基于冬奧會素材形成生命觀念的單元整體教學
——以高三二輪復習課“生命系統的穩態與平衡”為例

高飛燕

（廣東省中山市第二中學 廣東中山 528429）

運用生物學知識解釋和分析生命現象，形成相應生命觀念，培養相應社會責任，是生物學科育人價值的本質追求。打破課時思維，以某一生命觀念為內在邏輯，將跨章節的非連續性教材內容重構成專題類單元，現已成為高三二輪復習常見的模式。這類單元的特點是突破了知識間的界限，實現零散知識的系統化和結構化。下文以“穩態與平衡觀”這一生命觀念為主線，選取2022年北京冬奧會相關素材，聯系高中生物學“生命系統的穩態與平衡”的相關內容，重構知識圖譜，從細胞、個體和生態系統三個層次開展單元整體教學。其中細胞、個體層次為第1課時，生態系統層次為第2課時。

1 單元教學目標

①通過分析冬奧運動員運動時細胞內ATP穩態的維持機制，形成細胞層次的穩態與平衡觀。

②基于高強度運動時機體穩態調節的過程及原理，構建個體層次穩態與平衡的概念模型，認同局部與整體相統一的觀點，深化對生命系統的整體性的認識；基于對人體內環境穩態的理解，分析過度訓練導致機體穩態失調的實例，養成正確運動保健的意識和習慣。

③通過對冬奧賽區生態修復案例的分析和討論，關注穩態平衡原理在生態修復實踐中的應用，并以此為指導，評估延慶賽區生態修復方案及討論提高張家口賽區“碳匯林”穩定性的措施。

④在理解“細胞-個體-生態系統”穩態調節的基礎上，從系統論角度闡釋不同層次的穩態調節之間的內在聯系，形成系統觀、穩態與平衡觀、信息與調控觀等生命觀念。

⑤基于冬奧會相關素材，弘揚運動員頑強拼搏精神，落實生態文明思想，增強民族自豪感和民族自信心，滲透愛國主義教育，培養社會責任。

2 單元實施過程

2.1 基于冬奧素材精心設計系列情境

課堂上，學生是主角，教師是導演，知識是道具，情境是舞臺，良好的教學情境能為學生的學習提供認知的支撐點。在重組教材知識架構的二輪復習時，筆者實施“一境到底”教學策略，嘗試挖掘冬奧會中蘊含的生物學現象，并以此為素材進行加工、組合，創設多個契合學生認知水平的主題情境，再把主題情境拆分為多個系列情境貫穿課堂，從不同的生命系統層次搭建“情境-概念-觀念”框架（圖1），進而推動教學過程，引起學生共鳴，激活學生思維。好的素材能賦予課堂靈魂，以冬奧會為“境”，課堂也就有了“情”，學生在感悟運動和生態之美中，自然而然地建構大概念，形成穩態與平衡觀。在賽場競技時，穩態調節維持了生命的動力；在賽區建設中，生態平衡的理念推動生態的修復。

圖1 不同生命系統層次的“情境—概念—觀念”框架

2.2 基于系列情境梯次設計問題索引

創設有價值的問題是情境的落腳點，即由情境生成問題，從而實現問題與情境的緊密關聯。由此設計的單元活動應蘊含問題分析的框架，因此在設計問題鏈時，筆者以核心問題為索引：①不同層次的生命系統如何調節達到穩態?②不同層次的生命系統穩態調節有什么聯系?再圍繞核心問題根據學習目標設計環環相扣的子問題，并依據建構主義理論合理調配問題的梯度，幫助學生梳理知識間的“縱橫”聯系。表1呈現了單元活動的問題索引。

表1 單元活動的問題索引表

2.3 基于問題索引逐步重構知識體系

通過情境體驗和對知識的延展，學生已掌握“細胞-個體-生態系統”穩態調節的機制，在對知識內化的基礎上，筆者圍繞“不同層次的生命系統穩態調節有什么聯系?”這一核心問題，在不同模塊知識之間搭建橋梁，闡釋不同生命系統層次的穩態調節之間的內在聯系。

