阮慶元 （浙江省溫嶺市教育局教研室 浙江臺州 317500）

例析消化系統的教學：基于結構功能相統一

阮慶元 （浙江省溫嶺市教育局教研室 浙江臺州 317500）

以培養學生的科學素養為目標，以食物的的消化與吸收的知識內容為載體，體驗“結構與功能相統一”這一生物學基本觀點，理解結構是事物內在屬性的表達，生物結構通過生理功能實現存在的價值。利用顯性結構推導未知功能、功能需求推理可能存在的結構正逆兩個角度進行預設教學、建構教學，實現富有思考氛圍、充滿思辨的課堂。

消化系統 結構 功能

科學不是簡單的知識說教、識記，是用理性的方法、思維去認知紛雜、感性的世界，去挖掘世界存在的關聯與規律。

“結構功能相統一”是生物學最基本的觀點之一。所謂結構，是事物內部的構成方式，有著相對的穩定的有序性存在，即事物內在各構成受一定的規律性支配而表現為一定規則的方式。而所謂功能，是事物作用于他物的能力，即系統作用于環境的能力。結構與功能是對立統一的關系——因為結構指向內在要素的構成方式，而功能則指向事物與外界環境的關系，兩者所要揭示的內容是不同的；但是，結構的存在是事物內在屬性的表達，其通過功能實現其存在的價值與意義。

在浙教版科學教材九年級上冊中，“食物的消化與吸收”是“代謝與平衡”這一章的重要內容。相對于泌尿系統、血液循環系統，學生對糞便與食物的感官性狀上的差異、自身口腔、牛胃（牛百葉）、豬腸（小腸卷）等結構特點有著較為豐富的前概念。教師如何充分創設各種問題情景引發學生的認知沖突，以實驗驗證、概念重釋、比較鑒別等方式完善學生前概念，使學生科學地認識消化與吸收，遠勝于簡單的知識識記。鑒此，筆者利用顯性結構推導功能、功能需求推理可能的結構存在，預設教學、建構教學，實現富有思考氛圍、充滿思辨的課堂。

1 課引：科學問題的提出

1.1 教學預設

問題呈現：民以食為天，食物進入人體后，最后都去哪里了？

課堂分析：食物最后以糞便的形式排出體外。糞便與食物相比，其感官性狀已經完全發生了變化。其變化是因為食物在人體內發生了消化、吸收。

1.2 設計意圖

雖然人們每天都在攝食、排遺，但是學生對消化系統除口腔外的其他器官的結構與功能還是很陌生。教師從糞便的排出，點出消化系統的排遺功能；從糞便與食物的性狀差異，推理消化（化學性消化）的存在，從而進一步提出“消化和吸收到底發生在哪里？”“為什么會讓食物發生如此巨大的變化？”等問題。陶行知先生有言：“創造始于問題，有了問題才會思考。有了思考，才有解決問題的方法，才有找到獨立思路的可能。”好的開端是成功的一半。作為課引，教師讓學生自己提出科學的問題是至關重要的。

2 模擬實驗：消化、吸收概念的建構

2.1 教學預設

問題呈現：生命的基本結構和功能單位是細胞，消化系統為每一個細胞提供營養物質，那營養物質是如何離開消化系統抵達全身不同的部位的細胞呢？

課堂分析：營養物質進入循環系統抵達全身。

概念得出：營養物質通過消化道壁進入循環系統的過程叫吸收。

問題呈現：是否所有物質都能直接進入循環系統呢？

實驗模擬：將塊狀的餅干置于絲襪中，再輕輕擠壓、研磨，餅干屑從絲襪中紛紛掉出來。

課堂分析：如果把絲襪比作消化道壁血管，餅干比作攝入人體的營養物質。經過這樣的變化，那么營養物質被吸收前要經過由大變小的過程。

概念得出：食物中的物質被切割、分解成能被人體利用的小分子物質的過程，稱之為消化。

問題呈現：模擬實驗餅干揉搓前后除了大小其他性狀均沒有發生較大的變化，而攝入的餅干與糞便則完全不同，可見真實的消化并不是模擬實驗所展示的。那真實的消化是怎樣的呢？

概念得出：消化包括物理性消化和化學性消化。

2.2 設計意圖

概念是人類在認識過程中，從感性認識上升到理性認識，把所感知的事物的共同本質特點抽象出來，加以概括，是本我認知意識的一種表達，形成概念式思維慣性。但九年級學生的前概念中攝食、消化、吸收往往缺乏甄別也缺乏結構與功能上的聯系，其年齡特征又決定了其思維特征處于感性思維向理性思維過渡的階段。因此，消化、吸收這些抽象概念的建構需要模擬實驗中學生對實體的感知、體驗。

