例析消化系統(tǒng)的教學(xué)：基于結(jié)構(gòu)功能相統(tǒng)一

阮慶元 （浙江省溫嶺市教育局教研室 浙江臺(tái)州 317500）

例析消化系統(tǒng)的教學(xué)：基于結(jié)構(gòu)功能相統(tǒng)一

阮慶元 （浙江省溫嶺市教育局教研室 浙江臺(tái)州 317500）

以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，以食物的的消化與吸收的知識(shí)內(nèi)容為載體，體驗(yàn)“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”這一生物學(xué)基本觀點(diǎn)，理解結(jié)構(gòu)是事物內(nèi)在屬性的表達(dá)，生物結(jié)構(gòu)通過生理功能實(shí)現(xiàn)存在的價(jià)值。利用顯性結(jié)構(gòu)推導(dǎo)未知功能、功能需求推理可能存在的結(jié)構(gòu)正逆兩個(gè)角度進(jìn)行預(yù)設(shè)教學(xué)、建構(gòu)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)富有思考氛圍、充滿思辨的課堂。

消化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 功能

科學(xué)不是簡(jiǎn)單的知識(shí)說教、識(shí)記，是用理性的方法、思維去認(rèn)知紛雜、感性的世界，去挖掘世界存在的關(guān)聯(lián)與規(guī)律。

“結(jié)構(gòu)功能相統(tǒng)一”是生物學(xué)最基本的觀點(diǎn)之一。所謂結(jié)構(gòu)，是事物內(nèi)部的構(gòu)成方式，有著相對(duì)的穩(wěn)定的有序性存在，即事物內(nèi)在各構(gòu)成受一定的規(guī)律性支配而表現(xiàn)為一定規(guī)則的方式。而所謂功能，是事物作用于他物的能力，即系統(tǒng)作用于環(huán)境的能力。結(jié)構(gòu)與功能是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系——因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)指向內(nèi)在要素的構(gòu)成方式，而功能則指向事物與外界環(huán)境的關(guān)系，兩者所要揭示的內(nèi)容是不同的；但是，結(jié)構(gòu)的存在是事物內(nèi)在屬性的表達(dá)，其通過功能實(shí)現(xiàn)其存在的價(jià)值與意義。

在浙教版科學(xué)教材九年級(jí)上冊(cè)中，“食物的消化與吸收”是“代謝與平衡”這一章的重要內(nèi)容。相對(duì)于泌尿系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)，學(xué)生對(duì)糞便與食物的感官性狀上的差異、自身口腔、牛胃（牛百葉）、豬腸（小腸卷）等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有著較為豐富的前概念。教師如何充分創(chuàng)設(shè)各種問題情景引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、概念重釋、比較鑒別等方式完善學(xué)生前概念，使學(xué)生科學(xué)地認(rèn)識(shí)消化與吸收，遠(yuǎn)勝于簡(jiǎn)單的知識(shí)識(shí)記。鑒此，筆者利用顯性結(jié)構(gòu)推導(dǎo)功能、功能需求推理可能的結(jié)構(gòu)存在，預(yù)設(shè)教學(xué)、建構(gòu)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)富有思考氛圍、充滿思辨的課堂。

1 課引：科學(xué)問題的提出

1.1 教學(xué)預(yù)設(shè)

問題呈現(xiàn)：民以食為天，食物進(jìn)入人體后，最后都去哪里了？

課堂分析：食物最后以糞便的形式排出體外。糞便與食物相比，其感官性狀已經(jīng)完全發(fā)生了變化。其變化是因?yàn)槭澄镌谌梭w內(nèi)發(fā)生了消化、吸收。

1.2 設(shè)計(jì)意圖

雖然人們每天都在攝食、排遺，但是學(xué)生對(duì)消化系統(tǒng)除口腔外的其他器官的結(jié)構(gòu)與功能還是很陌生。教師從糞便的排出，點(diǎn)出消化系統(tǒng)的排遺功能；從糞便與食物的性狀差異，推理消化（化學(xué)性消化）的存在，從而進(jìn)一步提出“消化和吸收到底發(fā)生在哪里？”“為什么會(huì)讓食物發(fā)生如此巨大的變化？”等問題。陶行知先生有言：“創(chuàng)造始于問題，有了問題才會(huì)思考。有了思考，才有解決問題的方法，才有找到獨(dú)立思路的可能。”好的開端是成功的一半。作為課引，教師讓學(xué)生自己提出科學(xué)的問題是至關(guān)重要的。

