高中生物學(xué)教學(xué)中“結(jié)構(gòu)與功能觀”的培養(yǎng)策略

摘要：高中生物學(xué)教學(xué)中存在很多的生物結(jié)構(gòu)微觀，不利于學(xué)生理解的問題，學(xué)生很少主動從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度去思考，把零散的知識上升到更為高階的具有規(guī)律性的觀念層次，進(jìn)而形成生命觀念。本文歸納總結(jié)了4條培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀的策略，即：巧設(shè)問題、巧用概念圖、構(gòu)建模型、融通生活。旨在培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀，為學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、邏輯思維能力、理解能力、問題解決能力、創(chuàng)新能力的提高提供幫助。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)與功能觀；生命觀念；核心素養(yǎng)

文章編號：1003-7586（2024）04-0095-02 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

新課程改革倡導(dǎo)提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，生命觀念是生物學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵組成部分，生命觀念包括結(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。結(jié)構(gòu)與功能觀是生命觀念的重要組成部分，它體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)與功能的辯證統(tǒng)一，學(xué)生可以基于功能去理解結(jié)構(gòu)，也可以基于結(jié)構(gòu)理解功能。從細(xì)胞到生物圈，生命系統(tǒng)包括八大結(jié)構(gòu)層次，每一層次都有體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點。在生物學(xué)教學(xué)中滲透結(jié)構(gòu)與功能觀是提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑，可在實際學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生對與生物結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)的內(nèi)容只會進(jìn)行機械記憶，沒有形成系統(tǒng)化的知識體系，也沒有養(yǎng)成將生物結(jié)構(gòu)和對應(yīng)功能聯(lián)系起來深入理解相關(guān)知識的習(xí)慣。本文對如何在高中生物學(xué)教學(xué)中有效滲透結(jié)構(gòu)與功能觀進(jìn)行了探討，歸納總結(jié)了以下4條策略。

1 巧設(shè)問題，把結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行聯(lián)系

教師可以分別設(shè)置體現(xiàn)細(xì)胞層次、組織層次、和生態(tài)系統(tǒng)層次等關(guān)于結(jié)構(gòu)與功能觀的問題，激發(fā)學(xué)生的積極思維，通過組織小組成員合作、探究、交流討論，引導(dǎo)學(xué)生從觀念層次這一高階思維角度去分析與問題有關(guān)生物學(xué)概念和事實，由概念轉(zhuǎn)變成觀念，理解生命的本質(zhì)和規(guī)律，建立結(jié)構(gòu)與功能觀。例如：在人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修1·分子與細(xì)胞》（以下簡稱《必修1》）第3章第3節(jié)“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能”教學(xué)中，可以設(shè)置問題情境：從結(jié)構(gòu)上來看，為什么細(xì)胞核是遺傳的控制中心？為什么說細(xì)胞核還是代謝的控制中心呢？引導(dǎo)學(xué)生基于功能闡釋結(jié)構(gòu)：遺傳與DNA有關(guān)，DNA主要存在于染色質(zhì)上，而染色質(zhì)存在于細(xì)胞核中；代謝與蛋白質(zhì)有關(guān)，蛋白質(zhì)在核糖體合成，而核糖體的形成與核仁有關(guān)，因此細(xì)胞核是細(xì)胞遺傳和代謝的控制中心。這樣一來，學(xué)生知其然并且知其所以然，對細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí)就顯得立體而富有意義了。

2 巧用概念圖，凸顯體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能觀

高中生物學(xué)的基礎(chǔ)概念是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點之一，基礎(chǔ)概念承載著很多知識點，很多學(xué)生認(rèn)為生物學(xué)基礎(chǔ)概念很零碎、龐雜、分散，例如：學(xué)生對細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞核的功能分開理解和記憶，并沒有深入思考相關(guān)概念之間的聯(lián)系，形成系統(tǒng)的生物學(xué)理論框架。同時，學(xué)生也很少基于概念進(jìn)一步地深入思考知識背后的生命本質(zhì)和規(guī)律，這就導(dǎo)致很多學(xué)生難以對知識形成全面和準(zhǔn)確的記憶。

為了解決這種現(xiàn)狀，教師要讀透教材，深入挖掘生物學(xué)概念的內(nèi)涵，提煉出相關(guān)結(jié)構(gòu)與對應(yīng)功能的關(guān)系；在課堂上要有意識地引導(dǎo)學(xué)生探究這種結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系，圍繞概念滲透觀念，運用繪制概念圖這一重要策略，凸顯結(jié)構(gòu)與功能觀。例如：讓學(xué)生繪制細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能概念圖、細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能概念圖、細(xì)胞器種類和功能概念圖等。圖中要直觀而形象用箭頭標(biāo)出結(jié)構(gòu)與功能之間的對應(yīng)關(guān)系。例如：將轉(zhuǎn)運蛋白的種類、數(shù)量、空間結(jié)構(gòu)與“細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞”這一功能相對應(yīng)；將糖蛋白與細(xì)胞膜具有進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流的功能相對應(yīng)；細(xì)胞核中染色體上的DNA存儲著遺傳信息與“細(xì)胞核能夠控制細(xì)胞遺傳”這一功能對應(yīng)。學(xué)生繪制概念圖時教師要引導(dǎo)學(xué)生基于事實得出概念，再對眾多概念進(jìn)行整合和提煉，找到概念之間的聯(lián)結(jié)，使概念組塊化，網(wǎng)絡(luò)化，圍繞概念滲透“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀念。教師要多鼓勵學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度去思考，把零散的知識上升到更為高階的具有規(guī)律性的觀念層次，發(fā)展學(xué)生的高階思維，最后師生共同評選出優(yōu)秀的概念圖。概念圖也可用于單元教學(xué)中，例如，讓學(xué)生繪制細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)概念圖、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能概念圖。這有助于學(xué)生將新概念融入進(jìn)已有的知識體系中，擴展生物學(xué)理論框架，認(rèn)識到部分與整體的統(tǒng)一。

