阮慶元

(浙江省溫嶺市教育廳教研室 317500)

王耀村

(浙江省教育廳教研室 杭州 310012)

生命觀念是科學(xué)觀念的重要組成部分，其主要包括結(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。浙江省在20世紀(jì)90年代初開始，在初中階段實(shí)施了科學(xué)綜合課程，主要內(nèi)容包括生命科學(xué)領(lǐng)域、物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域與空間科學(xué)領(lǐng)域等三方面[1]。浙教版科學(xué)綜合教材(以下簡稱教材)共6冊24章，其中13章涉及生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容，該內(nèi)容是學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)中生命觀念樹立的主要載體。

生命觀念是對生命的認(rèn)識(shí)及持有的態(tài)度?？茖W(xué)教學(xué)不但是在嘗試解釋和抽象的過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)生對科學(xué)知識(shí)的掌握，更應(yīng)該是生命觀念的夯實(shí)與建構(gòu)，讓核心素養(yǎng)成為學(xué)生終身受益的成果。

1 結(jié)構(gòu)與功能觀

所謂結(jié)構(gòu)，是事物內(nèi)部相對穩(wěn)定的構(gòu)成；所謂功能，是事物作用于他物的能力[2]。由此可知，結(jié)構(gòu)與功能反應(yīng)的是內(nèi)外兩個(gè)層面的性質(zhì)，即結(jié)構(gòu)是事物的內(nèi)在構(gòu)成屬性，而功能則是與外部環(huán)境相互作用的動(dòng)態(tài)過程。

1.1 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與之適應(yīng)的功能 生命從細(xì)胞層次到組織器官、系統(tǒng)，再到種群、群落等，無不具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)的功能。教學(xué)中，避免結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一這一基本的科學(xué)觀點(diǎn)成為簡單的說教，就應(yīng)從一定的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與之適應(yīng)的功能、功能需要一定的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)正逆兩個(gè)角度建構(gòu)教學(xué)。

例如，在九年級上冊第4章第2節(jié)“食物的消化與吸收”一節(jié)的教學(xué)中，教師首先展示胃模型，請學(xué)生觀察。隨后提出問題思考：①胃具有怎樣的外形特點(diǎn)？你能預(yù)測它的生理學(xué)功能嗎？②胃壁具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？你能預(yù)測它的生理學(xué)功能嗎？

接著，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂分析：胃是消化道中最膨大的部分，好像一個(gè)口袋，且胃壁具有發(fā)達(dá)的平滑肌。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。那么就可以根據(jù)胃的外形特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)來推測和預(yù)見它的功能，即通過胃外形特征像一個(gè)口袋推理其貯存功能，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。

最后，師生共同得出結(jié)論：胃對食物具有貯存功能，其蠕動(dòng)可以在促進(jìn)食物物理性消化的同時(shí)又使食物與胃液充分混合促進(jìn)化學(xué)性消化，同時(shí)還能將食物往消化道下段推送。

1.2 功能需要一定的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) 完整的思維包括正向推理和逆向推理，在胃的認(rèn)識(shí)中，我們嘗試著從結(jié)構(gòu)觀察推理功能存在，發(fā)現(xiàn)胃不是消化吸收的主要場所，那能實(shí)現(xiàn)消化與吸收功能的器官會(huì)具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？隨后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂分析：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)營養(yǎng)的吸收。接著，以實(shí)物模型和圖片的形式呈現(xiàn)小腸、大腸、肛門等器官。并引導(dǎo)學(xué)生分析猜想：通過對消化吸收功能與對應(yīng)器官結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的對比分析，小腸可能是消化吸收的主要器官。隨后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：剪取2cm2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。

最終得出結(jié)論：小腸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)非常有利于對食物消化吸收功能的實(shí)現(xiàn)。

通過這種從功能到結(jié)構(gòu)的逆向推理，對具有該結(jié)構(gòu)特征器官進(jìn)行科學(xué)猜想[2]，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。最后通過對小腸內(nèi)壁的觀察，驗(yàn)證科學(xué)猜想。因?yàn)榭茖W(xué)假說是對客觀世界認(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，還科學(xué)教學(xué)一個(gè)真實(shí)面目遠(yuǎn)強(qiáng)于知識(shí)的識(shí)記。

2 進(jìn)化與適應(yīng)觀

進(jìn)化與適應(yīng)是自然界存在的普遍現(xiàn)象。所謂進(jìn)化，在科學(xué)中是指種群里的遺傳性狀在世代之間的變化。而所謂適應(yīng)，是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能與其賴以生存的一定環(huán)境條件相適合的現(xiàn)象。教學(xué)中，進(jìn)化與適應(yīng)觀應(yīng)貫穿在整個(gè)科學(xué)教學(xué)中，為避免進(jìn)化與適應(yīng)觀成為枯燥的科普式介紹，應(yīng)從環(huán)境迫使個(gè)體調(diào)整到最適狀態(tài)是為適應(yīng)，而適應(yīng)在時(shí)間和空間里積累實(shí)現(xiàn)量變到質(zhì)變是為進(jìn)化這兩個(gè)角度辯證的去預(yù)設(shè)教學(xué)。

