呂宏錕?張紅亮?岳莉莉?李輝?未曉巍

摘 要：教育部制定的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中提出了高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)的概念，其核心內(nèi)容包括生命觀(guān)念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。生命觀(guān)念是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識(shí)、觀(guān)念和思想方法，而結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)作為生物學(xué)中的基礎(chǔ)觀(guān)念，也是生命觀(guān)念的重要內(nèi)容之一。結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系在高中生物知識(shí)中有著非常廣泛的體現(xiàn)。高中生物教材通過(guò)呈現(xiàn)具體教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生的生命觀(guān)念的整體培養(yǎng)做了文字上的準(zhǔn)備，為學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培育與形成奠定基礎(chǔ)。文章著眼于高中生物學(xué)科教學(xué)的總體目標(biāo)，從基礎(chǔ)概念的引入、教學(xué)媒介的選擇、真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)、知識(shí)點(diǎn)的立體延伸四個(gè)角度簡(jiǎn)要闡述如何在實(shí)際生物教學(xué)中滲透結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)，旨在為同行的課堂教學(xué)提供思路，為培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)尋求可行的路徑。

關(guān)鍵詞：高中生物教學(xué)；結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)；滲透

基金項(xiàng)目：2020年度吉林師范大學(xué)教育教學(xué)改革研究課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下生物技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)數(shù)字化課程體系的構(gòu)建與實(shí)施”（202036）。

作者簡(jiǎn)介：呂宏錕（1987—），男，吉林師范大學(xué)在讀碩士研究生，吉林省長(zhǎng)春市第十七中學(xué)。

張紅亮（1982—），男，吉林省長(zhǎng)春市第十七中學(xué)。

岳莉莉（1986—），女，吉林省長(zhǎng)春市第十七中學(xué)。

李 輝（1967—），女，吉林省長(zhǎng)春市第十七中學(xué)。

通信作者：未曉?。?986—），女，吉林師范大學(xué)。

結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)是指對(duì)生命體完成正?；顒?dòng)所需的生物結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)功能之間的關(guān)系的了解和分析［1］。在結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)中，結(jié)構(gòu)和功能之間既辯證又統(tǒng)一［2］。在生物學(xué)中，探索物質(zhì)、細(xì)胞、器官、組織或系統(tǒng)等層次的結(jié)構(gòu)與其具有的功能之間的聯(lián)系，是生物學(xué)科經(jīng)久不衰的研究基礎(chǔ)［3］。在過(guò)去較為傳統(tǒng)的教學(xué)中，多數(shù)教師對(duì)于教學(xué)的認(rèn)知更多是傳授知識(shí)，經(jīng)常指導(dǎo)學(xué)生死記硬背教師傳授的知識(shí)，沒(méi)有在教學(xué)中對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)進(jìn)行有意識(shí)的滲透［4］。針對(duì)這種情況，教師應(yīng)深刻領(lǐng)悟到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)理念中存在的方向上的錯(cuò)誤和理論上的欠缺，要深刻理解結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)，并以此指導(dǎo)教學(xué)，與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)等生命觀(guān)念進(jìn)行有準(zhǔn)備、有意識(shí)的滲透，幫助并促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式和觀(guān)念，逐漸建立起生物學(xué)科核心素養(yǎng)［5］。

一、以基礎(chǔ)概念為切入點(diǎn)

在高中生物學(xué)科教學(xué)中，掌握基礎(chǔ)概念一直是教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”的重點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容主要承載于基礎(chǔ)概念中，教材中的知識(shí)點(diǎn)基本都由基礎(chǔ)概念支撐［6］。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對(duì)生物學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的理解相對(duì)較淺，未能形成系統(tǒng)的知識(shí)架構(gòu)；部分教師仍停留在通過(guò)考查背誦情況評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并沒(méi)有利用知識(shí)點(diǎn)去引領(lǐng)學(xué)生思考、探索生命的本質(zhì)與相關(guān)規(guī)律。因此，教師應(yīng)整體把握教材內(nèi)容，不斷挖掘其內(nèi)涵，以基礎(chǔ)概念為切入點(diǎn)，提煉出能用于結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)的教學(xué)內(nèi)容并將其應(yīng)用于教學(xué)，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)概念的過(guò)程中，將看似分散的細(xì)節(jié)知識(shí)上升到更為高階的具有規(guī)律性的觀(guān)念層次。

