，如设计对照实验探究非生物因素（如光、水）对生物分布的影响，并引导学生基于证据进行逻辑推理和科学解释。其素养价值在于，通过理解生物与环境的复杂关联，渗透系统观、适应观等生物学观念，并引导学生感悟生命的坚韧与智慧，形成尊重自然、保护生态的责任感，实现科学精神与社会责任的融合。

学生已具备一定的生物学基础和生活经验，对“鱼儿离不开水”、“万物生长靠太阳”等朴素生态观有直观感受，这为教学提供了良好的起点。然而，学生普遍存在的认知障碍在于：一是易将“环境”狭义理解为非生物因素，忽视生物因素（种内与种间关系）的重要性；二是对“适应”的理解停留于静态的形态观察，难以从动态、相对的角度理解适应的普遍性与局限性；三是在分析具体生态现象时，难以进行多因素的综合考量与系统分析。为此，在教学过程中，我将设计开放性的前测问题（如：“请列举影响一株小麦生长的所有环境因素并进行分类”），快速诊断学生的前概念水平。同时，通过搭建可视化思维支架（如因素分类图、关系概念图）、提供结构化观察记录表、组织阶梯式的小组讨论，为不同思维层次的学生提供支持。对于基础薄弱的学生，引导其聚焦单一因素的清晰分析；对于学有余力的学生，则挑战其构建多因素相互作用模型，实现差异化引导。二、教学目标

1.知识目标：学生能够精准阐述生态因素（生物与非生物因素）的概念及主要类型，并举例说明；能运用结构与功能相适应的观点，解释生物对环境的适应现象（如保护色、拟态）；辩证分析生物在适应环境的同时也对环境产生着影响，初步构建“生物与环境相互作用”的概念网络。

2.能力目标：学生能够模仿科学探究的一般过程，尝试设计简单的对照实验方案以探究某一非生物因素（如光照强度）对鼠妇（或黄粉虫）分布的影响；具备从图文资料中提取有效信息、识别关键生态因素，并运用归纳与概括的方法得出合理结论的能力。

3.情感态度与价值观目标：学生在观察生物精妙的适应现象时，能由衷赞叹生命的奇妙与顽强，形成热爱生命、敬畏自然的情感；在小组合作探究中，能主动承担责任、乐于分享观点，并尊重不同的观察结果和解释；讨论人类活动对环境的影响时，能初步树立可持续发展的观念和环保责任感。

4.科学思维目标：重点发展学生的系统思维与辩证思维。通过分析具体生态案例，引导学生识别系统中的各要素（生物与非生物成分）及其相互联系，初步建立“系统”的观念；通过探讨“适应是绝对的吗？”、“人类改造环境一定是破坏吗？”等思辨性问题，学会从多角度、动态地看待生物与环境的复杂关系。

5.评价与元认知目标：学生能依据给定的实验设计评价量规，对他人或自己的实验方案进行初步评价，指出优点与不足；能在课堂小结阶段，反思自己在探究活动中的思维路径（如“我是如何从现象中找到关键影响因素的？”），并尝试归纳解决此类问题的一般思路。三、教学重点与难点

教学重点：生态因素的分类及生物对环境的适应与影响。确立依据在于，这是课标“生物与环境”大概念下最核心的知识构件，是理解所有生态学原理（如竞争排斥、生态位、物质循环与能量流动）的认知基石。从学业评价看，该内容是中考考查的高频核心考点，常以情境分析题、实验探究题的形式出现，重在考查学生的概念理解和知识迁移能力，直接体现“生命观念”与“科学思维”两大核心素养的达成水平。

教学难点：生态因素的综合作用分析以及适应现象的辩证理解。难点成因有二：一是学生的思维从单一归因向多因素综合分析过渡存在跨度，容易顾此失彼；二是“适应”概念本身具有相对性和历史性，与学生日常理解的“完美适合”存在认知冲突。例如，学生常困惑“既然仙人掌适应干旱，为何不能生活在雨林？”这需要教师引导学生结合具体环境条件，理解适应是针对特定环境的，是自然选择的结果，而非万能。突破方向在于，提供丰富的、有冲突性的真实案例（如同一物种在不同环境中的形态差异、过度适应导致的困境），组织学生进行深度辨析和建模。四、教学准备清单1.教师准备

