結(jié)構(gòu)與功能觀為導(dǎo)向的生物課堂教學(xué)設(shè)計

木尼拉·麥麥提艾力

摘 ? 要：基于《基礎(chǔ)教育課程改革的新趨勢—核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課程與教學(xué)》的背景下，以立德樹人為根本、學(xué)生的全面發(fā)展為目標(biāo)，結(jié)合生物學(xué)科的特點，在生物課堂教學(xué)中落實生命觀念、結(jié)構(gòu)域功能觀成為了重要的導(dǎo)向。核心素養(yǎng)對促進學(xué)生的個人發(fā)展及社會需要有著決定性的意義。生命觀念、結(jié)構(gòu)與功能觀是生物學(xué)科中體現(xiàn)的核心素養(yǎng)不可或缺部分，也是生物學(xué)科教學(xué)中凸出并落實的著力點和著眼點。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);生命觀念;結(jié)構(gòu)與功能觀;教學(xué)設(shè)計

引言

2016年9月13日，我國正式頒布針對于學(xué)生核心素養(yǎng)的研究成果：學(xué)科的核心素養(yǎng)與學(xué)生的核心素養(yǎng)作為本次生物學(xué)課程研制的著力點和著眼點。教育部實施頒布《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中確定的生物學(xué)核心素養(yǎng)包括“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會責(zé)任”四個方面。自新課標(biāo)頒布，“生物教學(xué)過程中如何落實生物學(xué)的學(xué)科核心素養(yǎng)”引起一線教師以及研究人員的高度關(guān)注，有許多學(xué)者指出“生命觀念是生物學(xué)核心素養(yǎng)的核心”的論斷。生命觀念的構(gòu)建不是一蹴而就，需要一個循序漸進的過程，教師需要掌握關(guān)于生命觀的內(nèi)容及在“標(biāo)準(zhǔn)”中有關(guān)培育學(xué)生的生命觀的相關(guān)要求。

1 ?核心概念的界定

1.1 ?生命觀念

生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法[ 1 ]。從不同的角度來講，生命觀念的本質(zhì)就是學(xué)生在學(xué)習(xí)實踐及生活實踐中，儲備生物科學(xué)知識的基礎(chǔ)上進行內(nèi)化、信息加工、處理等方式形成的一種思想或觀念;在問題解決中幫助學(xué)生形成系統(tǒng)化的解釋或解決問題的能力。

1.2 ?結(jié)構(gòu)與功能觀

結(jié)構(gòu)與功能觀作為生命科學(xué)中的一個基礎(chǔ)的觀念，包括兩個方面。一是結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系密不可分，有什么樣的結(jié)構(gòu)就一定存在相應(yīng)的功能;二是任何生物功能的實現(xiàn)一定依托相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。從不同的角度講，結(jié)構(gòu)在很大程度上能夠決定功能;功能和結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的、相互對應(yīng)的;整體功能及結(jié)構(gòu)一定是由局部功能及結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系對于生物體的研究來講結(jié)構(gòu)觀是首要的，其次才是功能觀，再次是兩者之間的辯證關(guān)系。

1.3 ?結(jié)構(gòu)觀

從不同的角度對結(jié)構(gòu)下定義，目前比較統(tǒng)一的說法是一個系統(tǒng)內(nèi)部所有要素綜合的形態(tài)，其包括各個要素及相互之間的關(guān)系。在一個系統(tǒng)中，各個要素之間并不是相互孤立的，它們之間有著相互依賴性及相關(guān)性。

本文對結(jié)構(gòu)觀的揭示體現(xiàn)在以下方面：

（1）物質(zhì)對于結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性。如組成細胞的各種元素是細胞的基礎(chǔ)。

（2）結(jié)構(gòu)一定有清晰的邏輯性、條理性。如對于某一個細胞系統(tǒng)來講，它有各種元素、各種分子、各種細胞器等清晰的條理性。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性。在生物學(xué)科中，某一個系統(tǒng)中的各個結(jié)構(gòu)緊密相連，有嚴(yán)格的循序。比如在結(jié)構(gòu)上有序相連的模型也很多，細胞膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜就可以形成某個生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一部分。

（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在生物學(xué)科知識中，這種相對的穩(wěn)定性最為常見，如ATP與ADP的轉(zhuǎn)化、細胞分裂等。

1.4 ?功能觀

功能一般指的是一種功效。在生物學(xué)科中主要討論各個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與外部的環(huán)境相互制約、作用導(dǎo)致的功效。因此，系統(tǒng)每一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有相應(yīng)的功能，而這些功能一定能夠為這個系統(tǒng)有貢獻;沒有整體就沒有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完備性，也沒有任何局部功能。生物學(xué)科中的功能觀主要是指兩個方面：（1）功能作用或功能貢獻需要系統(tǒng)內(nèi)部的多種結(jié)構(gòu)相互關(guān)系、相互制約、相互依靠才能完成，如人體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成;（2）功能的發(fā)揮和作用必須在一定的外界環(huán)境下進行，如綠色植物的光合作用必須是在有光的條件下進行等。