模擬實驗是對實體的模擬，利用絲襪間隙特點模擬毛細血管的結構特征，從而使學生根據間隙對小顆粒的通過，想象到消化的存在與功能，并類推到吸收。但模擬實驗永遠無法等同于實際過程。因此模擬實驗后，通過絲襪中揉搓后的餅干碎屑與糞便的性狀差異，教師在引導學生反思模擬實驗的同時進行對比，使學生發現消化有物理性消化與化學性消化，從而使知識不再是簡單的識記，而是基于問題的思考、基于問題的發現。

3 胃模型：結構對功能的推理

3.1 教學預設

模型展示：觀察胃模型。

問題思考：① 胃具有怎樣的外型特點？你能預測它的生理學功能嗎？② 胃壁具有怎樣的結構特點？你能預測它的生理學功能嗎？

課堂分析：胃是消化道中最膨大的部分，好像一個口袋，因此其功能可能與容納有關。胃壁具有發達的平滑肌，肌肉收縮舒張會帶動相關結構運動。因此其功能可能與對其中的食物研磨、擠壓有關。

結論得出：胃對食物具有貯存功能，其蠕動可以在促進食物物理性消化的同時又可以使食物與胃液充分混合促進化學性消化，還能將食物往消化道下段推進。

3.2 設計意圖

觀察是人們認識未知、獲取知識的重要途徑，其以視覺為主的綜合感知，是知覺的一種高級形式。觀察中包含著積極的思維活動。學習離不開觀察，對胃模型的觀察可使學生獲得大量、鮮明、生動、具體的感性認識，并結合生活中食用豬胃、牛胃等積累的感性經驗，為存在功能的概括、抽象提供基礎。

根據結構與功能的辯證關系的原理，系統的結構決定著系統的功能，即在要素既定的條件下，有什么樣的結構就有什么樣的功能。那么，可以根據胃的外形特征和內部結構來推測和預見它的功能，即通過胃外形特征推理其貯存功能，胃壁發達肌肉推理其物理性消化功能，從結構到功能正向推理培養學生思維能力。

4 胃模型：功能對結構的推理

4.1 教學預設

問題呈現：胃不是消化吸收的主要場所，那能實現消化與吸收功能的器官會是怎樣的結構呢？

課堂分析：① 為了使食物充分消化及吸收，食物在該器官應該停留比較長的時間。② 為了使食物充分消化，該器官中應該有豐富的消化液。③ 為了充分分吸收，該器官應該具有較大的內表面，以增大與食物的接觸面積。④ 該器官的內表面應該有豐富的毛細血管，以實現營養的吸收。

模型展示：以實物模型和圖片的形式呈現小腸、大腸、肛門等器官。

分析猜想：通過對消化吸收功能與對應器官結構特點的對比分析，小腸可能是消化吸收的主要器官。

實驗驗證：將2 cm2左右的新鮮豬小腸置于燒杯中，加入適量的水，使其展開懸浮于水中。先用肉眼仔細觀察其內表面、再用放大鏡觀察內表面。

結論得出：小腸的結構非常有利于食物消化吸收功能的實現。

4.2 設計意圖

完成的思維包括正向推理和逆向推理。在胃的認識中，嘗試從結構觀察推理功能存在，發現胃在結構特征上并不符合作為消化吸收功能存在。那么要完成消化吸收這樣一個功能，應該具有怎樣的機構呢？嘗試從功能到結構的逆向推理，對具有該結構特征器官進行科學猜想。

所謂科學假說是人們在認識與研究客觀世界時，依據原有的科學知識和新的科學事實，通過抽象、推理等理性邏輯方法，對已存在和已發現的事物現象做出的假定性解釋和說明，以及對未發現和尚未存在的事物現象做出前瞻性預見和推測。教師讓學生明白小腸是消化吸收的主要器官是由其結構特點所決定的。最后通過對小腸內壁的觀察，驗證科學假說。因為科學假說是對客觀世界認識或研究時遇到問題而提出的一種推測性解釋，這也就決定了科學假說不等同于真理的原因在于其有著假設性和或然性，還生物教學一個真實面目遠強于知識的識記。

5 結語

《中國學生發展核心素養》明確指出：學生應該在較好地理解生物學概念性知識的基礎上形成生命觀念，如結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等，并能夠用生命觀念認識生命世界、解釋世界。“形成”不是貼標簽形式的告知，更不會有立竿見影的收效，而是教學中以素養為導向，一步一個腳印地潛移默化，逐步滲透，使學生形成必備的品格和關鍵的能力。

G633.91

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文件編號：1003-7586(2017)10-0070-02