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基于发展学生核心素养的单元整体
教学设计——以“基因的表达”为
例
第一章 核心素养导向下单元整体教学设计的背景与意义
一、核心素养教育理念的时代呼唤
（一）核心素养：育人目标的新定位
1.国家课程标准的新要求：2022 年版义务教育课程标准深入贯
彻党的教育方针，将核心素养明确为学生发展的核心追求，是必备
品格和关键能力的综合体现。在生物学学科中，尤其突出生命观念、
科学思维、科学探究和社会责任等核心素养的培养，旨在全面塑造
学生健全人格与关键能力。这不仅是对学生知识掌握的更高要求，
更是对其认知结构、情感态度和价值观念的整体提升。
2.适应未来社会发展的需要：当今世界正经历百年未有之大变
局，科技飞速发展，社会变革深刻。未来的公民需要具备批判性思
维、创新能力、解决复杂问题能力、沟通协作能力以及跨文化理解
能力。核心素养教育正是为了培养学生这些面向未来的关键能力，
使其能够适应不确定性、复杂性和变化性，成为终身学习者和积极
的社会贡献者，为国家和民族的持续发展提供人才支撑。
3.学科育人价值的深度挖掘：生物学作为一门研究生命现象及
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其规律的科学，其独特的学科魅力在于其蕴含的生命观念、辩证唯
物主义思想以及科学精神。核心素养导向下的生物学教学，不再仅
仅是知识的简单传授，更是通过探究生命奥秘，培养学生尊重生命、
珍爱生命、理解生命多样性与统一性的生命观念，发展严谨求实的
科学态度，提升实证分析和逻辑推理的科学思维能力，进而深刻理
解人与自然和谐共生的重要性，实现学科育人目标。
（二）单元整体教学：深化教学改革的有效路径
1.突破碎片化知识教学：传统教学 模式往往 将教 材内容拆 解为
孤立 的知识 点 进 行讲 解，导 致 学生 难 以 建立 知识 间 的 内 在 联系 ， 缺
乏 对学科整体 框架 的 把 握。单元整体教学 则从宏 观 视角 出发，以单
元主题为统 领 ，将分 散 的知识 点 整合为有意义的知识 群 ， 帮助 学生
形 成 系 统的学科认知结构， 克服“只见树木 不 见森林” 的 弊端 ， 促
进知识的 融 会贯通。
2. 促 进学生高 阶 思维发展：单元整体教学设计 强调基 于大 概 念、
大问题 驱动 学习，通过设 置富 有 挑战 性的 真 实情 境 和任务， 引 导学
生进 行 深度学习和高 阶 思维 活动 。 例如 ，通过对 “基因 的 表达” 整
个 单元的学习，学生不仅要掌握具体的 转录 、 翻译 过程，更要理解
其在生命 活动 中的核心 地 位和 内 在逻辑， 从 而培养分析、综合、 评
价和创造等高 阶 思维能力，提升其认知 水平 。
3.提升教学设计 系 统性与科学性：单元整体教学要求教 师从 单
元 层 面进 行 教学目标设定、 内容 整合、 活动 设计和 评 价体 系 构 建 。
这 促 使教 师 更 加系 统 地 思 考 教学 内容 之 间 的逻辑关 系 、教学 活动 的
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衔接 性以及 评 价的全面性， 从 而 显著 提升教学设计的整体性和科学
性，确 保 教学目标 达 成的一 致 性与有效性，实现教学效能 最 大化。
二、 “基因 的 表达” 单元教学的 挑战 与改革需求
（一）传统教学 模式 的局 限
1. 概 念 抽 象，学生理解 困难 ： “基因 的 表达”涉 及 遗 传 信息从
脱氧 核 糖 核 酸 （ DNA ） 流 向核 糖 核 酸 （ RNA ）再 到蛋白质 的复杂过程，
其中 包 含 转录 、 翻译 、核 糖 核 酸聚 合 酶 、核 糖 体等一 系列抽 象的分
子概 念。对于 初 中 或 高中学生而 言 ，这些 微 观 且动 态的过程 缺乏直
观感知，极 易产 生理解 障碍 ，导 致 学习的 被动 性和 枯燥 感， 影响 学
习效 果 。
2.重知识 灌输 ， 轻 能力培养：在过 去 的教学中， 该 单元 往往侧
重于 让 学生 记忆转录翻译 的 步骤 和 参 与物 质 ，而 忽视 了对学生 运用
这些知识解 释 生命现象、解决实 际 问题能力的培养，以及对科学探
究精神和方 法 的 引 导。学生 可 能 “ 知其然 ” ， 但 不知 “ 其 所 以然 ” ，
难 以将 所 学 内 化为自身的科学素养， 无法 有效应对复杂问题。
