張會

摘要科學觀念是科學學習和科學研究的一種內在傾向性，也是科學習慣、科學思維、科學態(tài)度和科學精神的一種內在組合，在科學教學中具有重要地位。因此，教師需要加強對學生科學觀念的教學?？鐚W科概念提供了一種聯(lián)系所有學科的方法，能夠促進不同知識之間的聯(lián)系，促進學生對科學概念的整合；是構建知識框架的支點，能夠為學生獲得新知識、開展科學探究、理解科學本質提供支持。培養(yǎng)學生的結構與功能觀，可以從文本分析和學生研究兩方面入手，并以此為基礎設計教學，在教學活動中滲透這一觀念。

關鍵詞 生命科學 結構與功能 教學設計

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.008

The Cultivation of the Concept of“Structure and Function”in the Field of Life Science

——Take the lesson“digestion of food”as an example

ZHANG Hui

（The Third Primary School in Miyun District of Beijing， Beijing 101599）

Abstract： Scientific concept is an internal tendency of scientific study and scientific research， and also an internal combination of scientific habits， scientific thinking， scientific attitude and scientific spirit. It plays an im？ portant role in science teaching. Therefore， teachers need to strengthen the teaching of students’ scientific con？ cept. Interdisciplinary concept provides a way to connect all disciplines， which can promote the connection be？ tween different knowledge and promote the integration of scientific concepts； It can provide support for students to acquire new knowledge， carry out scientific inquiry and understand the nature of science. To cultivate stu？ dents’ structure and function view， we can start with text analysis and students’ research， and design teaching on this basis to infiltrate this concept in teaching activities.

Keywords： life science； structure and function； teaching design

科學觀念是科學學習和科學研究的一種內在傾向性，也是科學習慣、科學思維、科學態(tài)度和科學精神的一種內在組合，在科學教學中具有重要地位。因此，教師需要加強對學生科學觀念的教學?！禟-12年級科學教育框架：實踐、跨學科概念和核心概念》提出“跨學科概念”，即那些在所有領域都有所運用的主要概念?？鐚W科概念提供了一種聯(lián)系所有學科的方法，能夠促進不同知識之間的聯(lián)系，促進學生對科學概念的整合；是構建知識框架的支點，能夠為學生獲得新知識、開展科學探究、理解科學本質提供支持。有研究者通過對比美國、加拿大（安大略?。拇罄麃?、新加坡的科學課程標準發(fā)現(xiàn)，“結構與功能”這一跨學科概念在這四個國家的科學課程標準中都有體現(xiàn)。

結構與功能觀認為，自然界常見的生命體、地球、宇宙乃至人造物體都有特定的結構，物體的結構一般是與其功能相適應的。生命科學領域結構與功能觀念的形成有利于學生理解生命活動的因果關系，對學生建構完整、系統(tǒng)的生物學概念體系，科學地認識和對待生命及其規(guī)律，正確地分析、解決生物學相關問題有很大的幫助。因此，培養(yǎng)學生的結構與功能觀，可以從文本分析和學生研究兩方面入手，并以此為基礎設計教學，在教學活動中滲透這一觀念。

通過文本分析把握結構與功能觀念的教學內容

任何一個知識點都包含四個層面——事實性知識、概念性知識、方法性知識和價值性知識，只有從這四個層面完整地理解知識，才算真正掌握這一知識，同時獲得了能力。事實性知識就是關于“是什么”和“怎么樣”的知識，如鐵生銹等各種各樣的自然現(xiàn)象等；概念性知識是關于概念和原理的知識，如天然材料和人工材料的定義、鐵生銹的原因等；方法性知識是關于程序和方法的知識，如實驗的步驟、觀察比較的方法等；價值性知識是關于功能和意義的知識，如防止鐵生銹的方法、科學技術對人類生活及環(huán)境的影響等。在知識的四個層面中，價值性知識是“靈魂”，它往往是在事實性知識出現(xiàn)時被學生體會到，并推動學生對概念性知識和方法性知識做進一步探究。價值性知識恰好是培養(yǎng)學生形成科學觀念的基礎。

