基于學(xué)科思想的高三生物學(xué)專題復(fù)習(xí)

王建華

(江蘇省溧陽(yáng)市南渡高級(jí)中學(xué) 213371)

學(xué)科知識(shí)、學(xué)科能力、學(xué)科思想是學(xué)科體系的三個(gè)要素，而學(xué)科思想是一個(gè)學(xué)科的靈魂。所謂學(xué)科思想，是在具體學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)科的本質(zhì)、特征、價(jià)值的基本認(rèn)識(shí)，包含一系列抽象的學(xué)科觀念和學(xué)科思維方法，是學(xué)科教學(xué)的精髓和靈魂[1]。生物學(xué)科中關(guān)于生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性思想、穩(wěn)態(tài)的思想、進(jìn)化的思想、結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的思想等，應(yīng)當(dāng)貫穿于整個(gè)高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中。以學(xué)科思想為指導(dǎo)，在高中生物學(xué)核心概念之間建立橫向、縱向的多層次的聯(lián)系，在多途徑、多情境中實(shí)現(xiàn)信息的變換，用學(xué)科思想調(diào)控高三生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)，構(gòu)建不同的復(fù)習(xí)專題，不僅能體現(xiàn)學(xué)科內(nèi)容的整體性，也能提升學(xué)生的學(xué)科綜合能力。在具體的復(fù)習(xí)中，可以直接以學(xué)科思想來(lái)構(gòu)建專題，也可以在專題復(fù)習(xí)的例題選用和訓(xùn)練過(guò)程中貫徹具體的學(xué)科思想。

1 生命系統(tǒng)的整體性思想

生命系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體。從細(xì)胞開始到生態(tài)系統(tǒng)，整體性思想貫穿始終，并和動(dòng)態(tài)性思想、穩(wěn)態(tài)的思想等都有所關(guān)聯(lián)。在新授課的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)高中生物學(xué)整體性的學(xué)科思想把握難度較大，而在高三專題復(fù)習(xí)中，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)整個(gè)高中生物學(xué)知識(shí)有了全面的認(rèn)識(shí)和整體的把握，建立整體的學(xué)科思想則可水到渠成。在整體性思想的專題構(gòu)建中，要讓學(xué)生在微觀層面上了解生命的物質(zhì)性和生物界的物質(zhì)統(tǒng)一性，活細(xì)胞中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，生物體部分和整體的統(tǒng)一等。以“細(xì)胞專題”為例，從病毒、動(dòng)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)入手，分析其中的物質(zhì)和能量的變化(光合作用、呼吸作用)，再到細(xì)胞間的信息傳遞……使學(xué)生對(duì)整個(gè)細(xì)胞專題的復(fù)習(xí)有一個(gè)全盤的認(rèn)識(shí)，對(duì)生命系統(tǒng)的各個(gè)層次有更進(jìn)一步的了解，整體性的生物學(xué)科思想也就開始建立。這對(duì)后面的專題復(fù)習(xí)是大有裨益的。

2 生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性思想

“生命系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性專題”的構(gòu)建，可以收集和整理反映生命系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性的知識(shí)信息，從分子水平層次、細(xì)胞水平層次、個(gè)體水平層次、種群層次、群落層次以及生態(tài)系統(tǒng)層次上多方面理解生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，建構(gòu)生命系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性的知識(shí)體系，更進(jìn)一步地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科意識(shí)，提高學(xué)科思維力度[2]。

在具體的構(gòu)建過(guò)程中，可以進(jìn)行如下操作：①以分泌蛋白的合成和分泌圖解為例，引導(dǎo)學(xué)生思考，有哪些物質(zhì)和結(jié)構(gòu)也是處在動(dòng)態(tài)變化之中？從而讓學(xué)生從細(xì)胞水平認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性；②提出問(wèn)題：用18O標(biāo)記的水澆灌植株，一段時(shí)間后可以在何處檢測(cè)到何種物質(zhì)含有18O？通過(guò)對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考和交流，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)在植株體內(nèi)的運(yùn)輸和化學(xué)轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)植物體的動(dòng)態(tài)性；③從學(xué)生熟知的人體局部組織結(jié)構(gòu)圖解來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的方向，并通過(guò)系列問(wèn)題的討論后，認(rèn)識(shí)人體和動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)性；④進(jìn)一步提出問(wèn)題，組織學(xué)生討論、交流，從更廣闊的視野來(lái)認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，如細(xì)胞分裂中染色體是移動(dòng)的，中心體在細(xì)胞分裂前期也在移動(dòng)，細(xì)胞質(zhì)是流動(dòng)的，葉綠體和線粒體等細(xì)胞器在運(yùn)動(dòng)，植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原過(guò)程中細(xì)胞膜和液泡膜也在流動(dòng)中……進(jìn)而可從生物種群、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的層次來(lái)認(rèn)識(shí)生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

3 生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)思想

穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨(dú)立存在的必要條件。所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，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)。所謂“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”并不是個(gè)體水平的“穩(wěn)態(tài)”與群體水平的“生物與環(huán)境”的簡(jiǎn)單相加，而是將生物的個(gè)體和群體都當(dāng)作生命系統(tǒng)來(lái)看，它們都處于不斷變化的環(huán)境中，都能依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)。這里所講的穩(wěn)態(tài)是指“生物個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)多層次生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)(或穩(wěn)定性)的維持”。穩(wěn)態(tài)的維持靠的是生命系統(tǒng)內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制。這種調(diào)節(jié)機(jī)制，在個(gè)體水平上主要闡述動(dòng)物體和植物體的生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，在群體水平上主要闡述生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。所以，在構(gòu)建“穩(wěn)態(tài)”這一專題時(shí)，要從不同層次的穩(wěn)態(tài)入手，再到具體的個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài)。通過(guò)不同層次的穩(wěn)態(tài)的建模，最后著重體現(xiàn)到“負(fù)反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制”，理解生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持。

