生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀

【摘

要】基于高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)，在高中生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀有利于從微觀層面幫助學(xué)生理解生物學(xué)中蘊(yùn)含的生命觀念，從而促進(jìn)學(xué)生邏輯思維、發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維的發(fā)展，最終提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。文章將闡述結(jié)構(gòu)與功能觀的含義與具體教學(xué)意義，分析高中生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀存在的問(wèn)題，并且以“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教材內(nèi)容為例，提出高中生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀的優(yōu)化策略?！娟P(guān)鍵詞】高中生物學(xué);結(jié)構(gòu)與功能觀;優(yōu)化策略結(jié)構(gòu)與功能觀屬于生物學(xué)科核心素養(yǎng)中生命觀念范疇的重要組成成分之一，其中覆蓋了重要且豐富的生物內(nèi)涵，體現(xiàn)了生物學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值。伴隨現(xiàn)代化教育的持續(xù)深入，高中生物學(xué)課堂應(yīng)當(dāng)圍繞核心素養(yǎng)展開(kāi)具體的教學(xué)?；诖耍囵B(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀將幫助學(xué)生理解結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的關(guān)系，借此逐漸豐富學(xué)生關(guān)于分子、細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)等循序漸進(jìn)的認(rèn)知層次，從而促進(jìn)學(xué)生興趣與積極性的激發(fā)，促進(jìn)生物探究活動(dòng)的開(kāi)展，最終落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)。一、結(jié)構(gòu)與功能觀的含義以及具體教學(xué)意義（一）結(jié)構(gòu)與功能觀的含義結(jié)構(gòu)與功能觀的內(nèi)涵豐富，大致可以分為結(jié)構(gòu)觀、功能觀、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系觀三個(gè)方面。首先是關(guān)于結(jié)構(gòu)觀的闡述。第一是生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)性，即生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是以物質(zhì)作為基礎(chǔ)而形成的，這將揭示結(jié)構(gòu)觀與物質(zhì)觀之間的聯(lián)系;第二是生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性，即生物個(gè)體中分子、細(xì)胞、組織、器官至系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)層次或生物圈系統(tǒng)中個(gè)體、種群、群落至生態(tài)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)層次;第三是生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)性，如生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈關(guān)系;第四是生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的變化性，如減數(shù)分裂時(shí)期染色體與染色質(zhì)的同質(zhì)不同期變化與動(dòng)態(tài)發(fā)展。其次是關(guān)于功能觀的闡述。第一是關(guān)于生物功能與一般性質(zhì)的區(qū)分，即生物結(jié)構(gòu)的功能指的是結(jié)構(gòu)作為局部給予整體的生物貢獻(xiàn)，這將揭示結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的實(shí)質(zhì);第二是基于生命個(gè)體的兩大特征出發(fā)的關(guān)于功能觀的理解，即基于自我更新與自我復(fù)制兩個(gè)基本特征完成對(duì)生命體各層次結(jié)構(gòu)的功能理解;第三是基于維持生命系統(tǒng)的三個(gè)維度出發(fā)的關(guān)于功能觀的理解，即基于物質(zhì)、能量與信息三個(gè)方面完成對(duì)生命系統(tǒng)各層次結(jié)構(gòu)的功能分析與理解。最后闡述的是結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系觀。第一，結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是非線性和柔性的，不是單純絕對(duì)的“結(jié)構(gòu)決定功能”就可以解釋其真正的內(nèi)涵;第二，結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是聯(lián)系性的，即一個(gè)結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)不能被孤立看待，而是需要多個(gè)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)之間的相互配合才能實(shí)現(xiàn)某個(gè)結(jié)構(gòu)的功能;第三，結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是存在“第三者”的，即結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)需要環(huán)境等外部條件;第四，結(jié)構(gòu)與功能二者關(guān)系存在作用與反作用的概念，如肌肉功能是完成運(yùn)動(dòng)，屬于正向作用，而運(yùn)動(dòng)影響肌肉結(jié)構(gòu)變得發(fā)達(dá)，屬于反向作用?；谏鲜?，結(jié)構(gòu)與功能觀涵蓋內(nèi)容豐富且存在一定的難度系數(shù)，但是在高中生物學(xué)中滲透結(jié)構(gòu)與功能觀的概念，將有利于培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維與批判性思維能力，從而促進(jìn)學(xué)生辯證唯物主義世界觀的形成，體現(xiàn)了生物學(xué)科豐富的育人價(jià)值。（二）結(jié)構(gòu)與功能觀的具體教學(xué)意義1.促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解縱觀高中生物學(xué)的知識(shí)，其中幾乎都滲透了結(jié)構(gòu)與功能觀的概念。