以生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次為主線的高中生物知識體系構(gòu)建策略

貴州

從局部來看，高中生物教學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的邏輯聯(lián)系，但整體上看所有知識點(diǎn)卻較為分散，聯(lián)系不明顯。深入分析可發(fā)現(xiàn)，高中生物知識中存在很多跨模塊的大線索可以加以應(yīng)用，以生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次為例，必修教材基本符合這條主線。筆者以本文就如何指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建完整的學(xué)科知識體系，使學(xué)生能靈活地遷移并應(yīng)用所學(xué)知識、適應(yīng)新高考的變革和新時代發(fā)展的需要等方面展開研究。

一、生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次與高中生物教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性分析

生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的主要內(nèi)容是：細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈。2004 年版和2019 年版的人教版教材中都將相關(guān)內(nèi)容排在了必修1 首章首節(jié)中，必然有其用意。

仔細(xì)分析后不難發(fā)現(xiàn)，必修1 從“細(xì)胞的分子組成”開始，到“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”“細(xì)胞的代謝”“細(xì)胞的生命歷程”等內(nèi)容，其核心詞主要就只有“細(xì)胞”。但從“細(xì)胞分化”開始，事實(shí)上已經(jīng)開始提到了“組織”這一層次。必修3 在“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)”“植物的激素調(diào)節(jié)”的部分，主要是對應(yīng)“個體”層次，但卻反復(fù)在強(qiáng)調(diào)各種器官、系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)作用。接下來的生態(tài)學(xué)部分則按“種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)”的順序延伸。

這里似乎與必修2《遺傳與進(jìn)化》的內(nèi)容沒什么關(guān)系，實(shí)則不然。必修2“遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)（減數(shù)分裂）”顯然還是“細(xì)胞”層次的內(nèi)容。而“遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)”（包括DNA 是主要的遺傳物質(zhì)、DNA 的結(jié)構(gòu)與復(fù)制、基因表達(dá)、變異等內(nèi)容在內(nèi)）實(shí)際上就是必修1 中“核酸”這一內(nèi)容的延伸。生物進(jìn)化這個板塊從“進(jìn)化的實(shí)質(zhì)（種群基因頻率的定向改變）”這個角度來看，與“細(xì)胞（細(xì)胞的分子組成）”和“種群”都有明顯聯(lián)系。從這個層面上來看，以“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”為主線的知識體系，基本涵蓋了高中生物必修教材的所有知識點(diǎn)，由此可以認(rèn)為，以生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次為主線構(gòu)建高中生物知識體系這一方法在客觀上具有很強(qiáng)的可行性。依據(jù)此方法將生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次與必修部分教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)構(gòu)建為圖1。

圖1 生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次與必修部分教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)

二、構(gòu)建知識體系的方法論

知識體系的構(gòu)建需要一些必要的方法和理論做支撐，此處以知識體系矩陣為基本方法參考，如圖2 所示（根據(jù)微信公眾號“L 先生說”相關(guān)理論改編）。

圖2 知識體系矩陣

其中知識體系矩陣的基本概況如下：

（1）三種知識類型：①通識是指具有“范式、廣博、客觀”三個主要特征的知識積累，大量的知識點(diǎn)儲備是形成知識體系的前提條件。②應(yīng)用是人們對通識的“意義辨析”，在“問題與意義驅(qū)動”下，辨析知識的價值和應(yīng)用。③資訊相當(dāng)于知識組成部分的信息輸入點(diǎn)，知識體系并非一成不變的，而是需要不斷地輸入新信息。

（2）三種學(xué)習(xí)方式：①大量通識的獲取需要一個高明的導(dǎo)師，對學(xué)校教育來說，就是教師（或?qū)熤频膶?dǎo)師），即“自己領(lǐng)悟不如名師指路”。②最好的學(xué)習(xí)方式實(shí)際上是輸出。將儲備的知識通過“輸出”的手段加以“應(yīng)用”，不僅會在“重復(fù)”的過程中使知識的記憶更牢固，也能加強(qiáng)對知識脈絡(luò)的理解。這也是教師隨著教齡的增加教學(xué)方法會逐漸成熟的原因。③“渠道”專指獲取“碎片信息”的方式。對學(xué)校教育來說，“教材——課堂——教師”是主要學(xué)習(xí)方式，以此獲得大量的知識（通識）。但同時有必要通過報刊、雜志、書籍、網(wǎng)絡(luò)等渠道，獲取更多的零散知識來補(bǔ)充知識的缺陷和不足。

