以學(xué)科觀點統(tǒng)領(lǐng)高三生物學(xué)專題復(fù)習(xí)
——以“生命系統(tǒng)的信息傳遞與穩(wěn)態(tài)”為例

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)科觀點包括生命的物質(zhì)性、結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一、生物體的局部與整體、生物進化、生態(tài)學(xué)的觀點等。這些觀點就像網(wǎng)絡(luò)的中心，大量的生物學(xué)事實、基本概念、原理等都指向這些觀點。建立了生物學(xué)觀點，學(xué)生對事實性的知識記憶更加牢固、對概念原理等理解更加透徹，在解題時站位也會更高，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)科觀點分析解釋錯綜復(fù)雜的生命現(xiàn)象，真正實現(xiàn)“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”的基本理念。但是，在實際學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往會“只見樹木，不見森林”，一頭扎到大量的生物學(xué)事實、基本概念的“知識海洋”中，難以從中抽離形成相關(guān)的上位思想或觀點，難以對所學(xué)內(nèi)容達到本質(zhì)上的理解以達到對問題的舉一反三，也容易對高中生物學(xué)知識的掌握碎片化，缺乏整體認(rèn)識。因此，無論在新課教學(xué)還是高三的復(fù)習(xí)課上，教師都要時時滲透上述觀點。

筆者在高三生物學(xué)教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，以學(xué)科觀點統(tǒng)領(lǐng)第二輪的專題復(fù)習(xí)，設(shè)計專題的核心問題，提出核心概念，更利于學(xué)生梳理知識，將知識結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化，達到對生命活動的本質(zhì)和規(guī)律認(rèn)識的提升?，F(xiàn)以“生命系統(tǒng)的信息傳遞與穩(wěn)態(tài)”為例說明。

1 本專題的學(xué)科觀點分析

生命系統(tǒng)是個開放的系統(tǒng)，它與外界環(huán)境之間不斷進行著物質(zhì)交流、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞。這就決定了生命系統(tǒng)時刻處于動態(tài)變化的過程中。生命系統(tǒng)的動態(tài)變化都是在一定范圍內(nèi)進行的，否則就會解體，導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。也就是說，穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)能夠獨立存在的必要條件。生物體內(nèi)的各種代謝過程，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)機制實現(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，進而實現(xiàn)調(diào)節(jié)并實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。因此，信息傳遞是生命系統(tǒng)的重要功能，在細胞、個體和群體(種群、群落、生態(tài)系統(tǒng))水平都發(fā)揮著重要作用?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》對《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊的價值表述中提出了“調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用”的觀點[1]，這些觀點在復(fù)習(xí)信息傳遞與生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)專題時都有所體現(xiàn)。因此，本專題以“調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用” 的觀點統(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。其實不僅僅在生態(tài)系統(tǒng)層次，在教材的“動物和植物體生命活動的調(diào)節(jié)”部分，以及在《分子與細胞》的“細胞”一章中都體現(xiàn)了信息傳遞在生命活動中的重要性。在完成教材的基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)后，學(xué)生基本能夠說出個體水平和生態(tài)系統(tǒng)水平的信息傳遞的功能、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的機制和作用。但是，認(rèn)識不到信息傳遞對生命系統(tǒng)的重要意義，對調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)、系統(tǒng)和相互作用的生物學(xué)觀點體會不深。在進行高三生物學(xué)第二輪專題復(fù)習(xí)時，教師須以學(xué)科觀點統(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。

3 專題核心概念、復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計思路

3.1 專題核心概念 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)系成一個統(tǒng)一整體，并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 專題復(fù)習(xí)教學(xué)目標(biāo) 說出不同層次生命系統(tǒng)的信息傳遞；解釋信息傳遞對于生命系統(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)觀點。

3.3 教學(xué)設(shè)計思路 教師先引導(dǎo)學(xué)生說出關(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，收集學(xué)生的知識碎片，再圍繞本專題的核心問題展開討論，用問題串的形式分層次、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，對其知識碎片進行補充、整合，提升學(xué)生對信息傳遞的意義的理解，進而形成相應(yīng)的生物學(xué)觀點(圖1)。

圖1 專題復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計思路

4 教學(xué)片段

4.1 復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入主題 (略)。

4.2 細胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)三個生命層次的信息傳遞 教師提出本專題的核心問題：信息傳遞對生命系統(tǒng)的意義？這個問題過于抽象，可以細化成如下問題引導(dǎo)學(xué)生層層遞進：①信息傳遞在不同的生命層次如何發(fā)揮作用？②為什么細胞、個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？

上述問題可以根據(jù)具體教學(xué)過程繼續(xù)生成更多的子問題，但生物學(xué)教師要將每個問題都指向本專題的核心概念：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、發(fā)育及個體、細胞的繁殖有重要作用。

學(xué)生思考核心問題，并在教師的問題引導(dǎo)下思考和討論，逐漸領(lǐng)悟信息傳遞對穩(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；多細胞生物的細胞分化使其功能高度職能化，提高了細胞、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，并以反饋調(diào)節(jié)的方式應(yīng)對環(huán)境變化，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)；在個體水平的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)是基于細胞代謝改變而實現(xiàn)的，因此細胞水平和個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)說明單細胞生物適應(yīng)環(huán)境的過程中信息傳遞的作用；展示細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(圖3)對細胞水平穩(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 細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

4.3 信息傳遞對于生命系統(tǒng)的共同意義 在細胞、個體和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)個水平分別討論了信息傳遞的功能及其對生命活動的重要意義之后，回歸核心問題：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)方式的共同點是什么？讓學(xué)生共同回顧討論結(jié)果，認(rèn)識生命系統(tǒng)都是由不同組分組成的，各組分必須通過信息傳遞相互聯(lián)系并形成統(tǒng)一整體；信息傳遞是實現(xiàn)生命活動調(diào)節(jié)的前提，沒有信息傳遞，生命就無法感知、應(yīng)對環(huán)境變化的適應(yīng)，無法維持穩(wěn)態(tài)。

通過知識碎片的收集、核心問題的討論，最后回歸核心問題，從學(xué)科觀點高度認(rèn)識信息、調(diào)節(jié)、整體、穩(wěn)態(tài)的關(guān)系。

5 教學(xué)小結(jié)

經(jīng)過本專題的復(fù)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識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、發(fā)育及個體、細胞的繁殖有重要作用。有了學(xué)科觀點的統(tǒng)領(lǐng)，學(xué)生也能夠體會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)各個成分之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間通過信息傳遞進行復(fù)雜的聯(lián)系和相互作用，通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。這種形式的專題復(fù)習(xí)打破了模塊的界限，將知識橫向聯(lián)系，利于學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)的整體畫面，并對相關(guān)的核心概念和學(xué)科觀點有了更深刻的領(lǐng)悟。