因而可知，結(jié)構(gòu)與功能觀是生物學(xué)知識(shí)的總結(jié)性概括，覆蓋了高中生物學(xué)的許多知識(shí)，是學(xué)生理解生物知識(shí)并解答生物問(wèn)題的重要途徑。因此，教師在開(kāi)展生物教學(xué)時(shí)培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀，有利于豐富學(xué)生的生物學(xué)認(rèn)知并促進(jìn)學(xué)生的生物學(xué)知識(shí)呈現(xiàn)層次化與遞進(jìn)性，從而落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的理解，最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。2.提高學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力結(jié)構(gòu)與功能觀屬于生物核心素養(yǎng)中生命觀念的重要范疇。在具體的生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)與功能觀，可以幫助學(xué)生從生物學(xué)習(xí)中形成科學(xué)正確的價(jià)值觀，并在科學(xué)觀念的基礎(chǔ)上完成生物學(xué)現(xiàn)象、事件或思想的深入理解，掌握探尋生命活動(dòng)的規(guī)律;同時(shí)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下還將在結(jié)構(gòu)與功能觀的培養(yǎng)中掌握開(kāi)展生物探究活動(dòng)的能力，嘗試運(yùn)用生物知識(shí)解決生物實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，從而提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。3.促使生物知識(shí)具象化高中生物學(xué)知識(shí)相較于初中生物知識(shí)，內(nèi)容更為復(fù)雜繁多、覆蓋范圍更為寬廣、抽象性與難度系數(shù)也更大。因此，在具體的生物學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要發(fā)展相應(yīng)的抽象思維能力、邏輯推理能力與批判性思維能力，從而促進(jìn)生物知識(shí)的掌握與應(yīng)用。而結(jié)構(gòu)與功能觀在生物教學(xué)中的滲透可以幫助學(xué)生在生物學(xué)習(xí)中形成科學(xué)的生命觀念，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀具象化抽象的生物知識(shí)，從而提高學(xué)生生物學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效率，落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)。二、高中生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀存在的問(wèn)題（一）結(jié)構(gòu)與功能觀內(nèi)涵認(rèn)知不準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)與功能觀內(nèi)涵豐富且復(fù)雜，但由于其同時(shí)具有豐富的育人價(jià)值，因此，大多數(shù)教師在實(shí)際的生物教學(xué)中會(huì)有意識(shí)地適時(shí)滲透結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念，希望以此培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的生物觀念與促進(jìn)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力發(fā)展。但是，從目前培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀的現(xiàn)狀看來(lái)，部分教師對(duì)于結(jié)構(gòu)與功能觀內(nèi)涵的認(rèn)知并不準(zhǔn)確，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與功能觀在實(shí)際教學(xué)中的滲透出現(xiàn)偏差，不利于向?qū)W生正確傳遞結(jié)構(gòu)與功能觀的實(shí)質(zhì)與價(jià)值，最終不利于結(jié)構(gòu)與功能觀在學(xué)生學(xué)習(xí)中發(fā)揮積極的應(yīng)用意義與作用。（二）結(jié)構(gòu)與功能觀教學(xué)形式不適合結(jié)構(gòu)與功能觀屬于核心素養(yǎng)生命觀念中的范疇，其在高中生物教學(xué)中的滲透依賴(lài)于新興的教學(xué)模式與教學(xué)方法。但是，從目前培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀的現(xiàn)狀看來(lái)，部分教師并沒(méi)有及時(shí)更新教學(xué)觀念與教學(xué)手段，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)有效的教學(xué)形式傳遞結(jié)構(gòu)與功能觀等的生命觀念，進(jìn)而不利于學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)與功能觀的知識(shí)概念與理解應(yīng)用，從而影響學(xué)生的生物學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量。三、高中生物學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀的優(yōu)化策略以“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”為例（一）深入研究教材，提高教學(xué)水平教師是教學(xué)過(guò)程中的引導(dǎo)者。因此，教師自身對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀的理解需要通過(guò)教學(xué)觀念與教學(xué)水平的更新以保持一個(gè)正確科學(xué)的認(rèn)知，并且在深入研究教材的基礎(chǔ)上促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀的教學(xué)滲透，從而提高學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)與功能觀的認(rèn)知程度與應(yīng)用能力。以人教版“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教學(xué)內(nèi)容為例，教師應(yīng)當(dāng)基于教材出發(fā)并加以自身理解，在教材的基礎(chǔ)上落實(shí)結(jié)構(gòu)與功能觀的具體教學(xué)。首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能觀的內(nèi)涵，教師應(yīng)當(dāng)將蛋白質(zhì)教學(xué)分為三大層面。