細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)是生物學(xué)中的重要內(nèi)容，它涵蓋了多種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)概念［7］。在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師應(yīng)注意挖掘和強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)概念［8］。例如，細(xì)胞膜的基本骨架由磷脂雙分子層構(gòu)成，蛋白質(zhì)分子以不同的方式“鑲”“嵌”或“貫穿”在基本骨架中。由于骨架上的磷脂分子和大部分蛋白質(zhì)分子是可流動(dòng)的，導(dǎo)致細(xì)胞膜形成了具有一定流動(dòng)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。膜表面存在起到識(shí)別功能的蛋白質(zhì)以及膜中存在特異性的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這些結(jié)構(gòu)的存在為控制各種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞創(chuàng)造了條件。細(xì)胞膜的這種結(jié)構(gòu)決定了其具有對(duì)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞進(jìn)行控制的功能，也決定了細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性的功能特點(diǎn)。

教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中闡明這種結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系，而不只是讓學(xué)生背誦關(guān)于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能的知識(shí)內(nèi)容。在完成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)的教學(xué)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試通過(guò)概念圖的方式呈現(xiàn)本單元的基礎(chǔ)概念中所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。概念圖的直觀(guān)性可以幫助學(xué)生理解“細(xì)胞并非是簡(jiǎn)單的組分堆砌組成，而是需要通過(guò)組分之間的結(jié)構(gòu)和功能聯(lián)系來(lái)形成一個(gè)統(tǒng)一整體”的大概念，使學(xué)生在觀(guān)念層次——結(jié)構(gòu)和功能觀(guān)上理解并整合所學(xué)內(nèi)容。

二、選用直觀(guān)的教學(xué)媒介

有的生物教師在課堂教學(xué)中傾向于使用純理論的方式，以文字和圖示為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)教學(xué)目標(biāo)。然而，這種方式的實(shí)際效果并不理想，當(dāng)教師要求學(xué)生機(jī)械地學(xué)習(xí)概念性?xún)?nèi)容時(shí)，往往會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)知方式，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)科的本質(zhì)產(chǎn)生誤解，很難對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，甚至產(chǎn)生排斥和厭煩的情緒。生物學(xué)中不乏分子水平及細(xì)胞水平層面的解釋?zhuān)@些微觀(guān)結(jié)構(gòu)很難通過(guò)肉眼觀(guān)察或根本無(wú)法觀(guān)察，因此，用文字和圖示去闡釋物質(zhì)、細(xì)胞和生命活動(dòng)的相關(guān)規(guī)律并不夠直觀(guān)［9］。此時(shí)，教師應(yīng)該選用更加直觀(guān)的媒介輔助教學(xué)，例如視頻資源，結(jié)合聲音和動(dòng)態(tài)畫(huà)面的視頻資料比文字和圖示更加直觀(guān)。多媒體能夠提高學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，并且可以更有效地對(duì)一些抽象的現(xiàn)象進(jìn)行展示和解釋?zhuān)?0］。

人教版高中生物必修一第五章《細(xì)胞的增殖》涉及細(xì)胞的有絲分裂，但由于細(xì)胞的有絲分裂的過(guò)程是無(wú)法直接用肉眼觀(guān)察到的，如果教師直接給學(xué)生展示顯微結(jié)構(gòu)或亞顯微結(jié)構(gòu)下拍攝的照片，圖像的清晰度問(wèn)題可能會(huì)使學(xué)生對(duì)細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更加模糊。因此，更合適的方法是使用經(jīng)過(guò)處理的較為規(guī)則的示意圖去展現(xiàn)。但是有絲分裂的過(guò)程是動(dòng)態(tài)的，靜態(tài)圖片不如動(dòng)畫(huà)直觀(guān)，因此，這些內(nèi)容適合用動(dòng)畫(huà)的方式去呈現(xiàn)。教師在準(zhǔn)備教學(xué)的過(guò)程中可以搜集一些精心制作的有絲分裂相關(guān)的三維動(dòng)畫(huà)作為教學(xué)資源。在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師可以先讓學(xué)生觀(guān)看有絲分裂的三維動(dòng)畫(huà)錄像，再展示靜態(tài)示意圖。錄像和圖片最好配合一些文字指示，這樣有絲分裂過(guò)程中發(fā)生的細(xì)胞核、染色體和細(xì)胞質(zhì)等結(jié)構(gòu)的變化就能以非常直觀(guān)的形式呈現(xiàn)。教師可以在適宜的時(shí)機(jī)提出問(wèn)題，如核膜、核仁、染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了什么變化，紡錘體的組成及功能分別是什么等問(wèn)題。通過(guò)直觀(guān)的教學(xué)媒介，學(xué)生更容易弄懂這些問(wèn)題，更容易理解結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

