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《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确指出：“核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践是我们新课程改革下课堂教学的总指导。”
生物学科的核心素养包括：
（1）生命观念：局部与整体观、结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观。
（2）科学思维：比较与分类、归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维。
（3）科学探究：观察并提出问题、实验设计与实施、结果分析、表达交流。
（4）社会责任：关注生物学议题、生态环境保护、热爱生命健康、科学实践。
指向学科核心素养的教学设计是以育人为本的教学设计，要求着眼点从“教师的教”转变为“学生的学”，从“学科教学”转变为“学科教育”，为长效学习而教，为深度学习而教，为知识的创造性而教。
新课程改革的根本目标是培养学生应对现实情境中真实问题的挑战时所具备的关键能力、必备品格与价值观念。课堂教学实践的主旨是：以学习者的学习为中心，以解决现实问题为核心，以人的全面发展为重心。
从以上课堂教学设计的新理念我们可以看出，当今的课堂教学在教学目标、教学的时间维度、教学的纵深维度、教学的成果维度都发生了很大的改变。所以我们有必要了解新课程改革下的课堂教学设计的改变体现在哪些方面。
1.教学目标的转变
（1）三维目标的起源：三维目标源于布鲁姆的教学目标分论理论、加涅的学习结果分类理论、罗恩特里对教学目标分类的综合考量。他们将学习分为知识、技能、情感态度与价值观三个维度，是从学生的认知、行为、情感角度出发进行设计的。
三维目标指导下的教学目标与新课程理念下的核心素养目标之间的变化，可以以具体的实例来说明——“物质跨膜运输”教学实例：
表1 “物质跨膜运输”教学实例的三维目标
表2 “物质跨膜运输”教学实例的核心素养目标
三维目标是从具体层面上定位的，它在一定程度上割裂了教学目标的整体性，忽视了知识、技能、情感三者的内在联系，从而导致学习目标不能很好地体现生物学学科体系的连续性与系统性，未能对学生最终能获得什么学科体系层面的内容进行整体系统的描述。
学科核心素养目标则从宏观层面上定位教学目标，体现了学科学习应达到的最终成就。学科核心素养融合了原有的三维目标（知识、技能、情感态度与价值观），是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。核心素养目标需要教师在把握教材的基础上深入钻研新课程标准，切实从学生实际出发，满足学生发展的需求，培养学生成为符合时代要求的人才，这是对三维目标的内在超越。
（2）如何实现教学目标从三维目标向核心素养目标转变？
首先，我们要深入思考：
①什么是学科最核心的东西？
②什么是应该长时间保留在学生记忆中的东西？
③什么方式才能有效支持学生素养的发展及如何实现真正的发展？
其次，我们要以学生为中心，从四个方面考虑：
①学生现有的程度。
②学生需达到的程度。
③学生要怎样达到该程度？
④如何检测学生是否达到该程度？
新课程改革后核心素养目标的设定实现了从以往的“灌输知识”转变为“教学育人”，从“学科教学”转变为“学科教育”，为使学生成为教学过程主体提供了前提保障。
2.教学方式的转变
我们以“伴性遗传”一节课的教学来具体说明：
以前大多数教师对“伴性遗传”的教学方式体现为：首先向学生展示伴性遗传的概念表述，然后引导学生通过红绿色盲的四种婚配形式来总结归纳伴X隐性遗传的特点，再依次总结伴X显性遗传和伴Y遗传的特点。这样的教学过程，对“伴性遗传”这一概念的学习是灌输式的，学生的能力难以得到提升。
新课改理念指导下的教学方式是这样的：将红绿色盲的四种婚配形式设计在一个家族的系谱图中，指导学生用已有知识解决如下问题：
①红绿色盲的基因最可能在什么染色体上？（引导学生应用假说——演绎）
②如何判断亲生与非亲生子女？
让学生在解决以上两个实际问题的活动中自发地通过四种婚配形式分析红绿色盲遗传的特点，并在此基础上归纳、总结红绿色盲遗传和常染色体遗传的本质共性与差异，从而构建“伴性遗传”的概念，同时发展学生的科学思维能力。
从以上新、旧两种教学方式的比较中我们不难发现：旧的教学方式是从概念到概念的灌输，学生即使将概念背出来，离应用也始终有一段距离；而新的教学方式是在具体的家族系谱情境中，引导学生探究式学习，让学生在真实的情境中演绎推理、归纳概括、分析比较，充分提炼、加工系谱信息，将学习的主动权交给学生，最终实现“伴性遗传”的概念建构及其特点的提炼。