3.知识 孤立 ，与生 活联系 不 足 ：传统的 “基因 的 表达” 教学 常
将 内容 局 限 于课 本 ，未能 充 分挖掘其与 日常 生 活 、 医疗 健 康 、 农业
生 产 等方面的 联系 。 例如 ， 基因工 程、 蛋白质工 程、 遗 传 病诊断 等
前沿 科技 都 与 基因表达密切相 关， 但 传统教学 往往 未能有效 搭建起
知识与现实世界的 桥梁 ，导 致 学生认为生物学知识 “ 高 冷”且 不实
用 。
（二）核心素养导向下的新要求
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1.构 建 生命观念：在 “基因 的 表达” 单元教学中，核心素养导
向要求教 师引 导学生深刻理解 遗 传 信息流动 的中心 法则 ，认识 到基
因 是 遗 传的物 质基础 ，其 表达调控着 生物体的性 状形 成和生命 活动 。
这有 助 于学生 建立完 整的生命观，理解生命现象的统一性与多样性，
以及 遗 传与变 异 的 内 在 联系 ， 从 而提升对生命 本质 的认识和尊重。
2.发展科学思维：通过对 基因表达机制 的学习，教 师 应 着 重培
养学生的逻辑推理、分析 归纳 和批判性思维能力。 例如 ， 引 导学生
通过分析 脱氧 核 糖 核 酸 （ DNA ）与核 糖 核 酸 （ RNA ）结构 异同 、 转录
翻译 过程的 异同 等，理解生命 活动 的精 妙 与严谨，发展 模型建 构和
实证推理的科学思维，培养其 从 复杂现象中提 取 关键 信息 的能力。
3.培养科学探究能力：核心素养导向 强调 实 践 性学习。在 “基
因 的 表达” 单元中， 可 以通过 引 入 真 实科学 案例 （ 如镰刀型细胞贫
血症 的分 子机制 、 药 物作 用靶点 等）、设计 模拟 实 验 、 小组讨论 等
方 式 ， 激 发学生对 基因表达调控机制 的探究 兴趣 ，培养其提出问题、
设计实 验 、 获取信息 、分析 数据 和 得 出结 论 的科学探究能力，提升
实 践 创新意识。
三 、 本 研究的目的与意义
（一）研究目的
1.探究核心素养导向下 “基因 的 表达” 单元整体教学设计的理
论基础 与实 践 路径，为生物学教学改革提供理 论 支撑。
2. 基 于核心素养 框架 ，构 建并 实 施 一 套 创新、 系 统、高效的
“基因 的 表达” 单元整体教学方 案 ，旨在 优 化教学过程。
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3. 评 价 所 构 建 教学方 案 在提升学生生命观念、科学思维、科学
探究等核心素养方面的有效性， 并 分析其 优势 与不 足 ，为 后 续教学
改进提供 依据 。
（二）研究意义
1.理 论 意义： 本 研究通过对 “基因 的 表达” 单元的深入 剖 析与
教学设计实 践 ，旨在 丰富 和发展核心素养导向下的生物学单元整体
教学理 论 ，为 相 关研究提供实证 依据 和理 论参考 。 它 有 助 于深化对
学科核心素养 内涵 的理解， 并 探 索 其在具体教学情 境 中的 转 化路径，
推 动 教育理 论 与实 践 的结合。
2.实 践 意义： 本 研究将为一 线 生物学教 师 提供一 份 具体、 可操
作 且 具有创新性的 “基因 的 表达” 单元整体教学设计 案例 。 该案例
不仅 包 含 详细 的教学 内容 、 活动 设计和 评 价 策略 ，更体现了 如何 将
核心素养的理念 融 入 日常 教学， 帮助 教 师 有效应对教学 挑战 ，提升
教学 质量 ， 促 进学生全面发展，为其 他 学科的单元整体教学改革提
供 借鉴 。
第二章 核心素养导向的单元整体教学理 论 探析与 “基因 的 表
达” 单元解 读
一、核心素养理 论内涵 及其在生物学教学中的要求
核心素养是国家育人目标在教育 领域 的具体体现，旨在培养学
生具备适应未来社会发展的关键能力与必备品格。在生物学教学中，
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核心素养的培养尤其 强调 科学生命观的 建立 及解决实 际 问题的能力。
（一）核心素养的界定与构成
1. 《 中国学生发展核心素养 》 的提出：教育 部 于 201 6 年发 布此
研究成 果 ，明确了新时代人才培养方向，标 志着我 国教育 从“ 知识
本 位 ” 向 “ 素养 本 位 ” 的深入 转型 ， 强调 学生全面发展与创新实 践
能力的提升。 此举 旨在应对社会发展对人才综合素 质 的新要求， 引