例如，在九年級下冊第1章第4節(jié)“生物的進(jìn)化”一節(jié)教學(xué)中，首先展示模型(圖1)，隨后呈現(xiàn)問題：生物的進(jìn)化路線是簡單到復(fù)雜、低等到高等、水生到陸生，為什么被子植物是植物界最高等的植物呢？接著引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂分析：在個(gè)體生理結(jié)構(gòu)上被子植物具有比裸子植物和蕨類植物更為發(fā)達(dá)的輸導(dǎo)組織，在個(gè)體生理功能上被子植物具有比裸子植物和蕨類植物對光能利用的更強(qiáng)的適應(yīng)性。在生殖上配子體大大簡化，花使花粉的傳播方式更加多樣化、果皮除了保護(hù)種子外還以各種形態(tài)結(jié)構(gòu)促進(jìn)了種子的傳播；在生態(tài)上被子植物適應(yīng)于廣泛的各式各樣的生存條件，是植物界種類最多，分布最廣的。

圖1 植物進(jìn)化模型

花的色澤、擬態(tài)或蜜汁等引誘動(dòng)物實(shí)現(xiàn)其花粉的傳播，以果皮或營養(yǎng)豐富吸引動(dòng)物食用或如蒼耳結(jié)構(gòu)特殊實(shí)現(xiàn)種子的廣泛傳播等，都是從思維的正向角度，以花與果皮所實(shí)現(xiàn)的功能例析被子植物對環(huán)境的強(qiáng)大適應(yīng)。而生態(tài)分布的角度例析被子植物眾多的種類，則是以思維逆向的過程剖析其廣泛的適應(yīng)性是源于它結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、完善化。

每種生物都是和環(huán)境相適應(yīng)，是不斷地發(fā)展和進(jìn)化著，是一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)體。進(jìn)化則給了生物適應(yīng)的能力,因適應(yīng)而生存的生物則有了繼續(xù)進(jìn)化的機(jī)會(huì)。仍以“生物的進(jìn)化為例，教師可以呈現(xiàn)問題：古代的蕨類植物一路進(jìn)化到裸子植物、被子植物，而苔蘚植物在幾億年的漫長歷史長河中，卻沒有多大的變化，這說明了什么？隨后引導(dǎo)學(xué)生共同進(jìn)行課堂討論：①苔蘚植物在進(jìn)化樹上是一個(gè)盲枝，說明藻類植物到苔蘚植物的進(jìn)化是失敗的，進(jìn)入了進(jìn)化的“死胡同”；②苔蘚植物在進(jìn)化樹上是一個(gè)盲枝，說明藻類植物到苔蘚植物的進(jìn)化是成功的，因?yàn)槠湟圆蛔儜?yīng)萬變，沒有發(fā)生變化卻能適應(yīng)幾億年環(huán)境的瞬息萬變。

矛盾是普遍存在的,是事物內(nèi)部及事物之間既對立又統(tǒng)一的兩個(gè)方面，關(guān)于藻類植物到苔蘚植物的進(jìn)化是成功還是失敗，看似對立，實(shí)則是統(tǒng)一的。因?yàn)閺囊陨蟽蓚€(gè)方面可以看到任何一類植物，形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能同生活環(huán)境是相適應(yīng)的、統(tǒng)一的，這也是生物進(jìn)化發(fā)展的基本規(guī)律，生物體得以生存的基本條件。

3 穩(wěn)態(tài)與平衡觀

所謂穩(wěn)態(tài)，是指正常機(jī)體在神經(jīng)系統(tǒng)和體液以及免疫系統(tǒng)的調(diào)控下，使得各個(gè)器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定狀態(tài)。而所謂平衡，是指兩種或幾種相反的力或過程之間不產(chǎn)生任何加速度或凈變化的平衡狀態(tài)，傾向于保持穩(wěn)定的情況。

例如，在八年級下冊第3章第7節(jié)“自然界中的氧循環(huán)和碳循環(huán)”教學(xué)中，呈現(xiàn)問題：呼吸作用的存在必將不斷消耗氧氣，在教室這個(gè)有限空間里，氧氣含量會(huì)不會(huì)明顯降低？甚至導(dǎo)致我們?nèi)毖?？隨后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂分析：不會(huì)。因?yàn)榻淌彝饷娴难鯕鈺?huì)進(jìn)入教室。由于分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)會(huì)使空氣各組分處于最大的混亂度，從而使教室內(nèi)空氣各組分的含量保持穩(wěn)定。

從簡單的物理變化著手，在物質(zhì)轉(zhuǎn)移中使學(xué)生初步體驗(yàn)平衡是動(dòng)態(tài)的平衡，在一個(gè)相對封閉的空間內(nèi)體會(huì)平衡包含著生長與消耗兩個(gè)不斷變化、且能循環(huán)往復(fù)的相互依存的過程。