第一是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)教學(xué)，即按照氨基酸、二肽、三肽、多肽至蛋白質(zhì)的認(rèn)知層次投入教學(xué)，最終引出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的生物學(xué)概念。第二是蛋白質(zhì)的功能教學(xué)，即根據(jù)蛋白質(zhì)在生物個(gè)體中的各個(gè)功用加深學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)功能的認(rèn)知與理解，從而引出功能多樣性的生物學(xué)概念。第三是根據(jù)結(jié)構(gòu)多樣性與功能多樣性的相互關(guān)系，教師可以以此解釋蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，從而在潛移默化的學(xué)習(xí)過(guò)程中幫助學(xué)生不知不覺(jué)地深化結(jié)構(gòu)與功能觀的認(rèn)知理解并且完成內(nèi)化，即學(xué)生可以應(yīng)用結(jié)構(gòu)與功能觀的概念完成自主的生物學(xué)習(xí)。（二）引入問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，落實(shí)概念教學(xué)問(wèn)題導(dǎo)學(xué)是一種有效培養(yǎng)學(xué)生思維的教學(xué)模式，有利于落實(shí)具體詳細(xì)的概念教學(xué)，為學(xué)生打下扎實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。因此，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀在高中生物教學(xué)的滲透，教師可以引入問(wèn)題導(dǎo)學(xué)的教學(xué)模式，通過(guò)一系列有意義的、富含邏輯關(guān)系的關(guān)鍵問(wèn)題激發(fā)學(xué)生的思維活力、夯實(shí)學(xué)生的生物基礎(chǔ)和促進(jìn)生物的概念教學(xué)，促使學(xué)生采取活化的邏輯思維和抽象思維完成結(jié)構(gòu)與功能觀的認(rèn)知理解，并在扎實(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)上完成結(jié)構(gòu)與功能觀的應(yīng)用與科學(xué)探究，從而使結(jié)構(gòu)與功能觀的價(jià)值最大化。以人教版“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教學(xué)內(nèi)容為例，教師在豐富蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)教學(xué)的細(xì)節(jié)時(shí)，可以在氨基酸、肽鏈與蛋白質(zhì)的遞進(jìn)性認(rèn)知層次中向?qū)W生提出問(wèn)題，如“氨基酸經(jīng)過(guò)什么方式形成肽鏈”“肽鏈經(jīng)過(guò)什么變化才能構(gòu)成蛋白質(zhì)”等，如此可以一步一步引領(lǐng)學(xué)生完成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)，從而發(fā)展學(xué)生的邏輯思維，進(jìn)而深化結(jié)構(gòu)觀的認(rèn)知框架。（三）引入思維導(dǎo)圖，明晰具象教學(xué)思維導(dǎo)圖是一種有效激發(fā)學(xué)生抽象思維的教學(xué)方法或?qū)W習(xí)技巧，其在高中生物教學(xué)中的引入可以幫助教師開(kāi)展具體化的教學(xué)，從而提高教學(xué)效率;同時(shí)還可以幫助學(xué)生厘清學(xué)習(xí)思路，明晰知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，從而提高接收知識(shí)的效率與品質(zhì)，最終提高學(xué)習(xí)效率。因此，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀在高中生物教學(xué)中的滲透，教師應(yīng)當(dāng)在實(shí)際教學(xué)中靈活采取思維導(dǎo)圖的形式展開(kāi)具體的教學(xué)。以人教版“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教學(xué)內(nèi)容為例，教師可以利用結(jié)構(gòu)與功能觀的內(nèi)涵完善該章節(jié)的教學(xué)框架與板書(shū)。首先，教師將教學(xué)框架總體一分為二，其一為結(jié)構(gòu)教學(xué)，其二為功能教學(xué)。其次，教師遵循結(jié)構(gòu)觀與功能觀的概念特點(diǎn)，將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)教學(xué)按照氨基酸、肽鏈與蛋白質(zhì)認(rèn)知層次分別完成教學(xué);將蛋白質(zhì)功能教學(xué)按照不同的功用如結(jié)構(gòu)蛋白、催化蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍?、調(diào)節(jié)蛋白和免疫蛋白等分別落實(shí)具體的功能教學(xué)。最后，根據(jù)二者之間的聯(lián)系，完成結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系觀的認(rèn)知確立，從而有效滲透結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念，最終落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)。（四）引入生活教學(xué)，落實(shí)核心素養(yǎng)生活教學(xué)是一種行之有效的教學(xué)方法，其在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用可以有效拉近生物學(xué)與學(xué)生生活之間的距離，幫助學(xué)生同時(shí)轉(zhuǎn)換生物與生活的視角看待生物學(xué)知識(shí)，從而提高知識(shí)內(nèi)化的效率，即提高應(yīng)用教學(xué)的效率，促進(jìn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)。因此，為促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀在高中生物教學(xué)的滲透，教師可以適時(shí)引入生活教學(xué)，借助生活現(xiàn)象或采取生活化語(yǔ)言落實(shí)具體教學(xué)，從而提高學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力。以人教版“生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”的教學(xué)內(nèi)容為例，教師可以通過(guò)生活中糖尿病的胰島素注射治療的現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的思考，即向?qū)W生提問(wèn)“為什么胰島素采取注射的形式而非口服呢”，以此可以深化關(guān)于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)教學(xué)，幫助學(xué)生完成生活實(shí)踐與知識(shí)理論的結(jié)合，從而落實(shí)