导教育更 加 关 注 学生的综合能力与 个 性发展，而 非 仅仅 停留 在知识
点 的传授与 记忆层 面，为深化教育教学改革提供了重要 依据 和方向。
2.核心素养的 内涵 ：核心素养 涵盖 文化 基础 、自主发展、社会
参 与 三 大方面。文化 基础侧 重必备的知识与技能， 如 人文 底 蕴、科
学精神等 ； 自主发展 强调 学生的自 我 认知、自 我 管 理和创新能力，
如 学会学习、健 康 生 活 等 ； 社会 参 与 则 关 注 学生的社会责任、 集 体
意识与国 际 理解， 如 责任 担 当、实 践 创新等。这 三 大方面 相 互 联系 、
相 互 促 进，共 同 构成学生全面发展的整体 框架 ，确 保 学生在多维度
上 获得 成 长 。
3.核心素养的 螺旋上 升性与跨学科整合性特 征 ：核心素养的培
养是一 个 持续发展的过程， 呈 现出 螺旋 式 上 升的特 点 ，在不 同 学 段
具有不 同 的 表 现和要求。核心素养 并非孤立 存 在，而是跨学科、跨
领域 的，要求在 各 学科教学中进 行 有 机 整合， 促 进学生知识、能力、
情感、态度和价值观的全面提升。这 种 整合性要求教 师 打 破学科 壁
垒 ， 从 更 宏 观的 视角 进 行 教学设计与实 施 。
（二）生物学学科核心素养的解 读
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1.生命观念： 指 学生对生命现象的 本质 、结构与 功 能统一性、
生命 活动 规律的理解。这 包 括 认识生物体 从 分 子到 生态 系 统的 层 次
结构，理解 遗 传与变 异 、生 殖 与发育、进化与适应等 基本 生命过程，
并 在 此基础 上 形 成尊重生命、珍爱生命的意识。在 “基因 的 表达”
单元中，理解 基因 与 蛋白质 的关 系 是构 建 生命观念的重要 基 石 。
2.科学思维： 指 学生在认识生物学现象和解决生物学问题过程
中 所表 现出的理性思维品 质 和能力。这 包 括 实证思维、辩证思维、
逻辑推理、批判 质 疑 等。通过分析实 验数据 、构 建概 念 模型 、 运用
中心 法则 解 释 生命现象等，培养学生严谨的科学态度和分析复杂问
题的能力。科学思维的培养有 助 于学生 形 成 透 过现象 看 本质 的 洞察
力，提高其科学决 策 能力。
3.科学探究与实 践 ： 指 学生通过提出问题、作出 假 设、设计实
验 、 收集 证 据 、解 释数据 、 得 出结 论 等 环节 ， 获取 生物学知识，体
验 科学探究过程。 还 包 括 在社会实 践 中 运用 生物学知识解决实 际 问
题的能力。在 “基因 的 表达” 单元，设计 模拟 实 验 、分析 基因工 程
案例 等 都 是实 践 探究的重要 形式 ，旨在提升学生的 动 手 能力与创新
精神。
（ 三 ）核心素养在 “基因 的 表达” 教学中的价值
1.培养学生 从 分 子层 面理解生命 活动 复杂性： “基因 的 表达”
单元 直接切 入生命的分 子层 面，通过 转录 和 翻译 过程的学习， 帮助
学生理解 遗 传 信息 的传 递 机制 ，认识生物体性 状形 成的 微 观 基础 。
这对于培养学生的生命观念 至 关重要，使其认识 到 生命 活动 的精 妙
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与复杂， 增 强 对生命现象的深度理解。
2. 引 导学生 形 成科学的世界观和生命观： 基因表达 是 所 有生命
活动 的 基础 ，深入学习这一过程有 助 于学生认识生命的统一性和多
样性，理解生命现象的 普遍 规律。这不仅是科学知识的习 得 ，更是
科学精神和世界观 形 成的 途 径， 引 导学生尊重科学、理性 看待 生命
现象，培养其科学素养与人文关 怀 。
3. 激 发学生对生命科学 前沿领域 的探 索兴趣 ： 基因表达 是生物
技 术 ，特 别 是 基因工 程和生物 医 学研究的核心 领域 。通过学习，学
生 可 以了解 相 关 前沿 科技， 激 发其对生命科学研究的 兴趣 ，培养创
新意识，为未来 参 与科学探 索 打 下 基础 。这有 助 于 拓 展学生的科学
视 野 ，培养其对科学发展的责任感与使命感。
二、单元整体教学的理念、特 征 与实 施 路径
单元整体教学是 基 于核心素养理念，以单元为 基本 教学单位，
通过 系 统规 划 和整合教学 内容 ， 促 进学生深度学习和素养发展的教
学 模式 。 它强调 以大 概 念为 引领 ，构 建系 统的知识 网络 。