1.5 ?結(jié)構(gòu)功能關(guān)系觀

結(jié)構(gòu)功能關(guān)系觀主要揭示了功能對結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向性及結(jié)構(gòu)對功能的決定性。我們必須清晰的認識到功能對結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向性;生物體因環(huán)境變化而功能變化，導(dǎo)致生物體的某個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)，則其結(jié)構(gòu)一定會發(fā)生變化。比如樺尺蠖受到環(huán)境的改變和影響，其顏色從黑色變?yōu)闇\色等。

綜上所述，結(jié)構(gòu)和功能密不可分、緊密相連，兩者互相作用、互相適應(yīng)是生物體進化的一般規(guī)律。

2 ?結(jié)構(gòu)與功能觀為導(dǎo)向的生物課堂教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計是以優(yōu)化教學(xué)效果為目的，以教育、心理學(xué)學(xué)習(xí)理論、教學(xué)理論為基礎(chǔ)，分析教材、確定教學(xué)目標(biāo)、建立解決教學(xué)問題的方案、試行方案、評價試行結(jié)果和修改方案的過程。

在制定教學(xué)目標(biāo)時，根據(jù)對象的認知結(jié)構(gòu)、教材的知識結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理的制定教學(xué)目標(biāo)，在此過程中務(wù)必要處理好核心素養(yǎng)目標(biāo)、結(jié)構(gòu)與功能觀目標(biāo)以及三位目標(biāo)的之間的辯證關(guān)系、互相轉(zhuǎn)換等關(guān)系。下面通過“生命活動的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”教學(xué)設(shè)計，揭示結(jié)構(gòu)與功能觀的作用。

2.1 ?教材分析

本節(jié)題內(nèi)容位于高中生物必修一第二章第二節(jié)。本節(jié)課之前的“細胞中的元素與化合物”內(nèi)容中介紹了蛋白質(zhì)是生物體細胞內(nèi)最重要的有機化合物，從而為學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)及其功能做了鋪墊。這節(jié)課教學(xué)中涉及到的氨基酸的種類是學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)，涉及的蛋白質(zhì)的基本功能充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能關(guān)為基礎(chǔ)的生命觀念。氨基酸的主要的結(jié)構(gòu)及特點與化學(xué)知識有緊密的聯(lián)系，因此掌握好氨基酸的結(jié)構(gòu)能加深對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的理解。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)容體現(xiàn)了生活性，對激發(fā)學(xué)生的興趣、探究的欲望起到了重要的作用。此外，本節(jié)課的學(xué)習(xí)對后續(xù)內(nèi)容酶的理解和掌握有很大的作用，所以其內(nèi)容在教材中能起到承上啟下的作用。

2.2 ?學(xué)情分析

學(xué)習(xí)的對象是高一年級的學(xué)生，在他們的學(xué)習(xí)實踐及生活實踐中對蛋白質(zhì)已經(jīng)有一定的理解，已經(jīng)知道在肉類、奶制品中有豐富的蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)對人體的重要作用。但由于學(xué)生對有機化學(xué)的學(xué)科知識沒有儲備，所以從化學(xué)的角度理解氨基酸及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)存在一定的困難。學(xué)生的思維習(xí)慣是具體的形象思維，還未掌握完備的、抽象的、獨立思考的能力，故可以利用現(xiàn)實案例、教材的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考。

因此在教學(xué)過程中，必須根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗，利用直觀增加學(xué)生對知識結(jié)構(gòu)的感性的認識，使學(xué)生盡可能主動獲取知識、儲備知識、分類和加工知識進而提高思考能力形成相應(yīng)的生命觀念。

2.3 ?教學(xué)目標(biāo)

（1）結(jié)合化學(xué)學(xué)科知識，總結(jié)出氨基酸的特征，能夠?qū)懗霭被岬幕究蚣埽茖W(xué)思維、生命觀念）。

（2）結(jié)合學(xué)生已有的知識經(jīng)驗探究蛋白質(zhì)，概括出蛋白質(zhì)的多樣性及其成因（科學(xué)思維、生命觀念）。

（3）根據(jù)蛋白質(zhì)的功能，總結(jié)出“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念（生命觀念）。

（4）結(jié)合實際總結(jié)出“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念（科學(xué)探究、生命觀念）。

（5）關(guān)注科學(xué)，了解有關(guān)蛋白質(zhì)的最新科研成果，養(yǎng)成尊重科學(xué)、崇尚科學(xué)的態(tài)度（社會責(zé)任）。

