以學科觀點統領高三生物學專題復習
——以“生命系統的信息傳遞與穩態”為例

馬小娟 安 軍

(北京市第101中學 100091)

高中生物學的基本學科觀點包括生命的物質性、結構與功能相統一、生物體的局部與整體、生物進化、生態學的觀點等。這些觀點就像網絡的中心，大量的生物學事實、基本概念、原理等都指向這些觀點。建立了生物學觀點，學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，有利于學生揣摩題目的意圖，準確作答。更重要的是，在以后的學習和生活中，學生可以應用相關的學科觀點分析解釋錯綜復雜的生命現象，真正實現“提高生物科學素養”的基本理念。但是，在實際學習過程中，學生往往會“只見樹木，不見森林”，一頭扎到大量的生物學事實、基本概念的“知識海洋”中，難以從中抽離形成相關的上位思想或觀點，難以對所學內容達到本質上的理解以達到對問題的舉一反三，也容易對高中生物學知識的掌握碎片化，缺乏整體認識。因此，無論在新課教學還是高三的復習課上，教師都要時時滲透上述觀點。

筆者在高三生物學教學實踐中發現，以學科觀點統領第二輪的專題復習，設計專題的核心問題，提出核心概念，更利于學生梳理知識，將知識結構化、網絡化，達到對生命活動的本質和規律認識的提升。現以“生命系統的信息傳遞與穩態”為例說明。

1 本專題的學科觀點分析

生命系統是個開放的系統，它與外界環境之間不斷進行著物質交流、能量轉換和信息傳遞。這就決定了生命系統時刻處于動態變化的過程中。生命系統的動態變化都是在一定范圍內進行的，否則就會解體，導致系統的崩潰。也就是說，穩態是生命系統能夠獨立存在的必要條件。生物體內的各種代謝過程，都以維持自身的穩態為目標。穩態的維持靠的是生命系統內部的、以信息傳遞為基礎的自我調節機制實現的。有了信息傳遞，生命系統內部的各部分才能相互作用，生命系統與環境之間才能相互作用，進而實現調節并實現穩態。因此，信息傳遞是生命系統的重要功能，在細胞、個體和群體(種群、群落、生態系統)水平都發揮著重要作用。《普通高中生物課程標準》對《穩態與環境》模塊的價值表述中提出了“調節、整體、穩態、系統和相互作用”的觀點[1]，這些觀點在復習信息傳遞與生命系統的穩態專題時都有所體現。因此，本專題以“調節、整體、穩態、系統和相互作用” 的觀點統領復習。

2 學情分析

在《穩態與環境》教材中，對生命系統的物質交換、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系統部分作為完整一節出現，所以容易被忽略。其實不僅僅在生態系統層次，在教材的“動物和植物體生命活動的調節”部分，以及在《分子與細胞》的“細胞”一章中都體現了信息傳遞在生命活動中的重要性。在完成教材的基礎知識復習后，學生基本能夠說出個體水平和生態系統水平的信息傳遞的功能、穩態調節的機制和作用。但是，認識不到信息傳遞對生命系統的重要意義，對調節、整體、穩態、系統和相互作用的生物學觀點體會不深。在進行高三生物學第二輪專題復習時，教師須以學科觀點統領復習內容，幫助學生梳理不同生命層次的信息傳遞、調節、穩態的相關知識。

3 專題核心概念、復習教學目標和設計思路

3.1 專題核心概念 所有的生命系統都存在于一定的環境之中，在不斷變化的環境條件下，依靠自我調節機制維持其穩態。信息傳遞是生命系統調控的基礎，把生命系統的各組分聯系成一個統一整體，并調節系統的穩定性。

3.2 專題復習教學目標 說出不同層次生命系統的信息傳遞；解釋信息傳遞對于生命系統的意義；形成“調節、整體、穩態、系統和相互作用”的生物學觀點。

3.3 教學設計思路 教師先引導學生說出關于“生命系統、信息傳遞、穩態、調節”的相關知識，收集學生的知識碎片，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、有順序的引導學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，提升學生對信息傳遞的意義的理解，進而形成相應的生物學觀點(圖1)。

圖1 專題復習教學設計思路

4 教學片段

4.1 復習舊知，導入主題 (略)。

4.2 細胞、個體、生態系統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的意義？這個問題過于抽象，可以細化成如下問題引導學生層層遞進：①信息傳遞在不同的生命層次如何發揮作用？②為什么細胞、個體和群體的各部分之間要彼此聯系，形成統一整體？其成為統一整體的結構基礎是什么？③不同生命層次的穩態調節的方式？調節的基礎是什么？

上述問題可以根據具體教學過程繼續生成更多的子問題，但生物學教師要將每個問題都指向本專題的核心概念：信息傳遞是調節的基礎，是生命系統各部分成為統一整體的前提，是實現穩態的必要條件，而且在調節生命系統的生長、發育及個體、細胞的繁殖有重要作用。

學生思考核心問題，并在教師的問題引導下思考和討論，逐漸領悟信息傳遞對穩態的重要意義。例如，不同的系統、器官之間彼此聯系的結構基礎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內的不同組分聯系成統一整體，共同完成生命活動，并以反饋調節的方式應對環境變化，實現穩態；在個體水平的穩態調節是基于細胞代謝改變而實現的，因此細胞水平和個體水平的信息傳遞有內在聯系。

在教學中提供大量的素材以幫助學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環境的過程中信息傳遞的作用；展示細胞內的信號轉導(圖3)對細胞水平穩態調節的作用。

圖2 大腸桿菌乳糖操縱子模型

圖3 細胞內的信號轉導

4.3 信息傳遞對于生命系統的共同意義 在細胞、個體和生態系統內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中普遍存在？信息傳遞的共同意義是什么？調節方式的共同點是什么？讓學生共同回顧討論結果，認識生命系統都是由不同組分組成的，各組分必須通過信息傳遞相互聯系并形成統一整體；信息傳遞是實現生命活動調節的前提，沒有信息傳遞，生命就無法感知、應對環境變化的適應，無法維持穩態。

通過知識碎片的收集、核心問題的討論，最后回歸核心問題，從學科觀點高度認識信息、調節、整體、穩態的關系。

5 教學小結

經過本專題的復習，學生認識到信息傳遞在生命系統普遍存在的原因：信息傳遞是調節的基礎，是生命系統各部分成為統一整體的前提，是實現穩態的必要條件，而且在調節生命系統的生長、發育及個體、細胞的繁殖有重要作用。有了學科觀點的統領，學生也能夠體會每一種生命形式都是具有特定的組成和結構的功能系統；系統內各個成分之間、系統與環境之間通過信息傳遞進行復雜的聯系和相互作用，通過調節實現系統結構和功能的穩定。這種形式的專題復習打破了模塊的界限，將知識橫向聯系，利于學生構建生物學的整體畫面，并對相關的核心概念和學科觀點有了更深刻的領悟。