1.1媒体与教具：多媒体课件（含高清图片、短视频，如沙漠、草原、热带雨林生态系统，雷鸟换羽、竹节虫拟态等实例）；交互式白板或黑板，用于绘制概念图。

1.2实验与材料：“探究非生物因素对某种动物分布影响”的演示实验器材（如鼠妇或黄粉虫、培养皿、黑纸板、玻璃板、干湿土等）；学生分组实验任务单及评价量规。

1.3文本资料：不同层次的学习任务单（基础版含引导性问题与填空，进阶版含开放探究问题）；课堂巩固练习的分层题卡。2.学生准备

2.1知识准备：复习七年级所学“生物的特征”、“生物圈”相关内容；预习本节教材，尝试用自己的话解释“环境”和“适应”。

2.2物品准备：携带教材、笔记本；以小组为单位，准备观察记录用的笔和纸。3.环境布置

教室桌椅调整为46人小组合作模式，便于讨论与实验观察；预留讲台前方空间用于演示和成果展示。五、教学过程第一、导入环节

1.情境创设：同学们，上课前我们先看一段30秒的短片。（播放快剪视频：从深海热泉的奇异生物，到戈壁滩上的骆驼刺，再到我们校园墙角潮湿处的青苔）大家发现了什么？这些生物生活的“家”真是千差万别啊！我听到有同学说“环境不同”。那么，环境到底是指什么？它又是如何像一位“神秘的设计师”，塑造出形态各异的生命呢？

1.1问题提出：今天，我们就化身“生态侦探”，一起来破解“生物与环境的关系”这个核心谜题。我们的核心驱动问题是：生物如何在与环境“打交道”的过程中生存与发展？

1.2路径明晰：我们将分三步走：第一步，拆解“环境”这个工具箱里都有哪些“工具”（因素）；第二步，揭秘生物如何使用这些“工具”来打造适合自己的“生存装备”（适应）；第三步，换个角度看看，生物的活动又如何反过来改造了“工具箱”（影响）。相信走完这三步，你会对身边的生命有全新的认识。第二、新授环节任务一：【生态因素大搜查——识别环境的“工具箱”】

教师活动：首先，我们聚焦大家熟悉的校园一角——那片小花园。请大家以小组为单位，在2分钟内，尽可能多地列出影响其中一株月季生长的所有环境条件，并尝试将它们分分类。“想一想，阳光、土壤这些算一类吗？旁边的杂草、树上的蚜虫又算哪一类？”我会巡视各组的讨论，适时提问：“温度是看得见摸得着的吗？它属于哪一类？”待学生初步分类后，我将引导全班共同提炼，使用白板绘制双分支图，明确区分非生物因素（光、温度、水、空气、土壤等）和生物因素（同种生物间的种内关系，如争夺阳光；不同种生物间的种间关系，如竞争、捕食、寄生、共生）。并强调：“环境是一个综合体，生物往往同时受到多种因素的共同影响。”

学生活动：进行小组头脑风暴，快速列举并讨论分类依据。代表发言分享本组分类结果及理由。聆听他组观点，对照自己的分类，完善认知。在教师引导下，在笔记本上绘制简单的生态因素分类图。

即时评价标准：1.列举的因素是否全面，能否涵盖生物与非生物两大类。2.分类标准是否清晰、合理，能否正确区分种内与种间关系。3.小组讨论时，成员是否积极参与，能否倾听并回应同伴观点。