《食物的消化》一課屬于人教鄂教版《科學》三年級上冊“食物與消化”單元，該單元包括《多種多樣的食物》《食物的營養(yǎng)》《食物的消化》和《飲食與健康》四課，引導學生從了解食物和食物的營養(yǎng)開始，建立人體消化器官和保護消化器官的概念。通過前兩課的學習，學生已經建立了食物的多樣性與營養(yǎng)的聯(lián)系，并在此基礎上提出食物是如何被人體消化吸收的問題。在后一課中要引導學生形成健康飲食和保護消化器官的意識。因此，《食物的消化》一課在該單元中起著承上啟下的作用。通過學習，學生應能簡要描述人體用于攝取養(yǎng)分的器官，列舉保護這些器官的方法。為了完成這些教學目標，教材圍繞食物在人體中的“旅行”開展實踐活動：吃一口饅頭，慢慢咀嚼，體會并交流饅頭在口腔里發(fā)生的變化；預測食物進入口腔后，還會經過哪些消化器官；對照消化器官示意圖，說一說食物在人體內的“旅行”過程。

基于課程標準要求和教材分析，本課內容涉及消化系統(tǒng)的結構與功能，相關知識的四個層面如下所述。事實性知識：人體獲取養(yǎng)分的主要消化器官包括口腔、食道、胃、小腸和大腸等。概念性知識：消化是人體逐步吸收營養(yǎng)的過程，每個消化器官都有其相應的功能。例如，口腔可以把食物嚼碎并能消化少量的淀粉，食道能運輸食物到達胃，胃能分泌胃液幫助食物消化等。方法性知識：通過一些方法記住食物在人體內經歷的消化過程，即依次經過口腔、食道、胃、小腸、大腸。價值性知識：認識到人體有多種消化器官，每個器官都有特定的功能使食物得以消化，其營養(yǎng)被人體利用，進而認識到要養(yǎng)成保護消化器官的良好習慣，形成健康價值觀念。通過分析發(fā)現(xiàn)，該課教學中注重四個層面知識的認識和結合，可以有效地滲透結構與功能觀。

通過研究學情把握學生結構與功能觀念的已有認知

學生是學習與發(fā)展的主體，教師是學習過程的組織者和促進者。教師既要在課前了解學生的已有認知，發(fā)現(xiàn)其中的亮點和問題，在此基礎上預設學生能達到的最佳表現(xiàn)，做好充分的教學準備；也要在課堂上關注學生的行為表現(xiàn)，隨時調整教學策略，使課堂的教與學更具實效性，逐步滲透科學觀念。

三年級學生對結構與功能觀并不陌生，在一、二年級技術與工程領域內容的學習中已對此有所認知。例如，在《設計和制作小船》一課中，學生在設計小船前要了解和認識一艘小船具有的基本結構，各部分結構有什么作用，在設計小船時要考慮用什么材料制作小船的各部分，這正是結構與功能相適應的科學觀念。

對食物消化概念的結構與功能而言，學生的基本學情表現(xiàn)在：除口腔以外，其他消化器官都在人體內部，學生無法直接觀察；學生在日常生活和學習中對消化器官有所了解，但這些認識大多是模糊的、零碎的，不成體系。通過課前讓學生嘗試畫一畫食物進入人體后經歷的器官的活動，了解到學生對于食物的消化既熟悉又陌生，他們對人體消化系統(tǒng)的認識不夠準確，不能全面、完整地說出各個消化器官的名稱和作用以及消化食物的過程。有的學生認為人的身體內部有長長的管道，食物進入人體后，直接通過這條管道被消化，產生的廢物被排出體外，食物的營養(yǎng)在此過程中被吸收；有的學生認為食物先經過心臟，再經過肚子里的一些器官后被排出體外；還有學生認為食物會經過肺；只有很少一部分學生能說出所有消化器官的名稱。

在舊版教材中，“食物的消化”屬于四年級的教學內容。一方面，四年級學生比三年級學生對消化器官的認識更加全面；另一方面，四年級學生已經具備一定的閱讀和收集資料的能力，可以通過閱讀資料獲取信息，對照人體模型找出自己身體內消化器官的位置。而三年級學生閱讀和收集資料的能力還比較弱，他們對直觀形象事物的興趣大于對抽象事物的興趣，因此教師要改變以往的教學方式。