在進(jìn)行人教版高中生物必修二第三章《DNA的結(jié)構(gòu)》教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生閱讀關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的文字部分的介紹后，能對(duì)DNA的結(jié)構(gòu)有初步的印象。但由于我們無(wú)法直接觀(guān)察到DNA的真實(shí)結(jié)構(gòu)，因此這部分內(nèi)容比較抽象。盡管教材中有相應(yīng)的平面及空間結(jié)構(gòu)示意圖，教師也可以向?qū)W生展示關(guān)于DNA分子的三維結(jié)構(gòu)動(dòng)畫(huà)，但這些形式仍然不夠直觀(guān)。因此，教師可以采用物理模型作為輔助，幫助學(xué)生更好地理解DNA分子的結(jié)構(gòu)，理解DNA分子適合儲(chǔ)存大量的遺傳信息的原因。教師可以在課堂中向?qū)W生展示制作好的DNA分子的物理模型，并設(shè)計(jì)活動(dòng)指導(dǎo)學(xué)生在課堂中使用準(zhǔn)備好的材料制作DNA分子的物理模型。通過(guò)制作物理模型，學(xué)生可以更好地觀(guān)察和理解DNA分子的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也更容易理解DNA分子結(jié)構(gòu)與功能之間的聯(lián)系。

三、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

學(xué)習(xí)的最終目的并非存儲(chǔ)知識(shí)，而是將知識(shí)用于指導(dǎo)實(shí)踐，并在實(shí)踐中繼續(xù)完善知識(shí)［11］。教師要倡導(dǎo)學(xué)生多留意身邊的生命現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生用已學(xué)的生物學(xué)知識(shí)去解釋或解決在生活中遇到的問(wèn)題［12］。

學(xué)生學(xué)習(xí)了“細(xì)胞不能無(wú)限長(zhǎng)大的原因”這部分內(nèi)容后，能了解到細(xì)胞在體積增大的同時(shí)，其細(xì)胞相對(duì)表面積卻在變小，導(dǎo)致細(xì)胞運(yùn)輸物質(zhì)的效率變低。教師可以通過(guò)列舉一些蘊(yùn)含此原理的常見(jiàn)生活現(xiàn)象作為問(wèn)題來(lái)提問(wèn)學(xué)生。例如，在腌制咸菜時(shí)，為什么將蔬菜切成小塊比切成大塊更容易入味？在炎熱的夏季，剩飯、剩菜很容易遭到細(xì)菌的“攻占”而快速腐敗，為什么在夏季細(xì)菌的繁殖速度如此之快？許多學(xué)生對(duì)這些生活現(xiàn)象熟視無(wú)睹，在日常生活中，這些問(wèn)題并不會(huì)引起他們的關(guān)注。但是，當(dāng)他們真正理解了細(xì)胞的相對(duì)表面積與細(xì)胞大小的關(guān)系之后，經(jīng)過(guò)教師的提問(wèn)，學(xué)生就會(huì)注意到這些問(wèn)題，并嘗試運(yùn)用所學(xué)原理去解釋這些現(xiàn)象。例如，小塊的蔬菜相對(duì)于大塊蔬菜的表面積更小，所以更容易入味；細(xì)菌的存活和繁殖需要適合的溫度，因此有的細(xì)菌在夏季繁殖速度很快。通過(guò)教師的指引，學(xué)生會(huì)注意到生活中許多結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)的實(shí)例，并產(chǎn)生好奇心。他們甚至?xí)鲃?dòng)尋找這些問(wèn)題并思考，開(kāi)始自行嘗試運(yùn)用已掌握的知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象。通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，學(xué)生可以及時(shí)地將所學(xué)知識(shí)加以運(yùn)用，使知識(shí)有了用武之地，同時(shí)也讓學(xué)生收獲了不同于傳統(tǒng)教學(xué)的體驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境，舉一反三，擺脫了以往對(duì)知識(shí)點(diǎn)的死記硬背，非常自然地加強(qiáng)了對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)的理解和運(yùn)用。

