基于冬奧會(huì)素材形成生命觀念的單元整體教學(xué)
——以高三二輪復(fù)習(xí)課“生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡”為例

高飛燕

（廣東省中山市第二中學(xué) 廣東中山 528429）

運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解釋和分析生命現(xiàn)象，形成相應(yīng)生命觀念，培養(yǎng)相應(yīng)社會(huì)責(zé)任，是生物學(xué)科育人價(jià)值的本質(zhì)追求。打破課時(shí)思維，以某一生命觀念為內(nèi)在邏輯，將跨章節(jié)的非連續(xù)性教材內(nèi)容重構(gòu)成專(zhuān)題類(lèi)單元，現(xiàn)已成為高三二輪復(fù)習(xí)常見(jiàn)的模式。這類(lèi)單元的特點(diǎn)是突破了知識(shí)間的界限，實(shí)現(xiàn)零散知識(shí)的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化。下文以“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”這一生命觀念為主線，選取2022年北京冬奧會(huì)相關(guān)素材，聯(lián)系高中生物學(xué)“生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡”的相關(guān)內(nèi)容，重構(gòu)知識(shí)圖譜，從細(xì)胞、個(gè)體和生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)層次開(kāi)展單元整體教學(xué)。其中細(xì)胞、個(gè)體層次為第1課時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)層次為第2課時(shí)。

1 單元教學(xué)目標(biāo)

①通過(guò)分析冬奧運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)時(shí)細(xì)胞內(nèi)ATP穩(wěn)態(tài)的維持機(jī)制，形成細(xì)胞層次的穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

②基于高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的過(guò)程及原理，構(gòu)建個(gè)體層次穩(wěn)態(tài)與平衡的概念模型，認(rèn)同局部與整體相統(tǒng)一的觀點(diǎn)，深化對(duì)生命系統(tǒng)的整體性的認(rèn)識(shí)；基于對(duì)人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的理解，分析過(guò)度訓(xùn)練導(dǎo)致機(jī)體穩(wěn)態(tài)失調(diào)的實(shí)例，養(yǎng)成正確運(yùn)動(dòng)保健的意識(shí)和習(xí)慣。

③通過(guò)對(duì)冬奧賽區(qū)生態(tài)修復(fù)案例的分析和討論，關(guān)注穩(wěn)態(tài)平衡原理在生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中的應(yīng)用，并以此為指導(dǎo)，評(píng)估延慶賽區(qū)生態(tài)修復(fù)方案及討論提高張家口賽區(qū)“碳匯林”穩(wěn)定性的措施。

④在理解“細(xì)胞-個(gè)體-生態(tài)系統(tǒng)”穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)論角度闡釋不同層次的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成系統(tǒng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、信息與調(diào)控觀等生命觀念。

⑤基于冬奧會(huì)相關(guān)素材，弘揚(yáng)運(yùn)動(dòng)員頑強(qiáng)拼搏精神，落實(shí)生態(tài)文明思想，增強(qiáng)民族自豪感和民族自信心，滲透愛(ài)國(guó)主義教育，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

2 單元實(shí)施過(guò)程

2.1 基于冬奧素材精心設(shè)計(jì)系列情境

課堂上，學(xué)生是主角，教師是導(dǎo)演，知識(shí)是道具，情境是舞臺(tái)，良好的教學(xué)情境能為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供認(rèn)知的支撐點(diǎn)。在重組教材知識(shí)架構(gòu)的二輪復(fù)習(xí)時(shí)，筆者實(shí)施“一境到底”教學(xué)策略，嘗試挖掘冬奧會(huì)中蘊(yùn)含的生物學(xué)現(xiàn)象，并以此為素材進(jìn)行加工、組合，創(chuàng)設(shè)多個(gè)契合學(xué)生認(rèn)知水平的主題情境，再把主題情境拆分為多個(gè)系列情境貫穿課堂，從不同的生命系統(tǒng)層次搭建“情境-概念-觀念”框架（圖1），進(jìn)而推動(dòng)教學(xué)過(guò)程，引起學(xué)生共鳴，激活學(xué)生思維。好的素材能賦予課堂靈魂，以冬奧會(huì)為“境”，課堂也就有了“情”，學(xué)生在感悟運(yùn)動(dòng)和生態(tài)之美中，自然而然地建構(gòu)大概念，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。在賽場(chǎng)競(jìng)技時(shí)，穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)維持了生命的動(dòng)力；在賽區(qū)建設(shè)中，生態(tài)平衡的理念推動(dòng)生態(tài)的修復(fù)。

