陳 紅 林修愚

（1.福州第八中學，福建 福州 350001；2.福州市教育研究院，福建 福州 350001）

2018年高考理科綜合全國卷I試卷第8題B選項“酶是一類具有高選擇性催化性能的蛋白質(zhì)”，在化學學科教師看來沒大的問題，化學學科對于酶沒有細分，強調(diào)的是酶的高催化性。而生物學科教師關(guān)注的是例外，因為“絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA”。生物學與化學同屬科學課程，為何在同一個概念的認知會出現(xiàn)偏差？由此引發(fā)筆者的思考，為什么生物學概念、規(guī)律經(jīng)常有例外？本文以人教版《生物·必修1·分子與細胞》“蛋白質(zhì)”單元教學為例，闡述通過創(chuàng)設(shè)合理的教學情境，促進生命觀念教育在高中生物學課堂教學中開展。

一、生命觀念教育中開展情境教學的必要性

“生命觀念”是生物學核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)和支柱，其中蘊含著生物學基本的方法和原則，是學生學習生物學知識的基礎(chǔ)。高中生物學課程高度關(guān)注學生學習過程中的實踐經(jīng)歷，強調(diào)學生的主動參與。基于情境的課堂教學，有利于引導學生分析問題、解釋問題，從而習得相關(guān)的生物學概念、原理，領(lǐng)悟生命觀念中諸如生物的物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、生物信息觀等，讓學生用生物學觀點與方法認識生物的多樣性和統(tǒng)一性，促進科學的自然觀和世界觀的形成。

1.基于認識論的角度分析情境教學的必要性

中學生物學課程是一門科學課程，除了具備一般科學課程特點外，還具有學科獨特的特點，如生物學概念主要是實驗、觀察、比較和歸納的結(jié)果，不是僅僅通過邏輯推理得到的。［1］但是歸納和概括無法窮盡復雜多樣的生命世界，通過歸納獲得的生物學概念和規(guī)律常有例外的存在。［2］缺乏學習情境所習得的生物學概念易導致學生對概念做絕對的理解，忽略了概念形成過程與條件，只記得最終的結(jié)論，在應(yīng)用中容易生搬硬套。生命觀念的建立是以生物學概念為基礎(chǔ)的，因此，在高中生物學教學中有必要進行情境教學，促進學生基于生物學概念，建立生命觀念。

2.基于課程基本理念分析情境教學的必要性

《普通高中生物學課程標準（2017版）》（下文簡稱課程標準）明確提出以“生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任”等學科核心素養(yǎng)為宗旨，教學內(nèi)容聚焦大概念，教學過程關(guān)注學生主動參與，重視學生動手、動腦的實踐活動。要求教師圍繞生物學大概念組織教學活動，通過創(chuàng)設(shè)合理的教學情境，指導學生思考、討論、資料分析及探究實驗等，有利于學生建立、理解和應(yīng)用生物學概念，建立生命觀念。

3.基于學生應(yīng)試能力分析情境教學的必要性

以2015年高考理綜福建卷第4題為例，下圖為某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖（圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J.m-2.a-1）。下列敘述正確的是（ ）。

A.該食物網(wǎng)中最高營養(yǎng)級為第六營養(yǎng)級

B.該食物網(wǎng)中第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為25%

C.太陽魚呼吸作用消耗的能量為1357J.m-2.a-1

D.該食物網(wǎng)中的生物與無機環(huán)境共同構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)

不少考生在考場上不加思索地把B選項排除了，究其原因是教師在教學中過于關(guān)注生物學中的一般結(jié)論，忽視了生物學規(guī)律的例外性，使得學生對“十分之一定律即生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的傳遞效率大約為10%～20%”印象深刻。如果能創(chuàng)設(shè)具體的教學情境，讓學生計算某一營養(yǎng)級的能量傳遞效率，或許學生就不會丟分了。

二、創(chuàng)設(shè)恰當?shù)慕虒W情境，落實生命觀念教育

課程標準中有關(guān)“蛋白質(zhì)”單元教學內(nèi)容是“概念1細胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動的基本單位”“1.1細胞由多種多樣的分子組成，包括水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等，其中蛋白質(zhì)和核酸是兩類最重要的生物大分子”“1.1.6闡明蛋白質(zhì)通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于由氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成”課程標準對有關(guān)“蛋白質(zhì)”單元的學業(yè)要求是，學生能夠基于結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一觀點，解釋細胞由多種多樣的分子組成，這些分子是細胞執(zhí)行各項生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要發(fā)展學生的生命觀念與科學思維素養(yǎng)。