2.4 ?教學(xué)重點和難點

（1）重點：

①氨基酸的結(jié)構(gòu)及特點;

②氨基酸脫水縮合形成肽鏈、蛋白質(zhì)的過程[ 2 ]。

（2）難點：

①蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的成因;

②蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能及其與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)與功能觀。

2.5 ?教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法

（1）教學(xué)方法：問題驅(qū)動法、啟發(fā)式談話法。

（2）學(xué)習(xí)方法：自主探究法、合作交流法。

2.6 ?學(xué)習(xí)邏輯設(shè)計框圖

邏輯框圖說明見圖1。

學(xué)習(xí)邏輯設(shè)計見圖2。

2.7 ?教學(xué)過程解析

（1）導(dǎo)入方面。問題驅(qū)動：①請你結(jié)合實際舉出一些生活中富有蛋白質(zhì)的食物;②通過自主探究嘗試發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在生命活動中的主要作用。

設(shè)計意圖：通過實際情境激發(fā)學(xué)生的興趣，保護學(xué)生的好奇心，啟發(fā)學(xué)生的思維;同時，以實際生活為載體，吸引學(xué)生的注意力，努力培養(yǎng)具體形象思維。

（2）講解新課。首先，介紹核心概念、結(jié)合生活中富有的蛋白質(zhì)的食物，具體講解蛋白質(zhì)的作用。

學(xué)生主體活動：自主、合作探究蛋白質(zhì)的作用及重要功能、探討蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能的多樣性。

設(shè)計的意圖：（1）培養(yǎng)學(xué)生具體形象思維→抽象邏輯思維的過渡;（2）介紹蛋白質(zhì)的功能、氨基酸及其種類、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及多樣性。

學(xué)生的主體活動：結(jié)合初中已有的知識經(jīng)驗，嘗試探討蛋白質(zhì)的基本組成單位;合作交流、探究特征并記得通式、熟練掌握并會寫出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式并熟記。學(xué)生分組合作概括出氨基酸的結(jié)構(gòu)特征，并做練習(xí)鞏固知識點。

設(shè)計的意圖：突出“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的理念，讓學(xué)生有親身參與的體驗;通過討論、合作學(xué)習(xí)培養(yǎng)獨立思考和交流的能力。最后，結(jié)合學(xué)生的自主學(xué)習(xí)講述氨基酸組成蛋白質(zhì)的過程。

學(xué)生主體活動：掌握并能夠?qū)懗雒撍s合過程;熟練掌握并理解蛋白質(zhì)多樣性的根本原因。

設(shè)計的意圖：培養(yǎng)學(xué)生的“四能”，讓學(xué)生親身經(jīng)歷知識產(chǎn)生的過程。

分析：本教學(xué)設(shè)計主要以結(jié)構(gòu)與功能觀為導(dǎo)向為中心，突出教學(xué)素材與學(xué)科知識之間的邏輯關(guān)系，采取“邏輯框圖”的形式進行了設(shè)計。具體做法是以現(xiàn)實生活為背景創(chuàng)設(shè)了有“問題驅(qū)動”的情境，順利引出概念的內(nèi)涵。過程設(shè)計把循序漸進、螺旋上升、注重實質(zhì)、淡化形式作為標(biāo)準(zhǔn)，邏輯清晰、層次明顯，知識結(jié)構(gòu)與學(xué)生的認知發(fā)展水平相符。

學(xué)生還未學(xué)習(xí)與本節(jié)課有關(guān)的化學(xué)學(xué)科的知識，在設(shè)計中利用了學(xué)生已有的數(shù)學(xué)知識幫助學(xué)生理解重難點。本節(jié)課主要知識產(chǎn)生的過程突出“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”的基本理念，實現(xiàn)了教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”有機結(jié)合，歸納出蛋白質(zhì)的功能突出“功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)”的結(jié)構(gòu)觀。

3 ?結(jié)語

目前，在高中生物學(xué)科教學(xué)中結(jié)構(gòu)和功能觀的建構(gòu)已作為教學(xué)的一項重要目標(biāo)，為把結(jié)構(gòu)和功能觀落實到課堂教學(xué)中，一線教師應(yīng)從教學(xué)設(shè)計開始著手，熟練掌握“標(biāo)準(zhǔn)”的要求，把培養(yǎng)學(xué)生的功能觀、結(jié)構(gòu)觀及生命觀同核心素養(yǎng)聯(lián)系起來，讓生物學(xué)科教學(xué)在學(xué)生的全面發(fā)展中發(fā)揮更好的作用。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）[S].北京：人民教育出版社，2017.

[2] 吳成軍. 以生命系統(tǒng)的視角提煉生命觀念[J].中學(xué)生物教學(xué)， 2017（19）：4-7.