2 模擬實(shí)驗(yàn)：消化、吸收概念的建構(gòu)

2.1 教學(xué)預(yù)設(shè)

問題呈現(xiàn)：生命的基本結(jié)構(gòu)和功能單位是細(xì)胞，消化系統(tǒng)為每一個(gè)細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，那營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是如何離開消化系統(tǒng)抵達(dá)全身不同的部位的細(xì)胞呢？

課堂分析：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)抵達(dá)全身。

概念得出：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過消化道壁進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的過程叫吸收。

問題呈現(xiàn)：是否所有物質(zhì)都能直接進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)呢？

實(shí)驗(yàn)?zāi)M：將塊狀的餅干置于絲襪中，再輕輕擠壓、研磨，餅干屑從絲襪中紛紛掉出來。

課堂分析：如果把絲襪比作消化道壁血管，餅干比作攝入人體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)過這樣的變化，那么營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸收前要經(jīng)過由大變小的過程。

概念得出：食物中的物質(zhì)被切割、分解成能被人體利用的小分子物質(zhì)的過程，稱之為消化。

問題呈現(xiàn)：模擬實(shí)驗(yàn)餅干揉搓前后除了大小其他性狀均沒有發(fā)生較大的變化，而攝入的餅干與糞便則完全不同，可見真實(shí)的消化并不是模擬實(shí)驗(yàn)所展示的。那真實(shí)的消化是怎樣的呢？

概念得出：消化包括物理性消化和化學(xué)性消化。

2.2 設(shè)計(jì)意圖

概念是人類在認(rèn)識(shí)過程中，從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，把所感知的事物的共同本質(zhì)特點(diǎn)抽象出來，加以概括，是本我認(rèn)知意識(shí)的一種表達(dá)，形成概念式思維慣性。但九年級(jí)學(xué)生的前概念中攝食、消化、吸收往往缺乏甄別也缺乏結(jié)構(gòu)與功能上的聯(lián)系，其年齡特征又決定了其思維特征處于感性思維向理性思維過渡的階段。因此，消化、吸收這些抽象概念的建構(gòu)需要模擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生對(duì)實(shí)體的感知、體驗(yàn)。

模擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)實(shí)體的模擬，利用絲襪間隙特點(diǎn)模擬毛細(xì)血管的結(jié)構(gòu)特征，從而使學(xué)生根據(jù)間隙對(duì)小顆粒的通過，想象到消化的存在與功能，并類推到吸收。但模擬實(shí)驗(yàn)永遠(yuǎn)無法等同于實(shí)際過程。因此模擬實(shí)驗(yàn)后，通過絲襪中揉搓后的餅干碎屑與糞便的性狀差異，教師在引導(dǎo)學(xué)生反思模擬實(shí)驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)消化有物理性消化與化學(xué)性消化，從而使知識(shí)不再是簡(jiǎn)單的識(shí)記，而是基于問題的思考、基于問題的發(fā)現(xiàn)。

3 胃模型：結(jié)構(gòu)對(duì)功能的推理

3.1 教學(xué)預(yù)設(shè)

模型展示：觀察胃模型。

問題思考：① 胃具有怎樣的外型特點(diǎn)？你能預(yù)測(cè)它的生理學(xué)功能嗎？② 胃壁具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？你能預(yù)測(cè)它的生理學(xué)功能嗎？

課堂分析：胃是消化道中最膨大的部分，好像一個(gè)口袋，因此其功能可能與容納有關(guān)。胃壁具有發(fā)達(dá)的平滑肌，肌肉收縮舒張會(huì)帶動(dòng)相關(guān)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。因此其功能可能與對(duì)其中的食物研磨、擠壓有關(guān)。

結(jié)論得出：胃對(duì)食物具有貯存功能，其蠕動(dòng)可以在促進(jìn)食物物理性消化的同時(shí)又可以使食物與胃液充分混合促進(jìn)化學(xué)性消化，還能將食物往消化道下段推進(jìn)。

3.2 設(shè)計(jì)意圖

觀察是人們認(rèn)識(shí)未知、獲取知識(shí)的重要途徑，其以視覺為主的綜合感知，是知覺的一種高級(jí)形式。觀察中包含著積極的思維活動(dòng)。學(xué)習(xí)離不開觀察，對(duì)胃模型的觀察可使學(xué)生獲得大量、鮮明、生動(dòng)、具體的感性認(rèn)識(shí)，并結(jié)合生活中食用豬胃、牛胃等積累的感性經(jīng)驗(yàn)，為存在功能的概括、抽象提供基礎(chǔ)。

