馬小娟 安 軍

(北京市第101中學(xué) 100091)

高中生物學(xué)的基本學(xué)科觀(guān)點(diǎn)包括生命的物質(zhì)性、結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一、生物體的局部與整體、生物進(jìn)化、生態(tài)學(xué)的觀(guān)點(diǎn)等。這些觀(guān)點(diǎn)就像網(wǎng)絡(luò)的中心，大量的生物學(xué)事實(shí)、基本概念、原理等都指向這些觀(guān)點(diǎn)。建立了生物學(xué)觀(guān)點(diǎn)，學(xué)生對(duì)事實(shí)性的知識(shí)記憶更加牢固、對(duì)概念原理等理解更加透徹，在解題時(shí)站位也會(huì)更高，有利于學(xué)生揣摩題目的意圖，準(zhǔn)確作答。更重要的是，在以后的學(xué)習(xí)和生活中，學(xué)生可以應(yīng)用相關(guān)的學(xué)科觀(guān)點(diǎn)分析解釋錯(cuò)綜復(fù)雜的生命現(xiàn)象，真正實(shí)現(xiàn)“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”的基本理念。但是，在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生往往會(huì)“只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林”，一頭扎到大量的生物學(xué)事實(shí)、基本概念的“知識(shí)海洋”中，難以從中抽離形成相關(guān)的上位思想或觀(guān)點(diǎn)，難以對(duì)所學(xué)內(nèi)容達(dá)到本質(zhì)上的理解以達(dá)到對(duì)問(wèn)題的舉一反三，也容易對(duì)高中生物學(xué)知識(shí)的掌握碎片化，缺乏整體認(rèn)識(shí)。因此，無(wú)論在新課教學(xué)還是高三的復(fù)習(xí)課上，教師都要時(shí)時(shí)滲透上述觀(guān)點(diǎn)。

筆者在高三生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，以學(xué)科觀(guān)點(diǎn)統(tǒng)領(lǐng)第二輪的專(zhuān)題復(fù)習(xí)，設(shè)計(jì)專(zhuān)題的核心問(wèn)題，提出核心概念，更利于學(xué)生梳理知識(shí)，將知識(shí)結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化，達(dá)到對(duì)生命活動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律認(rèn)識(shí)的提升?，F(xiàn)以“生命系統(tǒng)的信息傳遞與穩(wěn)態(tài)”為例說(shuō)明。

1 本專(zhuān)題的學(xué)科觀(guān)點(diǎn)分析

生命系統(tǒng)是個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，它與外界環(huán)境之間不斷進(jìn)行著物質(zhì)交流、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞。這就決定了生命系統(tǒng)時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中。生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化都是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行的，否則就會(huì)解體，導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。也就是說(shuō)，穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨(dú)立存在的必要條件。生物體內(nèi)的各種代謝過(guò)程，都以維持自身的穩(wěn)態(tài)為目標(biāo)。穩(wěn)態(tài)的維持靠的是生命系統(tǒng)內(nèi)部的、以信息傳遞為基礎(chǔ)的自我調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。有了信息傳遞，生命系統(tǒng)內(nèi)部的各部分才能相互作用，生命系統(tǒng)與環(huán)境之間才能相互作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。因此，信息傳遞是生命系統(tǒng)的重要功能，在細(xì)胞、個(gè)體和群體(種群、群落、生態(tài)系統(tǒng))水平都發(fā)揮著重要作用。《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊的價(jià)值表述中提出了“調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用”的觀(guān)點(diǎn)[1]，這些觀(guān)點(diǎn)在復(fù)習(xí)信息傳遞與生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)專(zhuān)題時(shí)都有所體現(xiàn)。因此，本專(zhuān)題以“調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用” 的觀(guān)點(diǎn)統(tǒng)領(lǐng)復(fù)習(xí)。

2 學(xué)情分析

在《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》教材中，對(duì)生命系統(tǒng)的物質(zhì)交換、能量傳遞的功能和意義闡述較多，但對(duì)信息傳遞只在教材的生態(tài)系統(tǒng)部分作為完整一節(jié)出現(xiàn)，所以容易被忽略。其實(shí)不僅僅在生態(tài)系統(tǒng)層次，在教材的“動(dòng)物和植物體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”部分，以及在《分子與細(xì)胞》的“細(xì)胞”一章中都體現(xiàn)了信息傳遞在生命活動(dòng)中的重要性。在完成教材的基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)后，學(xué)生基本能夠說(shuō)出個(gè)體水平和生態(tài)系統(tǒng)水平的信息傳遞的功能、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的機(jī)制和作用。但是，認(rèn)識(shí)不到信息傳遞對(duì)生命系統(tǒng)的重要意義，對(duì)調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用的生物學(xué)觀(guān)點(diǎn)體會(huì)不深。在進(jìn)行高三生物學(xué)第二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)時(shí)，教師須以學(xué)科觀(guān)點(diǎn)統(tǒng)領(lǐng)復(fù)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理不同生命層次的信息傳遞、調(diào)節(jié)、穩(wěn)態(tài)的相關(guān)知識(shí)。

3 專(zhuān)題核心概念、復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計(jì)思路

3.1 專(zhuān)題核心概念 所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)。信息傳遞是生命系統(tǒng)調(diào)控的基礎(chǔ)，把生命系統(tǒng)的各組分聯(lián)系成一個(gè)統(tǒng)一整體，并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 專(zhuān)題復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo) 說(shuō)出不同層次生命系統(tǒng)的信息傳遞；解釋信息傳遞對(duì)于生命系統(tǒng)的意義；形成“調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用”的生物學(xué)觀(guān)點(diǎn)。