基于課程標準的教學內(nèi)容要求及其學業(yè)要求，“蛋白質(zhì)”單元教學目標是：①闡明蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)特點及基因指導蛋白質(zhì)的合成過程，初步建立物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、信息觀、進化觀等生命觀念；②構(gòu)建蛋白質(zhì)在細胞的分布模型，理解蛋白質(zhì)種類、功能的多樣性決定了生物的多樣性與特異性，認同蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者，深刻領(lǐng)悟生命體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學觀點。

為了達成“蛋白質(zhì)”單元教學目標，筆者創(chuàng)設(shè)下列不同的教學情境。

1.基于物質(zhì)觀創(chuàng)設(shè)問題情境

辯證唯物主義認為世界是物質(zhì)的，世界上的所有物體都是由物質(zhì)構(gòu)成的，生物體也不例外。在自然環(huán)境中可以找到構(gòu)成生物體的所有元素，生物體總是不斷地與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換，蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子雖是生命活動所特有的，也只是物質(zhì)存在的形態(tài)、功能及化學特性不同而已。［3］由此，認識生命必須從認識生命的物質(zhì)性開始。

情境1以血紅蛋白質(zhì)為例，指導學生復習有關(guān)蛋白質(zhì)的知識內(nèi)容：①蛋白質(zhì)中還可能含有什么元素？②氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么特點？③概述氨基酸的脫水縮合的過程。④多肽鏈與蛋白質(zhì)有何區(qū)別？

情境2提供相關(guān)資料：①血紅蛋白由4條多肽鏈（4個亞基）構(gòu)成，兩條α鏈和兩條β鏈共574個氨基酸構(gòu)成，每個亞基均有一個血紅素輔基。②胰島素由A、B兩條肽鏈組成，人胰島素的A鏈有11種21個氨基酸，B鏈有15種30個氨基酸，共16種51個氨基酸組成。③免疫球蛋白G是血清中最基本的一類抗體，由4條多肽鏈共660個氨基酸構(gòu)成。要求學生基于“血紅蛋白、胰島素、免疫球蛋白G”等不同蛋白質(zhì)分子的組成差異，概括形成“組成不同的蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同，蛋白質(zhì)具有結(jié)構(gòu)多樣性，結(jié)構(gòu)不同決定了功能不同”等概念。

通過情境1與情境2，幫助學生習得有關(guān)蛋白質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)等知識，讓學生明確作為生命活動的主要承擔者——蛋白質(zhì)的物質(zhì)特性，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同導致功能的差異，領(lǐng)悟生命的物質(zhì)性，促進學生建立物質(zhì)觀。

2.基于結(jié)構(gòu)與功能觀創(chuàng)設(shè)教學情境

生物體結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一是自然選擇的結(jié)果，也是生物多樣性與特異性的基礎(chǔ)，生物體任何功能都需要一定的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。［4］許多學生能說出“膜的主要成份是磷脂和蛋白質(zhì)”，但對于不同的細胞功能與其膜上的蛋白質(zhì)種類、特點沒能建立起聯(lián)系，缺乏結(jié)構(gòu)與功能觀。

情境3：要求學生畫出細胞各部位上有關(guān)蛋白質(zhì)的種類及分布模型。

圖1 蛋白質(zhì)在細胞中的分布模型

蛋白質(zhì)是細胞的產(chǎn)物，分布于細胞的各個部分,是細胞中各種生命活動不可或缺的物質(zhì)。通過構(gòu)建蛋白質(zhì)在細胞中的分布模型（如圖1），幫助學生歸納高中階段有關(guān)蛋白質(zhì)及其功能的知識，如細胞中的滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否分布與脂質(zhì)、糖合成的有關(guān)的酶、而粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上分布的酶、細胞質(zhì)基質(zhì)中分布的酶分別與什么生命活動有關(guān)？細胞核中是否有酶的存在？不但將碎片化，零散的知識可視化、系統(tǒng)化，而且促進學生更好地理解生命活動是需要相應(yīng)的物質(zhì)與結(jié)構(gòu)的，促進學生體驗生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物體局部和整體相統(tǒng)一等生物學觀點。

