教学是一個有目标的过程。教学设计就是教师为达成一定的教学目标，对教学活动进行的系统规划、安排与决策。有效的教学依赖于成功的教学设计，因为通过教学设计可以减少和克服教学活动的随意性，提高教学活动的可控性和有效性。但是，教学设计本身比较复杂，为了更有效地进行生物学教学设计，教师必须认识到设计中存在的五种关系。
　　
　　1　教学设计视野宽与窄之间的关系
　　
　　受功利主义价值取向的影响以及对教学经验行为的依赖性，部分生物学教师对于教学设计的理解并不透彻。就有关生物学教学设计分析，多数是基于提高教的效果以及完成知识性教学目标的考虑，把教学目标、教学策略和教学评价等因素按一定的程序紧密联系在一起，重点是“如何教”。现有的生物学期刊上发表的有关教学设计的文章基本上包括：教材分析、教学目标、教学重难点、教学过程与教学反思五部分。这样的教学设计仍然是班级授课形式下的规划。小组互动的设计很少有，与外部环境联系少，很少关注学生学会学习以及社会发展需求，设计的视野狭窄。
　　现代教学设计受系统论的影响，把教学过程看成是由教师、学生、目标、课程、方法、环境和反馈等相互依赖的教学因素组成的、具有特定功能的系统。如“珍爱生命，拒绝毒品”一节的教学设计，可以围绕“生命与毒品”的话题，从关爱生命、珍惜生命的角度，创设情境，引导学生学习毒品的种类和认识毒品对生命、社会的危害，知道吸食毒品和拥有毒品是违法行为，同时，还通过收集资料、讨论交流等活动培养学生收集和处理信息的能力，让学生参与到课前设计准备、课堂讨论等活动中，激发学生的学习兴趣。在这样的教学设计中，注重渗透情感教育。通过对毒品的认识，自觉远离毒品，鼓励学生积极参加“防毒禁毒”宣传教育活动，培养学生关注生活、关爱生命的社会责任感，提升学生的道德品质，也能够体现三维教学目标的统一。实际上，教学过程是一种特殊的认识过程。其任务、内容和整個活动都是认识世界或对世界的反映，特点是学生個体的认识。学生在教师指导下把社会历史经验变为自己的精神财富，不仅使学生获得关于客观世界的映象即知识，也使学生個体性获得发展。因此，教学设计不能仅满足于完成特定知识的教学。教师的视野要宽，要注重师生之间、生生之间的协作过程以及理论与技术的整合、理论与实践、知识与社会在学习过程中的交互作用。生物学教师在教学设计时，要考虑到这两者之间的关系。充分的交互是教学设计发展的一個必然趋势。
　　
　　2　学情分析与教材分析之间的关系
　　
　　从现有的生物学期刊上发表的生物学教学设计来看，主要是从教师教的角度进行设计的，而从学生学的角度考虑不足。这些生物学教学设计都有教材分析，但是，很多教学设计中缺少学情分析。这是“知识本位”的一种痕迹。学情分析是教学设计中的重要因素。教材分析不能替代学情分析。要进行教学目标的设计，需要对学习背景、学习需要和学习任务进行系统的分析。因此，有效的教学设计应该针对学生的具体学情进行有针对性的设计，“因学定教”。
　　学情分析就是对学生的实际情况(如经验、知识、能力、情感等)进行了解。学情包括两方面，一是指学生在一定的学习阶段的基本情况，是学生进行新任务学习的起点。这以课程标准与教材作为基本依据。二是就具体的学习内容而言，涉及学生理解的难易程度、学习兴趣和学习方式。由于学生各自的基础、经历和禀赋不同，因而表现出许多差异。如“地球上生命的起源”一节的学情分析就可以从这两個方面进行：初中学生比较了解的是宇宙、地球的形成过程，而对生命的起源，学生更多的只是熟悉“神创论”的相关内容。对于其他假说，学生缺乏相关的背景知识，所以并不熟悉。