筆者以生活在延慶賽區的豹貓的種群數量變化為例：假設該生態系統中鼠的種群數量減少，導致豹貓的食物不足，豹貓的體內會發生什么變化?學生分析豹貓可能通過神經-體液調節來維持血糖的穩態。此時，教師展示細胞自噬的信號調控過程示意圖，進一步追問：假如長期得不到食物，豹貓體內的細胞也將面臨代謝壓力，細胞內可能發生什么變化?學生聯系細胞自噬的保護機制，解釋：相關基因不能表達，細胞啟動自噬過程，通過降解自身大分子物質或細胞器為生存提供能量。但如果細胞自噬也無法滿足細胞代謝需要，細胞則啟動細胞凋亡程序。多數細胞的死亡導致個體死亡，個體死亡導致豹貓種群數量減少，當豹貓種群數量減少，鼠的數量由于天敵的減少而增加，從而實現種群數量的穩態。豹貓和鼠的種群數量相對穩定又對于維持各營養級的相對穩定起到促進作用，間接地對生態系統的穩態產生正面效應。通過上述例子的分析，學生能夠明白個體水平、生態系統水平的穩態調節，歸根到底都是依賴細胞水平對信號的應答和響應。通過信息分子的傳遞，使細胞的基因表達發生變化，細胞代謝發生調整，最終表現出宏觀的生理效應，如圖2所示。

圖2 細胞水平對信號的應答和響應機制

2.4 基于知識體系輻射關聯其他觀念

穩態與平衡觀反映了生命系統的運行機制和基本規律，其本質是：“穩態的調節基礎是信息傳遞，通過信息傳遞使系統內各成分之間協調活動，形成一個統一整體，實現穩態，適應環境的變化。”可見，生命系統是一個有機組合的整體，穩態的維持和對環境的適應都需要依托信息的調控來實現。因此，教師要引導學生從系統論視角感悟生命系統的各種生命觀念是相互滲透、相互制約、相互影響的，同時它們又相互協調、共同協作形成一個有機統一的整體系統，如圖3所示。

圖3 基于穩態與平衡觀關聯其他生命觀念

3 教學反思

高考的育人導向是培育具備運用所學知識解決復雜問題的高素質人才，教師應在不脫離教材又不拘泥于教材的思想指導下，充分挖掘社會熱點等情景素材，為發展學生核心素養添磚加瓦。2022年的北京冬奧會是國之盛事，無疑是實現“一境到底”的優良教學素材。筆者逐一挖掘隱含在冬奧會中的生物學知識，為引導學生建構不同層級大概念和形成生命觀念提供情境依托。這種一致性極強的單元情境設計，既有利于幫助教師理順教學思路，設計更加整齊、流暢的任務活動，也有利于幫助學生將前后教學情境中呈現的知識點融會貫通，形成脈絡清晰的知識體系，進而提高思維深度和學科素養。教師以冬奧會相關素材鏈接生物學知識，引導學生積極參與討論和思考，從運動員的穩態維持機制到生態場館的建設和修復理念，幫助學生建構概念，進而形成生命觀念；從弘揚運動員頑強拼搏精神到落實生態文明思想，增強學生的民族自豪感和民族自信心，滲透愛國主義教育，培養社會責任；有效提高了學生的生物學核心素養，實現了生物學的學科育人價值。

與冬奧會相關的生物學知識還有很多，如以玉米、薯類、農作物秸稈等可再生資源為原料發酵生產出來的可降解的冬奧會餐具，采用“仿生學”原理制造的冬奧列車，運動競技背后的生物科學，還有以冰雪運動為題開發橫跨物理、生物、體育的運動生物力學的跨學科項目式教學，這些素材都有待從不同角度來開發與應用。