3.学习层次的转变
新课程改革理念下的学习要求是实现深度学习，以往我们的学生较多地停留在浅表学习。
（1）浅表学习：是一种以完成外在任务、避免惩罚为取向的学习行为，以机械记忆和反复操练为主，缺少深度思维加工，知其然不知其所以然，因此学习成果多以重复为主，难以迁移和深化。浅表学习主要体现出如下几个特点：
①没有价值的“连问”“碎问”及“追问”打破了课堂教学的整体性，阻断了学生思维的连贯性。
②教学缺乏主线贯穿，却有诸多细枝末节的“碎片化”知识，割裂了学生思维的整体性。
③无法界定的探究问题、无把握的探究内容造就了课堂“伪探究”，如在“减数分裂”的教学中让学生探究“染色体数目减半发生在哪一次分裂”，这是受学生认知能力所限而无法探究的内容。
（2）深度学习：强调知识的理解与整合，注重学习者的迁移与批判，关心沟通和协作能力；深度学习不是简单的知识搬运，而是倡导学习者将所接触到的新知识与原有认知结构建立实质性联系的过程。
1.聚焦大概念教学设计的依据
（1）《普通高中生物学课程标准（2017年版）》要求教师在设计和组织教学活动时，应围绕大概念和重要概念开展教学活动，促进学生对生物学概念的建立、理解和应用。即我们常说的“教学内容聚焦大概念”的教学新理念。
（2）《科学教育的原则与大概念》一书指出：针对大概念展开教学设计，才有可能有意义地学习，从而提高全体学生的科学素养。
2.什么是大概念教学
（1）什么是大概念？大概念是处于学科核心位置的概念性知识（又称核心概念）。包括对概念、原理、理论的基本理解和解释，它是能够展现当代学科图景，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的重要概念，它也可以是一种科学思维方式，能够引领教学，有效培养学生的思维品质，发展学科核心素养。
（2）什么是大概念教学？如果将知识体系比作一座“金字塔”，那塔尖就代表大概念，以下依次为重要概念、次位概念、基本概念以及位于最底层的事实证据。教师可以以大概念引领教学设计，精选事实证据支撑各个等级的概念，并以此由上往下统筹教学过程。学生则从分析各种具体的事实证据出发，在学习思考过程中，由下往上依次构建相关概念，最终形成对大概念的认识。
3.大概念教学设计示例
大概念：遗传信息控制生物性状，并代代相传。
重要概念：有性生殖过程中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能。
次位概念：（1）减数分裂产生染色体数量减半的是精子和卵细胞；
（2）减数分裂产生的配子基因型有多种可能；
（3）有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代。
基本概念：减数分裂、染色体、同源染色体、非姐妹染色单体、四分体、基因分离、基因自由组合等。
从以上列举的实例中我们不难看出：当基本概念、次位概念、重要概念所涉及的各个知识点都以概念为基础相互联系时，就能在学生脑海中呈现出知识的亲缘关系图，而不再散乱无序。因此。大概念教学更能凸显主题，紧密串联各个教学环节，传授的知识更容易被学生吸收转化，真正达到“整体大于部分之和”的教学效果。大概念教学还能最大限度地升华学生的学习经历和感悟，让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展学科核心素养。
生物学科核心素养每个维度较高水平的发展都离不开真实情境的支撑。
1.关注真实情境下教学设计的依据
（1）实用主义教育家杜威主张：教学是基于行动，不应该直截了当地注入知识，而应引导学生在活动中获得经验而习得知识。
（2）认知科学的研究表明：情境在学习和思维中具有重要作用。去情境化的认知过程导致学生对概念的认识停留在文字识记而非理解。例如，在教师对“特异性免疫”的教学中，教师要求学生抓住“特定”这个关键词，强调特异性免疫是只能对特定的病原体或异物起作用的免疫方式。这种咬文嚼字的教学就缺乏情境的支持，学生因无法想象“抗原与抗体”的特异性结合而无法理解特异性免疫的实质，致使特异性免疫成为学习的难点。
2.情境创设的途径
（1）源于社会生活。
（2）源于学生的认知冲突。
（3）源于生物科学史。
（4）源于当前生物前沿热点。
（5）源于问题串设疑。
3.如何善于创设情境