圖1 不同生命系統(tǒng)層次的“情境—概念—觀念”框架

2.2 基于系列情境梯次設(shè)計(jì)問(wèn)題索引

創(chuàng)設(shè)有價(jià)值的問(wèn)題是情境的落腳點(diǎn)，即由情境生成問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)問(wèn)題與情境的緊密關(guān)聯(lián)。由此設(shè)計(jì)的單元活動(dòng)應(yīng)蘊(yùn)含問(wèn)題分析的框架，因此在設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈時(shí)，筆者以核心問(wèn)題為索引：①不同層次的生命系統(tǒng)如何調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)態(tài)?②不同層次的生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)有什么聯(lián)系?再?lài)@核心問(wèn)題根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的子問(wèn)題，并依據(jù)建構(gòu)主義理論合理調(diào)配問(wèn)題的梯度，幫助學(xué)生梳理知識(shí)間的“縱橫”聯(lián)系。表1呈現(xiàn)了單元活動(dòng)的問(wèn)題索引。

表1 單元活動(dòng)的問(wèn)題索引表

2.3 基于問(wèn)題索引逐步重構(gòu)知識(shí)體系

通過(guò)情境體驗(yàn)和對(duì)知識(shí)的延展，學(xué)生已掌握“細(xì)胞-個(gè)體-生態(tài)系統(tǒng)”穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的機(jī)制，在對(duì)知識(shí)內(nèi)化的基礎(chǔ)上，筆者圍繞“不同層次的生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)有什么聯(lián)系?”這一核心問(wèn)題，在不同模塊知識(shí)之間搭建橋梁，闡釋不同生命系統(tǒng)層次的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

筆者以生活在延慶賽區(qū)的豹貓的種群數(shù)量變化為例：假設(shè)該生態(tài)系統(tǒng)中鼠的種群數(shù)量減少，導(dǎo)致豹貓的食物不足，豹貓的體內(nèi)會(huì)發(fā)生什么變化?學(xué)生分析豹貓可能通過(guò)神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)來(lái)維持血糖的穩(wěn)態(tài)。此時(shí)，教師展示細(xì)胞自噬的信號(hào)調(diào)控過(guò)程示意圖，進(jìn)一步追問(wèn)：假如長(zhǎng)期得不到食物，豹貓?bào)w內(nèi)的細(xì)胞也將面臨代謝壓力，細(xì)胞內(nèi)可能發(fā)生什么變化?學(xué)生聯(lián)系細(xì)胞自噬的保護(hù)機(jī)制，解釋?zhuān)合嚓P(guān)基因不能表達(dá)，細(xì)胞啟動(dòng)自噬過(guò)程，通過(guò)降解自身大分子物質(zhì)或細(xì)胞器為生存提供能量。但如果細(xì)胞自噬也無(wú)法滿(mǎn)足細(xì)胞代謝需要，細(xì)胞則啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序。多數(shù)細(xì)胞的死亡導(dǎo)致個(gè)體死亡，個(gè)體死亡導(dǎo)致豹貓種群數(shù)量減少，當(dāng)豹貓種群數(shù)量減少，鼠的數(shù)量由于天敵的減少而增加，從而實(shí)現(xiàn)種群數(shù)量的穩(wěn)態(tài)。豹貓和鼠的種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定又對(duì)于維持各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的相對(duì)穩(wěn)定起到促進(jìn)作用，間接地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生正面效應(yīng)。通過(guò)上述例子的分析，學(xué)生能夠明白個(gè)體水平、生態(tài)系統(tǒng)水平的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，歸根到底都是依賴(lài)細(xì)胞水平對(duì)信號(hào)的應(yīng)答和響應(yīng)。通過(guò)信息分子的傳遞，使細(xì)胞的基因表達(dá)發(fā)生變化，細(xì)胞代謝發(fā)生調(diào)整，最終表現(xiàn)出宏觀的生理效應(yīng)，如圖2所示。