但该节内容一直是科学家关注和争论的焦点，也是学生愿意了解和学习的内容。同时，八年级学生具有一定的收集资料和分析资料的能力，也具有一定的逻辑推理能力，能够顺利达成该节的学习目标。进行学情分析能够更好地了解学生的已有知识经验和认知特点，为学生设计教学。这会使教师的教学更有针对性，保持对于有效教学的自觉性。教师在教学设计时，不仅要考虑知识之间的内在关系，而且要考虑如何与学生的需要相联系，调动学生认知的积极性，把教师认为重要的目的转化为学生认识活动自觉的内在目的，促成学生与学习对象之间建立起积极的意义关系。因此，教师在教学设计时，要正确处理好教材分析与学情分析之间的关系。实际上，如果仅根据教材分析，无视学习者起始状态，这样的教学设计就会因缺乏针对性而失效。因为学情决定着教学设计的起点，教学设计应根据学情进行具体分析。如果说对教材的分析是教学设计的关键，那么对学情分析则是教学设计的基础。
　　
　　3　教学目标设计中行为动词的外显与内隐之间的关系
　　
　　教学设计者一贯坚持使用马杰倡导的由程序教学发展而来的精确目标法。这种方法是建立在行为主义心理学原理之上的。它要求学习者展示外显的行为，以表明其掌握了学习内容。行为动词应该明确、具体，可以观察，如“说出被动运输与主动运输方式的异同点”。按照这种方法编写的教学目标虽然明确，但容易导致教学成为某些具体行为的训练。此外，许多心理过程也无法行为化，尤其是情感、态度与价值观不只是行为，更是意识问题，不便于被预先具体化。
　　格朗伦德建议用认知式的具体目标来取代马杰的编写教学目标的方法，如“理解生态系统的各成分之间的作用与关系”。三维教学目标并不仅仅指教学设计中经常强调的教学行为目标，它更本质地反映了在教学活动结束之后，学习者内部心理结构变化的不同学习结果。学习的实质是内在心理的变化，因此，教学的真正目标不是具体的行为变化，而是内在能力或情感的变化。而那些内在的心理变化(如理解、知道、明确)是内隐的，不能直接进行观察和测量。教学目标的准确描述，就是为了能间接地反映这些内在的心理变化。教学目标的具体和明确，取决于行为描述的可观察和可操作，可以应用如“指出、说出、描述、简述”这些动词间接地检测学生是否“知道”。课堂教学目标尤其是知识与技能维度的目标要具体，是课堂教学结束以后可以检测的。因此，它的表述要借助于恰当的行为动词呈现出来。
　　不过，课堂教学对学生发展所产生的“效果”并不都是可检测的。实际上，“教学效果”不止于“教学目标”。教师在确定课堂教学目标的时候，如果只关注于人的发展可控的一面，试图把不可控的一面也纳入到教学目标当中，这就是一种把教学等同于产品加工的机械主义做法。教师在教学设计时，要认真处理外显动词与内隐动词之间的关系。对于要检测的知识，要用一個合适的外显的行为动词来推测学生是否已经发生内隐的行为变化。对于一些重要的目标(如养成分析事物的方法，理解事物的因果关系)，有时候却无法或者没有必要测量，就可以用内隐的认知式的行为动词。实际上，教师往往习惯地混合使用外显与内隐两类动词来编写教学目标。如，认识生物性状的变异是普通存在的；说出可遗传的变异和不遗传的变异，及引起变异的两种原因；理解生物的性状既受遗传物质的控制又受环境的影响。“说出”属于外显的动词，“认识”、“理解”属于内隐的动词。
　　
　　4　教学目标与教学重难点之间的关系
　　