（1）创设真实情境，使学生在该情境中主动建构知识。在生物学教学中创设真实情境，一方面可以将室外的自然界作为学习的场所，使学生在自然界中学习有关生物的形态结构，观察生物的各种生理现象，进行调查研究等；另一方面在室内以有关的实验、观察、演示、操作、游戏、模拟、故事、电子媒体，联系社会、生产生活、学生自身实际等方式创设真实情境。例如，通过角色扮演、多媒体演示，调查身边的生态系统，学习生态系统的内容，通过查阅我国植被分布情况，进行校园绿化设计来学习“爱护植被，绿化祖国”这部分内容。
（2）创设问题情境。问题不仅能够引起学生的学习兴趣，而且能引发学生进行积极思考，对于学生主动建构新的认知结构具有重要意义。
第一，利用自然现象、生产及生活中的实际，带领学生结合自身实际和社会实际进行思考，创设问题情境。例如，在讲“植物蒸腾作用”的意义时，教师可以设计以下几个问题让学生讨论：①俗话说，“人往高处走，水往低处流”，但植物体内的水为什么可以从根部到达树冠呢？②“大树底下好乘凉”这句话包含了什么科学道理？③家里养花为什么要把花盆放在有阳光的地方？④家里养鱼为什么要经常换水？⑤营养过剩为什么会发胖？等等。通过在情境中提出问题、研究问题、解决问题，调动了学生学习积极性，诱发了其思维动机和探究的欲望。
第二，通过实验现象，创设问题情境。让学生通过对探索性实验的观察和分析，从中发现问题、产生疑问，并进一步去解决问题。例如，在探究植物的蒸腾作用发生的主要场所中，学生将植物的叶片用小塑料包起来，然后在整个植物的外面套上一个大塑料袋，过一段时间观察，并与叶片不包小塑料袋的植物进行比较，从实验现象中发现问题，创设问题情境。
（3）创设协作学习情境，使学生在该情境中进行知识意义的建构。学生在教师的组织和引导下一起讨论和交流，共同建立起学习群体并成为其中的一员。教师可以组织全班学生共同讨论一个问题，各抒己见，共同进行意义建构；也可以将不同的讨论题分配给各小组，首先在小组内进行协商、辩论，然后全班共同探讨和交流。按小组实验、调查等形式来学习。通过协作学习，学习者的思维与智慧可以被整个群体所共享，即整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构。
比如，在“体液调节”的学习中，这部分内容与学生的生活实际联系较紧密，对此学生已有很多感性认识。而且有些知识与学生自身有关，学生很感兴趣。但教学中通过采用两种不同的教学方法获得的教学效果截然不同。其中一个班采用传统的以教师讲述为主、学生被动地听和记的方法进行授课，结果教师讲得吃力无比，学生则听得索然无味，教学失去了应有的有效性。在另一个班采用学生合作互动的方式进行学习：首先将学生分为4人一组；然后教师创设一种情境，准备了一些多角度的问题，按照动物激素的种类和生理作用、动物激素的分泌、相关激素间的作用、其他化学物质的调节作用等不同内容，把问题分为几个专题提供给学生。学生分组选择其中的任一专题，组内4人进一步分工细化，每人负责不同的内容，利用课余和自习时间，通过阅读教材、查阅资料、上网查询等方法收集资料，然后组内成员间合作互动，分析整理，建构本专题的知识和概念。由于每组只查阅了一个专题的内容，要想获得完整内容就必须进行组间的合作互动，因此利用课堂时间给学生提供展示的平台，分组相互交流各自的成果和心得，其间教师及时点评，最后学生获得本节完整全面的知识。在交流时，每组同学不仅认真倾听其他组的介绍，还及时提出问题进行咨询、讨论，促进了组间的互帮互学。交流中有些学生还提出了很多意想不到的新问题，激起了更多同学进一步寻求答案的欲望，结果学生的学习情绪高涨，提问和答疑的参与意识非常强，学习效果显著。通过这两种方法的对比教学，体会到这种教学方式不仅使学生获得了相关知识，还激发了学生对生物学的兴趣，同时也培养了他们收集、处理资料信息的能力，更重要的是使他们学会了与他人的合作互动、友情互助、分享合作，学生的成就感和自信心溢于言表，取得了有效的教学效果。如“细胞的分化、癌变和衰老”“新陈代谢的基本类型”“生殖的类型”“DNA是主要的遗传物质”“生物的变异”等内容的教学均可采用此种方式进行。
（4）创设探究性学习情境。新课程标准十分重视探究性学习，将“倡导探究性学习”列为课程的基本理念之一。科学探究是新课程标准的灵魂。科学探究能力和对科学探究的理解是在发现探究学习的过程中形成的，探究是以培养学生发现问题、重组知识的综合能力和运用知识解决问题的能力为着力点，重在培养学生的创新精神和实践能力，发展学生的逻辑思维和批判性思维能力，培养学生对科学知识的开放态度和创新精神。其中教师起到的是指导者、组织者的导师作用，学生是在开放的活动中自主地、探究性地获得知识和能力，以引导学生进行探究为主的创造性的学习策略构成了有效教学的有效行为。