（3）三種學(xué)習(xí)思維：①孤立地去理解任何一個知識點(diǎn)都是毫無意義的，任何知識都只有在特定的背景下才被賦予一定的含義。比如“DNA 是遺傳物質(zhì)”和“DNA 是主要的遺傳物質(zhì)”這兩句生物課上經(jīng)常辨析的話，單獨(dú)來看都是對的，但在解釋為什么對的時候，往往需要假設(shè)一些基本條件?！奥?lián)系”的思維就是要求盡可能地將新知識與已有知識產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。②“系統(tǒng)”是一個與“聯(lián)系”相似，但比“聯(lián)系”更高的概念。系統(tǒng)中有明顯的層次感，比如“高中生物——《分子與細(xì)胞》——細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能——細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能——核仁與rRNA 的合成和核糖體的形成有關(guān)”，這就是一個知識點(diǎn)的系統(tǒng)。由此可以看出，“系統(tǒng)”具有很強(qiáng)的層次感和清晰的邏輯聯(lián)系。③“開放”的根本是讓學(xué)生在已有的知識體系中接納新信息，這也是很多人學(xué)習(xí)過程中最不容易做到的。人們總會有一種“刻板印象”，更容易接受和記住第一印象的事物，而與此相關(guān)的新信息則會被排斥。例如曾經(jīng)很多的教輔資料寫到“胞吞和胞吐屬于非跨膜運(yùn)輸方式”，這個信息被很多的師生廣泛接受，以至于2016 年全國卷Ⅰ面世之后一片嘩然，很多教師和學(xué)生用了很久才“回過神來”。由此可見，一個“開放”的思維模式對學(xué)習(xí)有多重要。

三、知識體系構(gòu)建的重要策略

構(gòu)建知識體系是一個歷時較長的過程，一般在整理已有知識的同時，也會遇到新的問題并產(chǎn)生新的信息輸入，常需要從幾個關(guān)鍵的方面入手。

1.明確主線

高中生物學(xué)有多條主線并存，如DNA（遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)）、生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次等。確定一條主要線索是構(gòu)建知識體系的核心。由前文分析可知，“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”這條主線最明顯，聯(lián)系也最全面。在教學(xué)中需要緊扣主線，有意識地分析教學(xué)內(nèi)容與“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”的關(guān)聯(lián)，促進(jìn)知識體系的形成和完善。例如進(jìn)行“酶和ATP”的相關(guān)教學(xué)時，在新課導(dǎo)入和教學(xué)總結(jié)時就可以有意識地將相關(guān)知識歸入生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的體系中。具體如圖3 所示。

圖3 “酶和ATP”與生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的關(guān)聯(lián)簡圖

2.打牢基礎(chǔ)

構(gòu)建知識體系是將諸多零散知識進(jìn)行整合的手段，但整合的前提條件是必須有足夠的知識儲備。所以在教學(xué)（復(fù)習(xí)）過程中，對每個重要概念、方法、過程等核心知識必須理解透徹。每一部分的知識結(jié)構(gòu)必須邏輯嚴(yán)密，條理清晰。比如“動物和人體生命活動的調(diào)節(jié)”部分的教學(xué)內(nèi)容，其中以“神經(jīng)調(diào)節(jié)”中的“神經(jīng)沖動的產(chǎn)生與傳遞”為例，需要大量運(yùn)用“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸”“離子的分布”“生物膜的結(jié)構(gòu)與功能”等相關(guān)知識。一方面只有對這些知識達(dá)到熟練掌握和能遷移應(yīng)用的程度才能深入理解“神經(jīng)調(diào)節(jié)”的相關(guān)知識；另一方面，深入分析相關(guān)知識之間的聯(lián)系，能促進(jìn)知識體系的完善，有利于知識的記憶和應(yīng)用。其關(guān)系如圖4 所示。

圖4 “神經(jīng)沖動的產(chǎn)生與傳遞”與生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的關(guān)聯(lián)簡圖

3.強(qiáng)化鞏固

在教學(xué)（復(fù)習(xí)）的過程中需要經(jīng)常有意識地強(qiáng)調(diào)知識體系的主要線索以及知識間的關(guān)聯(lián)性。并時常提醒學(xué)生有意識地按一定的思路進(jìn)行復(fù)習(xí)。在多次的重復(fù)后，學(xué)生在潛意識里就會形成知識的相關(guān)性鏈接，從而逐漸構(gòu)建成知識體系。如在“細(xì)胞分化”的教學(xué)中就可以明確指出“細(xì)胞分化形成組織”，并借此復(fù)習(xí)鞏固“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”的內(nèi)容；而在生態(tài)學(xué)的教學(xué)中，可按“種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈”的順序依次進(jìn)行學(xué)習(xí)，這條線索具有明顯的層次關(guān)系，但仍然需要教師提醒學(xué)生將這個層次關(guān)系完整地重復(fù)一遍，并注重相關(guān)知識與“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”的聯(lián)系。具體如圖5 所示。