　　现代教学设计中的任务分析中没有教学重难点分析。任务分析比单纯确定教学的重点和难点更为全面、科学。任务分析将教学目标与教学内容进行了归类，分析学习者的起点行为和特征。将任务分解之后具有可操作性。在“知识本位”的传统教学设计中，在教学内容上首先要确定教学的重点和难点，否则就偏离了教学目标。教学重点就是学科教学的核心知识，是学生必须掌握的基础知识与基本技能。教学难点是学生不易理解的知识，要根据学生的实际水平来定。
　　新课程要求从知识与技能，过程与方法，情感、态度和价值观三個维度来表述、落实教学目标，这是发展性教学的核心内涵。三维目标的教学就是“学习者的情意(想要学)、认知(学得懂)和动作(能表现)三者经自我调控统整后得到的学习结果”。“三维目标”比“教学重难点”的表述更加科学合理。但是，在从现有的教学设计课例来看，基本上都同时出现“三维目标”和“教学重难点”。从这里可以看出目前的生物学教学设计兼有“新”、“旧”两种因素，是在教育承载着选拔人才的大背景下，新课程教学对于知识本位教学妥协的结果。教师在教学设计时要注意两者之间的关系，有效地进行处理。教学目标是学生学习以后的行为变化，它的一個重要作用是帮助教师确定学生的学习重点，尤其是“知识与技能”维度的目标。教学难点因学生而异。在“知识本位”的背景下，教学过程实际上是突出重点和突破难点的过程。其实，要确立重点和难点，就必须对教学目标、教材内容、学生的基础进行分析，以确定难点如何突破。
　　
　　5　质性评价与量性评价之间的关系
　　
　　教学设计成果的好坏，最终取决于学生是否更快、更好地达成教学目标，这就需要教学评价。教学评价是对教师的教学工作和学生的学习质量作出客观的衡量和价值判断的过程。教学评价是教学过程中必不可少的一個环节，它可以给教学提供反馈信息，以便及时地调整和改进教学，保证教学目标的实现。现行的教学设计理论强调教学目标可测量。如果教学目标是不可检测的，很容易导致失控。教学设计时要注重教学目标在可观察、可评价性方面的改进。但是，这并没有解决在目标中描述哪些行为才可推测出学生内部心里机制变化的实质问题。实际上，在目标分析中还不能像描述知识掌握那样，明确设计出体现能力素质的教学目标。因此，教学评价不能仅仅为根据可测量的目标进行量性评价，还要进行质性评价。质性评价重视教学过程中的生成价值、强调评价的真实性、尊重学生個性特点使教学评价能对整個教学过程作出真实、完整的价值判断，以判断学生是否在能力方面达成教学目标。
　　教学目标具有系统的结构，若依其表述的抽象程度可分为三类，即具体目标、中程目标和终极目标。课堂教学目标是短期的、具体的，但是，大多数的教学目标都是和中长期目标相关的，如分析问题的能力、创新思维的能力，而这些容易被忽视。高层次的学习目标是要经过长时间以后才可检测的。可见，量性评价有其局限性。质性评价充分体现了“以人为本”和促进发展的基本理念，是教学评价发展的必然趋势。如果教学设计中的目标必须是可测的，那么，当教学的长期目标和高层次目标与短期目标和具体目标进行竞争时，长期目标和高层次目标常常被忽视。因为短期目标和具体目标更容易测量。因此，在生物学的教学设计中，教学评价要处理好质性与量性之间的关系。教学评价要全面考虑教学结果，既要力求着眼于具体教学目标，又要力求反映教育的中程目标和终极目标。
　　由于教学设计理论的建设和近十年新课程改革实践，我国生物学教学设计水平有了长足的发展。但是，生物学教学设计受到“知识本位”和“以学生为本”的影响，教师应该权衡其利弊。良好的教学设计具有联合性，教师如能够重视现实，有意识地处理生物学教学设计中存在的五种关系，把看似对立，实则在更深的层次上又是统一的因素有效地联合起来，就会提高设计的有效性。这将会影响到教学活动的可控性和有效性。