四、立體延伸知識(shí)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)與功能的相呼應(yīng)不僅僅在生物教材的某一章節(jié)有所體現(xiàn)，在許多章節(jié)也同樣有所體現(xiàn)，因此可以說(shuō)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)貫穿整個(gè)教材［13］。教師在講到某一章節(jié)的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以適當(dāng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行橫向或縱向的立體延伸［14］。

例如，人教版高中生物教材必修一中有一個(gè)關(guān)于蛋白質(zhì)的知識(shí)點(diǎn)：蛋白質(zhì)因受某些物理或化學(xué)因素的影響，分子的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)發(fā)生改變并失去原有的生物學(xué)活性的現(xiàn)象，稱(chēng)之為蛋白質(zhì)的變性。教師可以將這一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行橫向延伸。例如，教學(xué)人教版高中生物必修二中關(guān)于基因突變的內(nèi)容時(shí)，教師可以介紹鐮狀細(xì)胞貧血患者的基因突變情況?；颊呒?xì)胞中指導(dǎo)血紅蛋白合成的基因發(fā)生突變，導(dǎo)致構(gòu)成血紅蛋白的肽鏈中的某個(gè)氨基酸被替換，使得血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常，進(jìn)而引起紅細(xì)胞變形，導(dǎo)致運(yùn)輸氧氣的能力大大降低，造成患者出現(xiàn)嚴(yán)重的貧血癥狀。

教師還可以進(jìn)行縱向延伸，如人教版高中生物選擇性必修二《生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)》一節(jié)中，可以介紹生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一旦遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞這三大功能就會(huì)失調(diào)，導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)全面失衡。再如，選擇性必修一中的“神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)：軸突一般比較長(zhǎng)，能將接收到的信號(hào)傳遞到其他神經(jīng)元，而樹(shù)突一般比較短但數(shù)量多，有利于接收來(lái)自其他神經(jīng)元傳遞的化學(xué)信號(hào)。在課堂教學(xué)中，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行立體延伸主要適用于復(fù)習(xí)課，教師通過(guò)設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)闹R(shí)立體延伸，可以引導(dǎo)學(xué)生探求不同生命現(xiàn)象的共性規(guī)律，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)的體會(huì)。

綜上所述，基礎(chǔ)概念是觀(guān)念滲透的切入點(diǎn)，直觀(guān)的教學(xué)媒介可以將抽象的觀(guān)念具體化，真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)將觀(guān)念從生活場(chǎng)景中再現(xiàn)，知識(shí)點(diǎn)的立體延伸強(qiáng)化了觀(guān)念的樹(shù)立。教師在教學(xué)中應(yīng)嘗試從多個(gè)角度對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)進(jìn)行滲透，包括但不限于以上所提及的幾種途徑。同時(shí)，教師也要注意以下幾個(gè)重要的問(wèn)題：第一，觀(guān)念的形成是循序漸進(jìn)的，需要時(shí)間與過(guò)程，不能急于求成；第二，教師應(yīng)對(duì)所授教材開(kāi)展全面的閱讀與研究，準(zhǔn)確理解教材，樹(shù)立全局觀(guān)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，切忌斷章取義、隨意發(fā)揮；第三，教師要將生命觀(guān)念融入練習(xí)題的設(shè)計(jì)當(dāng)中，強(qiáng)化學(xué)生運(yùn)用生命觀(guān)念分析題目的能力，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用規(guī)范性的語(yǔ)言闡釋生命觀(guān)念。

對(duì)高中生結(jié)構(gòu)與功能觀(guān)的培養(yǎng)，旨在為他們生命觀(guān)念的形成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有利于學(xué)生客觀(guān)看待生命現(xiàn)象及其本質(zhì)，理解生命的意義。教師應(yīng)努力強(qiáng)化學(xué)生思維的邏輯性，將生物學(xué)知識(shí)由淺顯的知識(shí)層次上升到觀(guān)念層次，逐步提升學(xué)生的思維，使學(xué)生建立符合時(shí)代、社會(huì)所需的價(jià)值觀(guān)，形成必備品格和獲得關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

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