學(xué)生在畫概念圖前，必須先自主思考，梳理各個概念之間的關(guān)系和區(qū)別，理清結(jié)構(gòu)與功能之間的對應(yīng)關(guān)系，再將腦海中的觀點外顯，才能準(zhǔn)確繪制出概念圖。因此，學(xué)生在畫概念圖過程中，對知識的學(xué)習(xí)是積極主動的，獲得的知識是深刻持久的。畫概念圖也有利于學(xué)生對知識的整體理解，并全面和準(zhǔn)確地記憶，提高學(xué)生的邏輯思維能力和理解能力。

3 構(gòu)建模型，生動體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能觀

對于細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)、DNA的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器結(jié)構(gòu)等內(nèi)容比較抽象，學(xué)生缺乏微觀想象，教師向?qū)W生展示課本平面圖、空間結(jié)構(gòu)圖或三維結(jié)構(gòu)動畫，可輔助學(xué)生理解，但這些形式仍然不夠直觀，不利于學(xué)生深度理解，學(xué)生很容易就會陷入機械記憶。

構(gòu)建和觀察模型是學(xué)生直觀感受結(jié)構(gòu)的最好方法之一，有助于學(xué)生建立豐富的認(rèn)知，將頭腦中抽象的概念具體化、形象化。因此，教師可通過開展模型構(gòu)建活動落實結(jié)構(gòu)與功能觀，突破教學(xué)難點。例如，在《必修1》第3章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，可讓學(xué)生制作“真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”。該模型的制作比較復(fù)雜、開放性強，教師可以舉辦一次全年級性的模型制作比賽，通過比賽引導(dǎo)小組成員共同合作探究，利用課余時間完成相關(guān)模型制作。材料讓學(xué)生以小組為單位自由選擇，以激發(fā)學(xué)生的無限創(chuàng)意，鍛煉學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維，同時教師要提前做好相關(guān)知識的鋪墊，強調(diào)選材的科學(xué)性。例如，教師啟發(fā)學(xué)生思考：為了體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能，哪種材料比較適合做細(xì)胞膜呢？通過構(gòu)建“真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”，學(xué)生會更樂于主動探究細(xì)胞膜、細(xì)胞核等各部分結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，從而整體理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能上的適應(yīng)性、統(tǒng)一性，形成細(xì)胞層次的結(jié)構(gòu)與功能觀。

教師還可以組織學(xué)生構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、血糖調(diào)節(jié)的物理模型、有絲分裂細(xì)胞中染色體變化物理模型等。構(gòu)建模型是提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑之一，通過構(gòu)建模型首先可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，加深學(xué)生對生物學(xué)知識的理解。其次，可以讓學(xué)生學(xué)會模型建構(gòu)的基本方法，有效提高學(xué)生的動手能力、合作探究能力、形象思維能力、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。最后，在對模型進(jìn)行討論、爭辯、質(zhì)疑和修正中，學(xué)生的科學(xué)思維可以得到一定的發(fā)展。

4 融通生活，賦予結(jié)構(gòu)與功能觀實踐意義

教師要多引導(dǎo)學(xué)生留心觀察與結(jié)構(gòu)與功能觀有關(guān)的生活現(xiàn)象和問題，創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，讓學(xué)生參與討論或解釋其中的生物學(xué)原理。例如：讓學(xué)生回家做一道腌蘿卜小菜，并思考“在腌酸蘿卜過程中，小塊的蘿卜還是大塊的蘿卜更快入味？為什么呢？”以此來加深學(xué)生對細(xì)胞的相對表面積與細(xì)胞大小關(guān)系的理解，達(dá)到對知識的活學(xué)活用。還可以設(shè)置諸如“為什么雞蛋煮熟后更容易消化？為什么75%的酒精可以殺滅細(xì)菌？為什么用涼水洗菠菜時，水不會變綠，煮菠菜湯時，湯卻是綠色的呢？”等問題來引導(dǎo)學(xué)生理解結(jié)構(gòu)與功能觀在實際生活中的應(yīng)用，體會生物學(xué)的魅力，進(jìn)而落實生命觀念這一核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

巧設(shè)問題、巧用概念圖、融通生活、構(gòu)建模型是滲透結(jié)構(gòu)與功能觀的有效策略，但并不是唯一途徑。教師還可通過整合多種生命觀念、設(shè)計融入生命觀念的練習(xí)題、設(shè)計趣味實驗、組織學(xué)生撰寫小論文和開展研究性學(xué)習(xí)等策略，提高學(xué)生的分析能力、邏輯思維能力和理解能力，促進(jìn)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀的形成。教師要深入理解結(jié)構(gòu)與功能觀的內(nèi)涵，挖掘和厘清教材中結(jié)構(gòu)與功能觀對應(yīng)的生物學(xué)事實和概念。教師要緊扣教學(xué)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體的規(guī)劃與設(shè)計，采取新課改倡導(dǎo)的多種教學(xué)方法，在課堂中有效落實結(jié)構(gòu)與功能觀這一基本生命觀念的培養(yǎng)，并使學(xué)生養(yǎng)成從結(jié)構(gòu)與功能觀的角度去思考問題習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念是一個循序漸進(jìn)的過程，期待更多教師加入其中，提供更多的理論和實踐知識。