3.3 教學(xué)設(shè)計(jì)思路 教師先引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出關(guān)于“生命系統(tǒng)、信息傳遞、穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)”的相關(guān)知識(shí)，收集學(xué)生的知識(shí)碎片，再?lài)@本專(zhuān)題的核心問(wèn)題展開(kāi)討論，用問(wèn)題串的形式分層次、有順序的引導(dǎo)學(xué)生思考信息傳遞在不同生命層次的作用和意義，對(duì)其知識(shí)碎片進(jìn)行補(bǔ)充、整合，提升學(xué)生對(duì)信息傳遞的意義的理解，進(jìn)而形成相應(yīng)的生物學(xué)觀(guān)點(diǎn)(圖1)。

圖1 專(zhuān)題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

4 教學(xué)片段

4.1 復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入主題 (略)。

4.2 細(xì)胞、個(gè)體、生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)生命層次的信息傳遞 教師提出本專(zhuān)題的核心問(wèn)題：信息傳遞對(duì)生命系統(tǒng)的意義？這個(gè)問(wèn)題過(guò)于抽象，可以細(xì)化成如下問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)：①信息傳遞在不同的生命層次如何發(fā)揮作用？②為什么細(xì)胞、個(gè)體和群體的各部分之間要彼此聯(lián)系，形成統(tǒng)一整體？其成為統(tǒng)一整體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么？③不同生命層次的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的方式？調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)是什么？

上述問(wèn)題可以根據(jù)具體教學(xué)過(guò)程繼續(xù)生成更多的子問(wèn)題，但生物學(xué)教師要將每個(gè)問(wèn)題都指向本專(zhuān)題的核心概念：信息傳遞是調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，是生命系統(tǒng)各部分成為統(tǒng)一整體的前提，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的必要條件，而且在調(diào)節(jié)生命系統(tǒng)的生長(zhǎng)、發(fā)育及個(gè)體、細(xì)胞的繁殖有重要作用。

學(xué)生思考核心問(wèn)題，并在教師的問(wèn)題引導(dǎo)下思考和討論，逐漸領(lǐng)悟信息傳遞對(duì)穩(wěn)態(tài)的重要意義。例如，不同的系統(tǒng)、器官之間彼此聯(lián)系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)就是眾多的信息分子及其受體；多細(xì)胞生物的細(xì)胞分化使其功能高度職能化，提高了細(xì)胞、組織、器官的工作效率，但是卻使組織、器官只能完成一種或某一類(lèi)的單一功能，需要信息傳遞將系統(tǒng)內(nèi)的不同組分聯(lián)系成統(tǒng)一整體，共同完成生命活動(dòng)，并以反饋調(diào)節(jié)的方式應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)；在個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)是基于細(xì)胞代謝改變而實(shí)現(xiàn)的，因此細(xì)胞水平和個(gè)體水平的信息傳遞有內(nèi)在聯(lián)系。

在教學(xué)中提供大量的素材以幫助學(xué)生理解信息傳遞的重要意義。例如，利用大腸桿菌乳糖操縱子模型(圖2)說(shuō)明單細(xì)胞生物適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中信息傳遞的作用；展示細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(圖3)對(duì)細(xì)胞水平穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的作用。

圖2 大腸桿菌乳糖操縱子模型

圖3 細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

4.3 信息傳遞對(duì)于生命系統(tǒng)的共同意義 在細(xì)胞、個(gè)體和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)個(gè)水平分別討論了信息傳遞的功能及其對(duì)生命活動(dòng)的重要意義之后，回歸核心問(wèn)題：為什么信息傳遞在生命系統(tǒng)中普遍存在？信息傳遞的共同意義是什么？調(diào)節(jié)方式的共同點(diǎn)是什么？讓學(xué)生共同回顧討論結(jié)果，認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)都是由不同組分組成的，各組分必須通過(guò)信息傳遞相互聯(lián)系并形成統(tǒng)一整體；信息傳遞是實(shí)現(xiàn)生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的前提，沒(méi)有信息傳遞，生命就無(wú)法感知、應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)，無(wú)法維持穩(wěn)態(tài)。

通過(guò)知識(shí)碎片的收集、核心問(wèn)題的討論，最后回歸核心問(wèn)題，從學(xué)科觀(guān)點(diǎn)高度認(rèn)識(shí)信息、調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)的關(guān)系。

5 教學(xué)小結(jié)

經(jīng)過(guò)本專(zhuān)題的復(fù)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到信息傳遞在生命系統(tǒng)普遍存在的原因：信息傳遞是調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，是生命系統(tǒng)各部分成為統(tǒng)一整體的前提，是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的必要條件，而且在調(diào)節(jié)生命系統(tǒng)的生長(zhǎng)、發(fā)育及個(gè)體、細(xì)胞的繁殖有重要作用。有了學(xué)科觀(guān)點(diǎn)的統(tǒng)領(lǐng)，學(xué)生也能夠體會(huì)每一種生命形式都是具有特定的組成和結(jié)構(gòu)的功能系統(tǒng)；系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)成分之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間通過(guò)信息傳遞進(jìn)行復(fù)雜的聯(lián)系和相互作用，通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。這種形式的專(zhuān)題復(fù)習(xí)打破了模塊的界限，將知識(shí)橫向聯(lián)系，利于學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)的整體畫(huà)面，并對(duì)相關(guān)的核心概念和學(xué)科觀(guān)點(diǎn)有了更深刻的領(lǐng)悟。