3.基于信息觀創(chuàng)設(shè)教學情境

生命現(xiàn)象的產(chǎn)生、生命活動的進行都離不開信息傳遞。如生命的延續(xù)依賴于遺傳信息的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，生物個體穩(wěn)態(tài)維持取決于神經(jīng)遞質(zhì)、激素等信息分子的作用。

情境4:正常人的血紅蛋白由574個氨基酸組成，其的序列是……纈-組-亮-蘇-脯-谷-谷-賴……鐮刀型貧血癥患者的血紅蛋白的氨基酸序列……纈-組-亮-蘇-脯-纈-谷-賴……二者之間僅有一個氨基酸發(fā)生了替換。請分析①蛋白質(zhì)合成由什么物質(zhì)控制的？描述蛋白質(zhì)合成的具體過程。②分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的根本原因是什么？

幫助學生從遺傳物質(zhì)的“信息流”角度分析蛋白質(zhì)與核酸的關(guān)系，理解生命歷程中基因選擇性表達的具體過程：特定的基因轉(zhuǎn)錄為mRNA，tRNA攜帶相應(yīng)的的氨基酸，與mRNA密碼子相互識別，經(jīng)脫水縮合形成多肽，mRNA上核糖核苷酸的序列決定了肽鏈的氨基酸組成及排列順序。由此可見，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的根本原因取決于基因的多樣性，促進學生建立生物信息觀，加深對生命本質(zhì)的認識。

4.基于進化觀創(chuàng)設(shè)教學情境

進化思想和生態(tài)學思想是生物學的核心思想。本單元教學的最后環(huán)節(jié)是引導學生從蛋白質(zhì)分子角度理解生物的進化。

情境5人體需氧組織（如心肌、腦等)乳酸脫氫酶（H型）的作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸；而在缺氧組織如骨骼肌、紅細胞，乳酸脫氫酶（M型）卻是催化丙酮酸還原成乳酸。為什么同是乳酸脫氫酶，卻有著截然不同的催化功效？

生物進化的本質(zhì)源于種群基因頻率的定向改變，情境5中的乳酸脫氫酶實為乳酸脫氫同功酶，其是基因在表達過程中兩個不同的位點編碼的H(Heart)亞基和M(Mule)亞基以不同比例組成的。通過對乳酸脫氫同功酶原理的講解，幫助學生了解基因的分化是生物體為適應(yīng)復雜的代謝而引發(fā)的一種分子水平上的進化，從微觀層面理解生物進化的表現(xiàn)。

三、生命觀念教育中開展情境教學的反思

情境教學的突出特點是學生參與學習的程度高，“以學定教”的課堂必然是以學生的學習來組織教學，這要求教師在教學內(nèi)容及教學行為上作出相應(yīng)的改變。［5］

1.創(chuàng)設(shè)真實的問題情境

基于生命觀念教育的高中生物學教學，情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)該從關(guān)注“激發(fā)學習興趣”轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注“問題驅(qū)動任務(wù)解決”，以真實的生物學問題，如以科學事實、日常生活中與生物學有關(guān)的問題作為情境，設(shè)計環(huán)環(huán)相扣的系列問題，激發(fā)學生深入地認識生物的物質(zhì)性、生物體結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性、生命過程中復雜的信息交流，以及進化觀與生態(tài)觀等，幫助學生理解生命的本質(zhì)，形成科學的自然觀與世界觀。

2.搭建對話互動平臺

在高度信息化的今天，學習是基于情境的信息深度加工與知識建構(gòu)的過程，“教重要的在于聽，學重要的在于說”［5］。教師要善于搭建對話互動的平臺，通過課堂上師生對話，生生對話，促進學生對知識本質(zhì)的認識。如充分利用教材中的“與生活的聯(lián)系”“與社會的聯(lián)系”等欄目，引導學生運用生物學知識分析生活中的生命現(xiàn)象；［6］實施模型建構(gòu)教學，以模型形式呈現(xiàn)知識內(nèi)在關(guān)聯(lián)，讓學生深刻領(lǐng)悟結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的生物學觀念；通過對問題的探究，實現(xiàn)知識的連續(xù)建構(gòu)與有效的遷移，發(fā)展學生的科學思維。

基于情境教學的生命觀念教育，需要生物學科教師更新教育理念，整合教學資源，教學過程注重圍繞生物學大概念、重要概念，開展探究性學習，引導學生運用生命觀念認識生物的多樣性和統(tǒng)一性，理解、分析日常生活中的生命現(xiàn)象，進而認識生命的本質(zhì)。