圖2 細(xì)胞水平對(duì)信號(hào)的應(yīng)答和響應(yīng)機(jī)制

2.4 基于知識(shí)體系輻射關(guān)聯(lián)其他觀念

穩(wěn)態(tài)與平衡觀反映了生命系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和基本規(guī)律，其本質(zhì)是：“穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)基礎(chǔ)是信息傳遞，通過(guò)信息傳遞使系統(tǒng)內(nèi)各成分之間協(xié)調(diào)活動(dòng)，形成一個(gè)統(tǒng)一整體，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，適應(yīng)環(huán)境的變化。”可見(jiàn)，生命系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)組合的整體，穩(wěn)態(tài)的維持和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)都需要依托信息的調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生從系統(tǒng)論視角感悟生命系統(tǒng)的各種生命觀念是相互滲透、相互制約、相互影響的，同時(shí)它們又相互協(xié)調(diào)、共同協(xié)作形成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 基于穩(wěn)態(tài)與平衡觀關(guān)聯(lián)其他生命觀念

3 教學(xué)反思

高考的育人導(dǎo)向是培育具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題的高素質(zhì)人才，教師應(yīng)在不脫離教材又不拘泥于教材的思想指導(dǎo)下，充分挖掘社會(huì)熱點(diǎn)等情景素材，為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)添磚加瓦。2022年的北京冬奧會(huì)是國(guó)之盛事，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)“一境到底”的優(yōu)良教學(xué)素材。筆者逐一挖掘隱含在冬奧會(huì)中的生物學(xué)知識(shí)，為引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)不同層級(jí)大概念和形成生命觀念提供情境依托。這種一致性極強(qiáng)的單元情境設(shè)計(jì)，既有利于幫助教師理順教學(xué)思路，設(shè)計(jì)更加整齊、流暢的任務(wù)活動(dòng)，也有利于幫助學(xué)生將前后教學(xué)情境中呈現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，形成脈絡(luò)清晰的知識(shí)體系，進(jìn)而提高思維深度和學(xué)科素養(yǎng)。教師以冬奧會(huì)相關(guān)素材鏈接生物學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論和思考，從運(yùn)動(dòng)員的穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制到生態(tài)場(chǎng)館的建設(shè)和修復(fù)理念，幫助學(xué)生建構(gòu)概念，進(jìn)而形成生命觀念；從弘揚(yáng)運(yùn)動(dòng)員頑強(qiáng)拼搏精神到落實(shí)生態(tài)文明思想，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和民族自信心，滲透愛(ài)國(guó)主義教育，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任；有效提高了學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了生物學(xué)的學(xué)科育人價(jià)值。

與冬奧會(huì)相關(guān)的生物學(xué)知識(shí)還有很多，如以玉米、薯類(lèi)、農(nóng)作物秸稈等可再生資源為原料發(fā)酵生產(chǎn)出來(lái)的可降解的冬奧會(huì)餐具，采用“仿生學(xué)”原理制造的冬奧列車(chē)，運(yùn)動(dòng)競(jìng)技背后的生物科學(xué)，還有以冰雪運(yùn)動(dòng)為題開(kāi)發(fā)橫跨物理、生物、體育的運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的跨學(xué)科項(xiàng)目式教學(xué)，這些素材都有待從不同角度來(lái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。