形成知识、思维、方法清单：★生态因素概念：指环境中影响生物的生活和分布的因素。▲分类思维：学习对复杂事物进行分类是科学研究的重要方法，分类标准要统一。★非生物因素与生物因素：这是两大基本类别，后者又细分为种内关系和种间关系。▲综合作用观：提醒学生，实际环境中生物受多种因素交织影响，需综合分析，避免单一归因。“比如，月季长不好，可能不只是缺水，还可能是病虫害（生物因素）导致的。”任务二：【探究实践——揭秘“光”如何影响动物的选择】

教师活动：环境的“工具箱”里，光是非常重要的一个。它如何影响动物的行为呢？我们来做个微型探究。（演示或分组进行“光对鼠妇分布的影响”实验）在演示前，我会引导：“我们想知道光会不会影响鼠妇的分布，该怎样设计实验才公平？”引导学生回顾对照实验原则，聚焦“单一变量”（光照）和“控制其他条件相同”（湿度、温度、土壤等）。实验过程中，我会追问：“为什么要用多只鼠妇而不是一只？”“为什么要统计多次取平均值？”引导学生理解重复原则以减少误差。实验后，带领学生分析数据，得出结论。

学生活动：观察教师演示或动手操作。思考并回答关于实验设计的问题，理解对照实验的设计逻辑。认真记录实验数据，尝试用简洁的语言描述现象并归纳结论。

即时评价标准：1.能否理解并说出本实验中的变量与控制条件。2.操作（或观察）是否认真、规范，记录是否实事求是。3.能否根据数据，清晰地表述实验结论（如：“鼠妇喜欢生活在阴暗的环境中”）。

形成知识、思维、方法清单：★科学探究一般步骤：再次强化“提出问题作出假设制定计划实施计划得出结论表达交流”的流程。★对照实验设计原则：特别是控制单一变量和设置对照，这是科学思维的筋骨。▲数据记录与分析：科学结论需建立在客观数据的基础上。“大家看，我们的数据是否支持最初的假设？”★非生物因素（光）对生物分布的具体影响：这是一个应用实例，将抽象概念具体化。任务三：【适应现象探秘——解读生命的“生存智慧”】

教师活动：生物并非被动接受环境，它们拥有惊人的“生存智慧”。（展示系列图片：北极熊的白色皮毛、仙人掌的刺状叶、枯叶蝶的拟态）抛出问题：“这些形态结构上的特点，对它们的生存各有什么好处？这体现了生物与环境之间怎样的关系？”引导学生用“结构与功能相适应”的观点进行分析。进一步提出思辨性问题：“这些适应是完美的、永恒不变的吗？如果环境剧变，比如北极冰盖大量融化，北极熊会怎样？”引发学生对“适应的相对性”的思考。

学生活动：观察图片，结合生活经验和已有知识，分析特定形态结构如何帮助生物在特定环境中生存。参与讨论，尝试用“为了适应…环境，其…结构具有…功能”的句式表达。思考并讨论适应相对性的问题，理解适应是针对特定环境条件的。

即时评价标准：1.能否将具体的形态特征与特定的环境条件建立合理联系。2.分析问题时，能否自觉运用“结构与功能观”。3.能否理解并举例说明“适应是相对的”这一观点。

形成知识、思维、方法清单：★生物对环境的适应：生物在形态、结构、生理和行为上表现出与环境相符的特征，是其长期进化的结果。★结构与功能相适应：这是生物学核心观念之一，是分析适应现象的关键思维工具。▲适应的普遍性与相对性：适应是普遍的，但任何适应都只是对一定条件的适应，不是绝对的、一劳永逸的。“这就是为什么保护生物多样性如此重要，因为每个物种都是适应其独特环境的‘专家’。”任务四：【关系反转——认识生物对环境的影响】

教师活动：关系从来不是单向的。生物在适应环境的同时，也在悄悄改变环境。（展示图片：蚯蚓疏松土壤、森林调节气候、地衣风化岩石、人类活动对环境的正反面影响）提问：“这些例子说明生物对环境产生了什么影响？这些影响都是积极的吗？”引导学生从多角度、辩证地看待生物（尤其是人类）对环境的影响。组织小型辩论：“人类是环境的塑造者还是破坏者？”鼓励学生基于实例发表看法。