（一）单元整体教学的理 论基础 与核心理念
1.整体性学习理 论 与 建 构主义学习观的 融 合：单元整体教学 汲
取 了整体性学习理 论 的精 髓 ， 强调 知识的整体性、关 联 性和 系 统性，
反 对碎片化教学。 它 也 深 受 建 构主义学习观的 影响 ，认为学生通过
主 动 的意义 建 构来理解世界，教 师 应创设情 境 ， 引 导学生在 真 实问
题解决中自主学习， 从 而 促 进知识的 内 化。
2. 强调 教学 内容 的 系 统性、关 联 性与 内 在逻辑：单元整体教学
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将 相 关知识 点 整合为有 内 在逻辑 联系 的知识 簇 ， 形 成大 概 念。 它注
重 揭示 知识 间 的 内 在结构和 相 互 关 系 ，使学生不再 孤立地记忆 知识
点 ，而是 形 成 系 统的知识 网络 ， 从 而提高知识的 迁移 能力。这 种 系
统性有 助 于学生构 建 更 加 稳 定和高效的认知结构。
3.目标设定 从 知识 点 走 向素养导向的深 层 学习：传统教学目标
往往 局 限 于知识和技能的 记忆 与应 用 ，而单元整体教学 则 将教学目
标 聚 焦 于学生核心素养的培养。 它引 导教 师从“ 教 什么 ”转 向 “ 学
生学 什么 以及 如何 学 ” ，关 注 学生认知、情感、态度的全面发展，
追求深 层 理解和高 阶 思维能力的培养。
（二）单元整体教学的主要特 征
1.以大 概 念为 引领 ，构 建 知识结构 网络 ：单元整体教学以学科
大 概 念为核心，将 零 散 的知识 点 串 联起 来， 形 成一 个 有意义的整体。
例如 在生物学中， 像 “ 稳 态与 平 衡 ” 、 “ 结构与 功 能统一 ” 等 都 是
大 概 念， 它 们 能 帮助 学生 建立宏 观的知识 框架 ，理解学科的 本质 和
内 在规律， 从 而提高学习效 率 。
2.任务 群 设计：创设 真 实情 境 ， 驱动 深度学习：单元整体教学
通过设计一 系列相 互 关 联 、 富 有 挑战 性的 “ 任务 群” ，将教学 内容
置 于 真 实 或模拟 的实 践 情 境 中。这些任务 群 要求学生综合 运用所 学
知识解决复杂问题， 从 而 驱动 学生进 行 深度学习，培养其解决问题
的能力和批判性思维， 增 强 学习的实 践 性。
3.教学 评 价的多元化与过程性，关 注 素养 达 成度： 评 价不再仅
仅是终结性 测试 ，而是贯 穿 于教学全过程。 它 采 用 多元化的 评 价方
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式 ， 如 观 察 、作品分析、 项 目 报告 、 互 评 与自 评 等，全面 考 察 学生
在知识、技能、情感、态度、价值观等方面的素养 达 成情 况 ，为教
学改进提供 依据 ，实现以 评促 学。
（ 三 ）单元整体教学的实 施策略
1.单元主题 凝练 与学习目标体 系 构 建 ：教 师 首先 需要对教学 内
容 进 行 梳 理， 凝练 出具有学科 本质 的大 概 念和核心主题。在 此基础
上 ，结合学生年 龄 特 点 和核心素养要求，构 建 分 层 递 进、逻辑 清晰
的单元学习目标体 系 ， 包 括 知识目标、能力目标和情感价值观目标，
确 保 教学目标与核心素养对 齐 。
2.教学 内容 整合与 序 列优 化， 打 破章 节壁垒 ：教 师 应 跳 出教 材
的章 节 限制 ，对单元 内 的教学 内容 进 行 重新整合与 排序 。通过主题
式 、 项 目 式或 问题 链 式 的设计， 打 破传统的知识 点 分 隔 ，将 看似 独
立 的知识 点联系起 来， 形 成一 个 有 机 的整体，提升学生对知识整体
性和关 联 性的理解。
3.设计探究性、实 践 性学习 活动 ， 促 进知识 迁移 ：单元整体教
学 强调 学习的实 践 性。教 师 应设计 丰富 多样的探究性、实 验 性、合
作性学习 活动 ， 如 科学探究实 验 、 案例 分析、辩 论 、 项 目研究等。
这些 活动 旨在 引 导学生主 动参 与、 动 手 实 践 、合作 交 流 ， 从 而 促 进
知识的 内 化和 迁移 应 用 ，培养学生的创新精神和解决问题能力。
三 、 “基因 的 表达” 单元教学 内容 分析与素养育人 点
“基因 的 表达” 单元在高中生物学课程中 占 据 核心 地 位，是 连
接遗 传学和分 子 生物学的关键 枢纽 。对其进 行 深入分析，有 助 于明