根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系的原理，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定著系統(tǒng)的功能，即在要素既定的條件下，有什么樣的結(jié)構(gòu)就有什么樣的功能。那么，可以根據(jù)胃的外形特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)來推測(cè)和預(yù)見它的功能，即通過胃外形特征推理其貯存功能，胃壁發(fā)達(dá)肌肉推理其物理性消化功能，從結(jié)構(gòu)到功能正向推理培養(yǎng)學(xué)生思維能力。

4 胃模型：功能對(duì)結(jié)構(gòu)的推理

4.1 教學(xué)預(yù)設(shè)

問題呈現(xiàn)：胃不是消化吸收的主要場(chǎng)所，那能實(shí)現(xiàn)消化與吸收功能的器官會(huì)是怎樣的結(jié)構(gòu)呢？

課堂分析：① 為了使食物充分消化及吸收，食物在該器官應(yīng)該停留比較長(zhǎng)的時(shí)間。② 為了使食物充分消化，該器官中應(yīng)該有豐富的消化液。③ 為了充分分吸收，該器官應(yīng)該具有較大的內(nèi)表面，以增大與食物的接觸面積。④ 該器官的內(nèi)表面應(yīng)該有豐富的毛細(xì)血管，以實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)的吸收。

模型展示：以實(shí)物模型和圖片的形式呈現(xiàn)小腸、大腸、肛門等器官。

分析猜想：通過對(duì)消化吸收功能與對(duì)應(yīng)器官結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的對(duì)比分析，小腸可能是消化吸收的主要器官。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：將2 cm2左右的新鮮豬小腸置于燒杯中，加入適量的水，使其展開懸浮于水中。先用肉眼仔細(xì)觀察其內(nèi)表面、再用放大鏡觀察內(nèi)表面。

結(jié)論得出：小腸的結(jié)構(gòu)非常有利于食物消化吸收功能的實(shí)現(xiàn)。

4.2 設(shè)計(jì)意圖

完成的思維包括正向推理和逆向推理。在胃的認(rèn)識(shí)中，嘗試從結(jié)構(gòu)觀察推理功能存在，發(fā)現(xiàn)胃在結(jié)構(gòu)特征上并不符合作為消化吸收功能存在。那么要完成消化吸收這樣一個(gè)功能，應(yīng)該具有怎樣的機(jī)構(gòu)呢？嘗試從功能到結(jié)構(gòu)的逆向推理，對(duì)具有該結(jié)構(gòu)特征器官進(jìn)行科學(xué)猜想。

所謂科學(xué)假說是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)與研究客觀世界時(shí)，依據(jù)原有的科學(xué)知識(shí)和新的科學(xué)事實(shí)，通過抽象、推理等理性邏輯方法，對(duì)已存在和已發(fā)現(xiàn)的事物現(xiàn)象做出的假定性解釋和說明，以及對(duì)未發(fā)現(xiàn)和尚未存在的事物現(xiàn)象做出前瞻性預(yù)見和推測(cè)。教師讓學(xué)生明白小腸是消化吸收的主要器官是由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的。最后通過對(duì)小腸內(nèi)壁的觀察，驗(yàn)證科學(xué)假說。因?yàn)榭茖W(xué)假說是對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)或研究時(shí)遇到問題而提出的一種推測(cè)性解釋，這也就決定了科學(xué)假說不等同于真理的原因在于其有著假設(shè)性和或然性，還生物教學(xué)一個(gè)真實(shí)面目遠(yuǎn)強(qiáng)于知識(shí)的識(shí)記。

5 結(jié)語

《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確指出：學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念性知識(shí)的基礎(chǔ)上形成生命觀念，如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等，并能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生命世界、解釋世界?！靶纬伞辈皇琴N標(biāo)簽形式的告知，更不會(huì)有立竿見影的收效，而是教學(xué)中以素養(yǎng)為導(dǎo)向，一步一個(gè)腳印地潛移默化，逐步滲透，使學(xué)生形成必備的品格和關(guān)鍵的能力。

G633.91

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文件編號(hào)：1003-7586(2017)10-0070-02