基于文本分析和學情研究，設計結構與功能的相關教學

科學觀念教育不可能一蹴而就，不宜集中進行，要遵從學生的認知發(fā)展規(guī)律，根據經驗知識的學習進度分散安排，統(tǒng)籌規(guī)劃，由易到難，反復進行，使學生的科學觀念逐步發(fā)展、深化和提高。為此，教師要針對事實性知識進行整體設計，在此基礎上安排概念性知識和方法性知識的遞進和綜合，并達成價值性知識的形成，從而實現(xiàn)科學觀念的培養(yǎng)。

基于文本分析和學情研究，應站在單元教學的高度進行整體設計。教學前，學生已經初步建立食物多樣性與營養(yǎng)之間的聯(lián)系。教學中，教師要進一步引導學生明確消化是人體逐漸吸收食物營養(yǎng)的過程，激發(fā)他們對研究食物消化過程的興趣，再以一塊饅頭在人體中“旅行”的過程為情境展開教學。這不僅可以為學生形成結構與功能相適應的科學觀念打下基礎，還滲透了科學需要實證的理念。

在教學中，教師首先引導學生觀察口腔的結構，了解口腔的功能，初步認識食物的消化離不開口腔的結構與功能。然后，教師設計了咀嚼饅頭的活動，引導學生通過咀嚼饅頭，切身感受饅頭在口腔中經歷的過程，初步感受口腔的作用。為了激發(fā)學生的探究興趣，教師還設計了分別向咀嚼過和未咀嚼過的饅頭上滴碘酒的實驗，幫助學生理解口腔除了能把食物變碎、變軟外，還能消化食物中的少量淀粉，起到初步消化的作用。在探究口腔的作用時，學生可能會對口腔中的唾液是稀釋淀粉還是消化淀粉產生認知沖突，教師可以引導他們對比將水和碘酒分別滴在咀嚼過的饅頭上時產生的現(xiàn)象，更好地幫助學生理解口腔的作用。這樣，在教師的引導下，學生明確了人體能看得到的消化器官——口腔的作用。

三年級學生的認知方式正是從具體形象逐步過渡到抽象概括的。食物經過看得到的口腔后，如何繼續(xù)看不到的人體內“旅行”過程呢？教師引導學生先對此進行猜想，通過展示學生對人體內部消化器官的猜想，讓學生產生強烈認知沖突。在此基礎上，安排學生先觀看食物在人體內是如何消化的視頻，然后觀察人體結構模型，最后觀察人體消化系統(tǒng)的掛圖。通過這三個不同的活動，引導學生不斷地對食物的消化過程進行細致觀察和描述。觀看視頻后，有的學生不僅能說出消化的主要器官及其功能，還能提出“小腸那么長如何裝進肚子里”“大腸為什么比小腸短”等有價值的問題。在課堂話語權的轉移過程中，學生逐步深化對教學內容的理解，對人體內部消化器官的研究興趣更加濃厚。通過討論，他們逐漸將各消化器官的結構和功能建立起聯(lián)系。人體結構模型的出現(xiàn)會帶來學習高潮，學生對具體形象的事物表現(xiàn)出旺盛的探索欲望，對人體內消化器官及其功能獲得了更加深刻的認識。隨后人體消化系統(tǒng)掛圖的出現(xiàn)，幫助學生進一步理清對消化器官結構和功能的描述，對由各消化器官組成的人體消化系統(tǒng)形成了整體認識。通過三個活動中不斷認識和描述的過程，學生將消化器官與其功能逐漸對應，明確了食物中的營養(yǎng)需要消化器官的消化才能被人體吸收和利用。最后，教師引導學生認識到要養(yǎng)成保護消化器官的習慣，形成健康價值觀念，實現(xiàn)價值性知識的遷移。

在《食物的消化》一課中，通過上述活動的層層遞進，學生先了解關于食物消化的事實性知識，然后將事實性知識綜合在一起，形成了概念性知識和方法性知識。在這三種知識遞進和綜合的形成過程中，教師不斷地滲透消化器官及其功能的聯(lián)系，引導學生建立價值性知識，最終形成了消化系統(tǒng)的結構與功能觀。

總之，通過文本分析和學情研究，教師更清楚自己為什么這么教，而不是盲目地追求改變，有了培養(yǎng)學生形成科學觀念的“抓手”。生命科學領域中結構與功能觀念的養(yǎng)成不可能通過一節(jié)課達成，需要在一系列課程中不斷滲透，持續(xù)推動學生結構與功能觀念的發(fā)展，最終形成完整的生命科學領域的結構與功能觀。