接著，教師呈現(xiàn)問題：相對于教室，大氣層是一個(gè)開放的大空間，氧氣又是怎樣保持平衡的呢？進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂分析：生物的呼吸作用與燃燒等氧化反應(yīng)會(huì)不斷消耗氧氣，植物的光合作用會(huì)將二氧化碳轉(zhuǎn)化成氧氣。地球總是保持晝夜各半球，所以整個(gè)大氣層的氧氣總量基本保持不變；晝夜兩半球的大氣通過分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)、風(fēng)、大氣環(huán)流等方式，使其轉(zhuǎn)移，保持不同空間氧氣含量相對的穩(wěn)定，循環(huán)往復(fù)而建立平衡。最后師生共同得出結(jié)論：所謂的大氣組分及含量的穩(wěn)定，是一種相對的穩(wěn)定。

由物理轉(zhuǎn)移走向化學(xué)轉(zhuǎn)化，由教室這個(gè)相對封閉的空間走向開放的自然空間，是對事物認(rèn)知由簡單走向復(fù)雜的過程。讓學(xué)生明白所謂的大氣層氧氣體積分?jǐn)?shù)約為1/5只是相對的總量穩(wěn)定，在地球同一時(shí)間的不同區(qū)域，不同時(shí)間的同一區(qū)域，氧氣乃至大氣其他組分都處在動(dòng)態(tài)的變化中。

隨后呈現(xiàn)問題串：①氧元素還有另一游離態(tài)單質(zhì)存在，臭氧。它呈藍(lán)色，有魚腥味，這是物理性質(zhì)。它的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，很不穩(wěn)定，那大氣中臭氧是否會(huì)越來越少？②近年來我們發(fā)現(xiàn)臭氧層變薄、甚至出現(xiàn)空洞。你覺得是什么因素致使氧氣與臭氧之間的平衡遭受到破壞？

從氧氣與臭氧循環(huán)進(jìn)一步讓學(xué)生體驗(yàn)平衡是動(dòng)態(tài)的循環(huán)，其包含著生成與消耗兩個(gè)過程。再從氧元素游離態(tài)在地表不同區(qū)域不同單質(zhì)存在，讓學(xué)生樹立物質(zhì)存在所謂的穩(wěn)定性、活潑性都是相對的。如果說前兩個(gè)循環(huán)是從生成與消耗正向推導(dǎo)平衡的存在與特性，那么氧氣與臭氧則是從平衡的被打破逆向推演生成與消耗兩個(gè)過程的變化，培養(yǎng)學(xué)生正、逆向線性思維，為復(fù)雜的發(fā)散和整合思維的建立夯實(shí)基礎(chǔ)。

4 物質(zhì)與能量觀

所謂物質(zhì)，是質(zhì)量的空間分布。而所謂能量，是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的量度，簡稱“能”。世界萬物是不斷運(yùn)動(dòng)的，在物質(zhì)的一切屬性中，運(yùn)動(dòng)是最基本的屬性，其他屬性都是運(yùn)動(dòng)的具體表現(xiàn)。能量是表征物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)的量度。

教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生明確物質(zhì)與能量觀不僅僅是物理學(xué)研究的領(lǐng)域，也是生物學(xué)的基本思想。

例如，在八年級下冊第4章第2節(jié)“植物的根與物質(zhì)吸收”一節(jié)教學(xué)中，呈現(xiàn)問題串：①土壤對于植物而言，僅僅只是提供生命所需的各類物質(zhì)嗎？②離離原上草，一歲一枯榮。一歲一枯榮指的是地上部分在蕭瑟的秋天枯萎了，來年春暖時(shí)重新萌發(fā)，地上再度繁茂。為什么地上枯萎，來年還會(huì)再度萌發(fā)？③野火燒不盡，春風(fēng)吹又生。野火燒了地上部分，但是地下部分依然存活，來年環(huán)境適宜，再度萌發(fā)。土壤對于植物而言，僅僅只是提供生命所需的物質(zhì)與能量嗎？

土壤系統(tǒng)具有一定的調(diào)節(jié)能力，對外界的刺激具有緩沖作用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)相對的穩(wěn)定，該能力實(shí)現(xiàn)了植物地下部分的生存?？梢?，土壤對于植物的意義不僅僅只是提供了化學(xué)物質(zhì)，其構(gòu)成的物理性狀也是植物生存所必須的。

教學(xué)是教師與學(xué)生雙主體間的互動(dòng)作用。教學(xué)中，教師應(yīng)從關(guān)注知識(shí)到關(guān)注素養(yǎng)，真正內(nèi)化核心素養(yǎng)理念并指導(dǎo)教學(xué)，在夯實(shí)科學(xué)概念性知識(shí)的基礎(chǔ)上形成生命觀念，并能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生命世界、解釋生命現(xiàn)象，乃至生命與環(huán)境辯證的存在，全面發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。