学生活动：观察图片和资料，识别生物影响环境的具体方式。参与讨论或小型辩论，列举实例说明生物（包括人类）对环境积极和消极的影响。尝试总结生物与环境是相互作用的统一整体。

即时评价标准：1.能否举出至少一个生物影响环境的实例。2.讨论时，观点是否明确，能否提供依据支撑。3.能否初步形成“相互作用、相互影响”的整体观。

形成知识、思维、方法清单：★生物对环境的影响：生物的生命活动可以改变环境，影响可以是其他生物，也可以是非生物环境。▲辩证思维与责任意识：影响具有两面性，尤其是人类活动。这引导我们反思自身行为，树立可持续发展观。★生物与环境的统一性：适应与影响是同一关系的两个方面，共同体现了生物与环境的相互作用、协同进化。第三、当堂巩固训练

现在，我们来检验一下各位“生态侦探”的修炼成果。请大家根据自身情况，选择相应层级的题卡进行挑战。

基础层（全体必做）：1.判断并改错：“影响小麦生长的非生物因素只有阳光、水和土壤。”2.将下列生物与其适应特征连线（如：海豹皮下脂肪厚，荒漠中的植物根系发达）。

综合层（多数同学挑战）：分析一段资料：“某林区引入一种以害虫A为食的鸟类B，初期害虫数量下降，林木生长好转；但几年后，鸟类B数量大增，开始大量捕食另一种有益的授粉昆虫C，导致果树减产。”请找出其中的生态因素关系（生物因素），并简要分析其变化。

挑战层（学有余力者选做）：尝试设计一个简易方案（写出关键步骤），探究“土壤湿度是否会影响蚯蚓的分布”。并思考：在自然环境中，如何区分是土壤湿度还是其他因素（如温度、有机物含量）主要影响了蚯蚓的分布？

（学生练习时，教师巡视，个别指导。随后聚焦综合层题目进行集中讲评，邀请不同学生分享解题思路。对挑战层的设计方案，展示12份有代表性的，引导全班从变量控制、可行性等角度进行互评。）第四、课堂小结

旅程接近尾声，谁来为我们梳理一下今天的侦探笔记？请大家尝试用一幅简单的概念图或思维导图，呈现“生物与环境”的核心关系。（请一位学生上台绘制或口述，其他学生补充）很好，核心就是“相互作用”：环境通过生态因素影响和选择生物，生物通过适应来应对，同时又通过自身活动影响着环境。在这个过程中，我们不仅学到了知识，更体验了探究的方法，并建立了系统、辩证看待生命世界的视角。

作业布置：1.必做：完善课堂概念图；观察你家或校园中的一种生物（如盆栽、宠物、小区树木），写一份简短的“生态小报告”，描述它受到了哪些环境因素的影响，并展示了哪些适应特征。2.选做：查阅资料，了解“生物防治”在农业中的应用案例，写一篇200字左右的简介，分析其中涉及的生物与环境关系原理。下节课，我们将带着这些思考，走进更宏大的“生态系统”。六、作业设计

基础性作业：完成教材本节后配套的基础练习题；绘制本节核心知识的概念图，要求至少包含“生态因素”、“适应”、“影响”三个核心概念及它们之间的连线与简要说明。

拓展性作业：情境应用——“生态瓶设计师”。设计一个能较长时间维持平衡的微型封闭生态瓶（水族或陆生），列出你想放入的生物和非生物成分，并书面解释你设计的理由（如何考虑生物与环境因素之间的关系）。

探究性/创造性作业：项目式学习——“校园角落生态优化方案”。以小组为单位，选择一个校园中的生态小角落（如花坛、池塘边、墙角），调查其现状，分析其中生物与环境存在的积极或消极关系，提出一项具体的、可操作的优化建议（如引入某种植物改善土壤、设置人工巢箱吸引鸟类控虫等），并制作一份简单的图文报告或海报。七、本节知识清单及拓展

