信息化的21世纪对教育提出了更高的要求,日益增长的科学知识和学生有限的课程学习之间出现了矛盾。2014年教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》,2018年发布《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下称“新课程标准”）,我国教育改革进一步深化;值得注意的是在新课程标准中提出“内容聚焦大概念”,明确了大概念理念,提倡以少数处于学科核心的概念贯穿课程。在此背景下的生物教学就可以看作生物学大概念的构建,而注重学生概念性转变的“变构学习模型”为教学实践提供课科学的理论指导。变构学习模型是安德烈·焦耳当经过多年理论研究和教学实践后,从学习的复杂性和教育实践的整体性出发,所提出的一种新的学习机制的模型。变构学习模型认为学习即学习者概念体的转化,并提出了学习者概念体的组成和影响概念体转化环境的组成参数,为在课堂中开展教学提供了有效指导。本研究一方面在分析国内外变构学习模型相关文献的基础上,剖析了其理论基础、核心概念以及其与高中生物学教学的适切性;另一方面,以大概念2为例,展开了基于变构学习模型的生物学教学设计和有效性实证研究。在研究初期对高中生物学大概念2的概念系统进行分析,可知大概念2由3个重要概念支撑,每个重要概念又由3～4个次位概念支撑,每个次位概念又有数个生物学事实所支撑,且大概念的构建和学科核心素养的提升又是“相互促成或实现”的关系。所以,研究梳理清楚构建起大概念所需要的知识、事实的脉络,分析了大概念的构建过程中呈现出的学科核心素养的提升路径,获得了大概念2“细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖”构建过程的知识框架和学科核心素养支撑。研究经过为中期的实验和后期结果分析与总结,获得了“基于变构学习模型的大概念构建教学设计是有效的”这一结论。研究首先提出了基于变构学习模型的大概念构建教学设计一般流程,并以“ATP是细胞生命活动的直接能源物质”为例开发了具体案例设计。其次,在实践研究中对教学设计流程进行完善修改,获得切合实际、精准有效的教学设计。最后,为验证所设计的教学设计一般流程的有效性,开发测量工具,对进行实验的被试进行测量;测量结果表明基于变构学习模型的教学设计一般流程在大概念构建方面的教学效果上要优于传统教学模式。研究进一步丰富了变构学习模型在国内高中生物学教学的实践,并且进一步统整了高中生物学大概念2的课程内容体系,为变构学习模型能更好的应用于高中生物学的教学研究提供了有价值的参考。