可以用問(wèn)題串配合建模過(guò)程的形式來(lái)逐步構(gòu)建“生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)”專題，具體過(guò)程如：①細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)是如何維持的？你有什么例子可以說(shuō)明嗎？②細(xì)胞外液的穩(wěn)態(tài)表現(xiàn)在哪些方面？又是如何維持的？③以血糖平衡的調(diào)節(jié)和體溫平衡的調(diào)節(jié)來(lái)復(fù)習(xí)人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，請(qǐng)嘗試構(gòu)建相關(guān)的概念圖；④以高斯實(shí)驗(yàn)為例，分析草履蟲的種群數(shù)量變化曲線，并分析種群數(shù)目的穩(wěn)態(tài)是如何維持的？⑤群落內(nèi)食物鏈穩(wěn)態(tài)是如何維持的？以具體食物鏈(草→蟲→蛙→蛇→鷹)為例，說(shuō)明蛇與蛙之間是如何保持食物鏈的相對(duì)穩(wěn)定的？能否構(gòu)建一個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)的模型？⑥從大氣中的CO2的量保持相對(duì)穩(wěn)定和生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)也是一種穩(wěn)態(tài)兩方面入手，分析生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)穩(wěn)態(tài)的維持；⑦總結(jié)系統(tǒng)維持穩(wěn)態(tài)的機(jī)制。

4 生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的思想

無(wú)論生命系統(tǒng)具有哪種功能，必然有一定的結(jié)構(gòu)與之相適應(yīng)。生命系統(tǒng)存在不同的層次，不同層次之間是相互聯(lián)系、相互影響的，而細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，所有的生命活動(dòng)都離不開細(xì)胞。

在具體的專題復(fù)習(xí)中，可以從不同層次的結(jié)構(gòu)(細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)層次→細(xì)胞的結(jié)構(gòu)層次→組織、器官、系統(tǒng)層次→個(gè)體層次→種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)層次)入手，每層次用一小題或一系列問(wèn)題串，緊扣結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的的觀點(diǎn)，營(yíng)造其結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)科思想。

例如，對(duì)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)層次可以選用如下一系列相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論：①說(shuō)明下列各項(xiàng)生命活動(dòng)主要與哪些細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)(分泌、光合作用、細(xì)胞呼吸、細(xì)胞分裂、胞吞和胞吐、自溶、蛋白質(zhì)合成、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?；③為什么分泌蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成的，而不是在游離的核糖體中合成的呢？③染色體中的DNA很長(zhǎng)，為什么DNA要螺旋、折疊，裝在細(xì)胞核里呢？

5 生命系統(tǒng)的進(jìn)化思想

進(jìn)化是自然發(fā)展的必然規(guī)律。在“進(jìn)化專題”的構(gòu)建中，以生物進(jìn)化中的基本環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，從基因的種類變化及數(shù)量變化角度，用基因頻率的計(jì)算方法，來(lái)體現(xiàn)共同進(jìn)化和進(jìn)化的方向問(wèn)題。在具體專題構(gòu)建中，可以“英國(guó)的曼徹斯特地區(qū)的樺尺蠖的進(jìn)化”資料作為情境，通過(guò)以下設(shè)計(jì)來(lái)完成專題的復(fù)習(xí)教學(xué)：①該樺尺蠖種群中有多種多樣的基因型，分析其產(chǎn)生的原因？②假定樺尺蠖約有104對(duì)基因，現(xiàn)有一黑色樺尺蠖的野生種群，約有107個(gè)個(gè)體，假定該種群中每個(gè)基因的突變率都是10-5，那么在該種群中每一代可能出現(xiàn)的基因突變數(shù)是多少？③已知某樺尺蠖種群中AA、Aa、aa的基因型頻率和繁殖成功率低的個(gè)體，則該種群經(jīng)選擇之后，下一代中三種基因型頻率的結(jié)果會(huì)是如何？畫出柱狀圖。④隨機(jī)從該種群中抽出100只樺尺蠖，測(cè)知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，請(qǐng)問(wèn)A基因和a基因的基因頻率各為多少？如果樺尺蠖另一基因白眼(b)為隱性基因且位于X染色體上，在該樺尺蠖種群中每2500只中才有一只白眼樺尺蠖，那么白眼b基因的基因頻率是多少？⑤上述種群中，如只考慮灰身和黑身性狀，自交一代以后，AA、A a、aa的基因型頻率是否改變？A、a的基因頻率是否改變？如果是自由交配一代以后呢？這兩種情況下該種群有無(wú)進(jìn)化？為什么？⑥樺尺蠖的黑色是由顯性基因S控制的，淺色是由隱性基因s控制的。19世紀(jì)中葉以前的樺尺蠖種群中S基因的頻率只有5%以下，而到了20世紀(jì)中葉則上升到95%以上。請(qǐng)問(wèn)是否進(jìn)化？為什么？⑦有人認(rèn)為，樺尺蠖在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)生黑化現(xiàn)象，而在工業(yè)不發(fā)達(dá)地區(qū)保持淺灰色的現(xiàn)象，說(shuō)明自然選擇是不定向的。你是否贊成這種觀點(diǎn)？你的理由是什么？⑧經(jīng)過(guò)討論，形成與生物進(jìn)化有關(guān)的概念圖。