圖5 生態(tài)學(xué)與生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的關(guān)聯(lián)簡圖

4.整體梳理

盡管經(jīng)過一步步的積累，學(xué)生對于知識在整體上已經(jīng)基本掌握。但在知識的整體性上還會存在一定欠缺，必須進(jìn)行系統(tǒng)的梳理。以“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”為例，將必修1 每一個板塊的知識學(xué)習(xí)（復(fù)習(xí)）完之后學(xué)生可以進(jìn)行一次小范圍的梳理，而必修1 整體完成之后，需要在“細(xì)胞”的層次上進(jìn)行梳理。順著整條線索，逐步完成全部必修內(nèi)容的學(xué)習(xí)（復(fù)習(xí)）之后，還需要在整條主線的引領(lǐng)下，進(jìn)行整體的梳理。只有通過反復(fù)的推演，知識之間的聯(lián)系才更清晰明了，知識體系也才能更完善。

四、“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”知識體系的構(gòu)建思路

通過前文的分析可以明確兩個問題：一是在新課的教學(xué)中要幫助學(xué)生積累大量知識，因?yàn)橹挥袑χR有了足夠的積累之后才能形成知識體系，并且需要不斷向知識體系中輸入新信息（新知識）；二是以“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”為依據(jù)構(gòu)建高中生物知識體系是可行的。高中生物知識體系構(gòu)建并不是一步到位的，需要經(jīng)過新課學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固兩個主要環(huán)節(jié)，同時需要注重對學(xué)科交叉信息的梳理。具體可概括為以下流程。

1.新課教學(xué)中的知識儲備

新課教學(xué)中一定要注重對基本概念和基礎(chǔ)知識的積累，為構(gòu)建知識體系提供保障。一方面是教師需要盡可能地保證知識的主干清晰，知識點(diǎn)巨細(xì)無遺；另一方面是教師必須監(jiān)督好學(xué)生對知識的記憶情況。

例如，生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的相關(guān)內(nèi)容：首先是各結(jié)構(gòu)層次的連接順序“細(xì)胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→生物圈”必須厘清、記牢；其次是各層次之間的關(guān)系需理解（如細(xì)胞分化形成組織等）；再次是多個層次的概念要熟知（如種群是指一定區(qū)域內(nèi)同種生物的全部個體的總稱）。

再比如，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)知識中，細(xì)胞膜的成分、結(jié)構(gòu)和功能；細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能；細(xì)胞質(zhì)（各種細(xì)胞器）的結(jié)構(gòu)、分布和功能等知識，是必備的基礎(chǔ)知識。

2.新課學(xué)習(xí)中的階段性整理

從局部來看，高中生物的教學(xué)內(nèi)容均具有較強(qiáng)的邏輯聯(lián)系，因此在各板塊的教學(xué)中，有必要進(jìn)行階段性的整理。

比如，在完成“細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能”的相關(guān)教學(xué)以后，就需要以“細(xì)胞結(jié)構(gòu)”為關(guān)鍵詞對相關(guān)知識進(jìn)行梳理和總結(jié)，便于形成知識網(wǎng)絡(luò)?；究蚣苋鐖D6 所示。

圖6 細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能部分知識框架圖

類似的框架結(jié)構(gòu)還有“細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)”“細(xì)胞代謝”“細(xì)胞的生命歷程”等與細(xì)胞相關(guān)的內(nèi)容。當(dāng)所有必修1《分子與細(xì)胞》的內(nèi)容學(xué)完之后，還需要對整體的知識再次進(jìn)行全面的梳理與總結(jié)。

同樣等級的板塊還有很多，比如必修2《遺傳與進(jìn)化》中的“遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)”“遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)”“遺傳的基本規(guī)律”“生物變異與進(jìn)化”等；必修3“穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”板塊中的“植物的激素調(diào)節(jié)”“內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)”等；必修3“生態(tài)與環(huán)境”板塊中的“種群”“群落”“生態(tài)系統(tǒng)”“生物多樣性與環(huán)境保護(hù)”等。

3.新課學(xué)習(xí)中學(xué)生對知識的應(yīng)用與輸出

如前文所說，最好的學(xué)習(xí)是“輸出”，也就是對知識的“應(yīng)用”。學(xué)校教育中，對知識最常見的應(yīng)用無非是“測驗(yàn)”。但是做試題是對知識的機(jī)械應(yīng)用，這種輸出對知識體系的形成效果甚微，這就是為什么“題海戰(zhàn)術(shù)”不可取。但做試題并不是完全沒有作用。對于涵蓋較多知識點(diǎn)的、綜合性較強(qiáng)的試題，需要進(jìn)行針對性的深度剖析，將相關(guān)的知識點(diǎn)挖掘出來，并深層分析知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。如此一來，不僅能幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)的知識點(diǎn)，同時還能提高學(xué)生利用相關(guān)知識解決問題的能力。