1.★环境：指生物周围所有能影响其生命活动的因素的总和，是一个相对概念（相对于主体生物而言）。

2.★生态因素：分类记忆的基石。非生物因素：光、温、水、空气、土壤等；生物因素：种内关系（合作、竞争等）和种间关系（捕食、竞争、寄生、共生等）。

3.▲生态因素的综合作用：关键思维提醒。任何生物都同时受多种因素影响，但在特定时间、地点，往往有起主导作用的“关键因素”。分析问题时要全面考量，又要抓住主要矛盾。

4.★生物对环境的适应：普遍存在的生命现象。表现为形态、结构、生理、行为等方面与环境相适合。例如：保护色、拟态、警戒色；冬眠、夏眠；根系深浅等。其根本原因是长期自然选择的结果。

5.★结构与功能相适应：分析适应现象的核心生物学观念。某种结构的存在，必然对应其特定的功能，而这一功能通常有利于生物在特定环境中生存。例如，骆驼刺的深根——利于吸水，是对干旱环境的适应。

6.▲适应的相对性：深度理解点。适应是针对一定环境条件的，当环境条件发生剧烈变化时，原有的适应可能变得不适应。这说明生物对环境的适应是动态的、有限的，解释了物种灭绝和生物进化的必然性。

7.★生物对环境的影响：关系的另一面。生物能改变环境，如：蚯蚓改良土壤；植物调节气候、防风固沙；微生物分解有机物；人类活动对环境的巨大影响（正反两面）。

8.★生物与环境的相互关系：总结性核心观点。二者相互依赖、相互影响，构成一个不可分割的统一整体。这种关系是生态系统理论的基础。

9.★科学探究——对照实验：核心方法。牢记“单一变量原则”和“对照原则”，这是设计科学实验、验证假设的关键。

10.▲系统思维：高阶思维培养。学习将生物及其环境看作一个系统，分析系统内各成分（要素）之间的联系（物质、能量、信息流动），而非孤立地看待某个生物或某个因素。

11.▲可持续发展观：价值观引领。从生物与环境的相互作用，特别是人类活动的影响中，深刻理解保护环境、维持生态平衡的重要性，树立人与自然和谐共生的理念。

12.★常见实例归类：应用基础。尝试将常见的生物现象归类到“适应”或“影响”中，并能清晰解释。如：大树底下好乘凉（植物影响环境/非生物因素）；干旱使作物减产（环境影响生物）。八、教学反思

（一）目标达成度分析。从当堂巩固训练的完成情况和课堂问答的参与深度来看，大部分学生能够准确识别和分类生态因素，并能举例说明生物对环境的适应，这表明知识目标与基础能力目标达成度较高。学生在分析“综合层”情境题时展现出的多因素关联思维，以及部分学生在“挑战层”表现出的实验设计雏形，反映出科学思维目标在分层教学中得到了不同程度的落实。情感目标在观察适应现象和讨论人类影响环节有明显的体现，学生们发出的惊叹和对环境问题的关切是真诚的。然而，元认知目标的达成可能不够显性，虽有小结引导，但学生自主反思学习策略的意识仍需在后续课程中持续强化。

（二）教学环节有效性评估。导入环节的视频冲击和问题驱动成功激发了探究兴趣。“生态因素大搜查”任务借助熟悉的校园情境，有效激活了学生的前概念并引导其系统化，是成功的概念建构起点。探究实验环节，无论是演示还是分组，学生注意力高度集中，对科学方法的理解比单纯讲授深刻得多。“适应现象探秘”中的思辨性问题（“适应是完美的吗？”）引发了有价值的认知冲突和讨论高潮，是突破难点的关键设计。最后的影响与辩论环节，将课堂学习与社会责任连接，提升了课堂的立意。整体任务链逻辑清晰，层层递进。

（三）学生表现与差异化实施。