學(xué)校教學(xué)過程中，學(xué)生輸出知識的另外一些常見的有效途徑包括編寫思維導(dǎo)圖（或知識框圖）、合作學(xué)習(xí)（學(xué)生之間相互講解、提問等）等多種模式。通過在對知識的應(yīng)用過程中形成局部的知識網(wǎng)絡(luò)，并有意識地將知識網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充（聯(lián)系）到生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次之中。

4.復(fù)習(xí)課中的整體梳理與補(bǔ)充

在新課教學(xué)中若能做好以上三個環(huán)節(jié)的工作，則很多知識已經(jīng)形成了一定的聯(lián)系，并在局部范圍內(nèi)形成小的知識網(wǎng)絡(luò)。那么進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，只需要在原有知識的基礎(chǔ)上，梳理清楚各知識網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，便可以初步構(gòu)建出知識體系。但是新課學(xué)習(xí)難免有些疏漏的知識，復(fù)習(xí)過程中要著重查缺補(bǔ)漏，同時，新課學(xué)習(xí)過程中對于一些涉及不深的知識，在復(fù)習(xí)的時候要注意對其深入淺出地加強(qiáng)理解。

整個復(fù)習(xí)過程中，需要隨時在與“生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次”相關(guān)的節(jié)點(diǎn)、或者在跨模塊交叉的知識點(diǎn)處，下意識地進(jìn)行連接，即“知識體系矩陣”里說到的“聯(lián)系”。

5.注重學(xué)科交叉的思維能力培養(yǎng)

教學(xué)中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)一種情況，即學(xué)生對跨學(xué)科的知識很難聯(lián)系在一起，正如前文所說的“聯(lián)系”“開放”等方面的心理因素。在新課學(xué)習(xí)時，存在不同學(xué)科相關(guān)知識的教學(xué)不同步的情況，比如高中生物“氨基酸結(jié)構(gòu)”“氨基酸脫水縮合”是在必修1，而“核苷酸脫水縮合形成核酸（轉(zhuǎn)錄、DNA 復(fù)制等）”在必修2 中，都屬于高一年級的教學(xué)內(nèi)容，而高中化學(xué)的“有機(jī)化學(xué)”部分則屬于選修，屬于高二年級的教學(xué)內(nèi)容。這樣就存在生物教學(xué)中一些內(nèi)容前置，且由于沒有化學(xué)的基礎(chǔ)，學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容不容易理解。相似的還有“酶促反應(yīng)速率”“光合速率”等內(nèi)容與化學(xué)的“化學(xué)反應(yīng)原理”的不同步，導(dǎo)致相關(guān)內(nèi)容成為難點(diǎn)，甚至學(xué)生在復(fù)習(xí)課中也因?yàn)椤翱贪逵∠蟆倍绊憣W(xué)習(xí)效率。再比如葉綠體色素的吸收光譜（波長與顏色）與物理知識的交叉；利用數(shù)學(xué)“排列和組合”的知識與方法，解決遺傳學(xué)的計算問題等。

生物教學(xué)中有諸多與化學(xué)、物理等學(xué)科的交叉點(diǎn)，需要教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生利用相關(guān)學(xué)科知識解決生物學(xué)問題。打破學(xué)科限制，是學(xué)生形成完整知識體系的重要前提。尤其在復(fù)習(xí)課中教師要有意識地利用其他學(xué)科知識來突破這樣的局限思維，使學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用得以升華。

五、結(jié)束語

構(gòu)建知識體系是在反復(fù)的“輸入—修正—合并”的過程中進(jìn)行的?！爸R”并不是“終點(diǎn)”，而是“在路上”。構(gòu)建知識體系是為了更好地“輸出（應(yīng)用）”知識，而在構(gòu)建過程中，“輸出”也是獲得“應(yīng)用”類知識的手段。知識體系會隨著個人的生活經(jīng)歷和學(xué)習(xí)經(jīng)歷不斷改變，只有擁有“開放”思維，不斷地輸入并合并新信息，修正舊信息，才能促進(jìn)知識體系的更新，從而適應(yīng)社會變化和需求。而學(xué)校教學(xué)中，學(xué)科的知識體系要確定明確的主線，同時也要考慮跨學(xué)科的知識交叉，打破學(xué)科界限，促進(jìn)大體系的完善。