高中生物學教學中“結構與功能觀”的培養策略

摘要：高中生物學教學中存在很多的生物結構微觀，不利于學生理解的問題，學生很少主動從結構與功能觀的角度去思考，把零散的知識上升到更為高階的具有規律性的觀念層次，進而形成生命觀念。本文歸納總結了4條培養學生結構與功能觀的策略，即：巧設問題、巧用概念圖、構建模型、融通生活。旨在培養學生的結構與功能觀，為學生學習興趣、邏輯思維能力、理解能力、問題解決能力、創新能力的提高提供幫助。

關鍵詞：結構與功能觀；生命觀念；核心素養

文章編號：1003-7586（2024）04-0095-02 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

新課程改革倡導提高學生的生物學核心素養，生命觀念是生物學核心素養的關鍵組成部分，生命觀念包括結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等。結構與功能觀是生命觀念的重要組成部分，它體現為結構與功能的辯證統一，學生可以基于功能去理解結構，也可以基于結構理解功能。從細胞到生物圈，生命系統包括八大結構層次，每一層次都有體現“結構與功能相適應”的觀點。在生物學教學中滲透結構與功能觀是提高學生生物學核心素養的有效途徑，可在實際學習中，很多學生對與生物結構和功能有關的內容只會進行機械記憶，沒有形成系統化的知識體系，也沒有養成將生物結構和對應功能聯系起來深入理解相關知識的習慣。本文對如何在高中生物學教學中有效滲透結構與功能觀進行了探討，歸納總結了以下4條策略。

1 巧設問題，把結構與功能進行聯系

教師可以分別設置體現細胞層次、組織層次、和生態系統層次等關于結構與功能觀的問題，激發學生的積極思維，通過組織小組成員合作、探究、交流討論，引導學生從觀念層次這一高階思維角度去分析與問題有關生物學概念和事實，由概念轉變成觀念，理解生命的本質和規律，建立結構與功能觀。例如：在人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》（以下簡稱《必修1》）第3章第3節“細胞核的結構和功能”教學中，可以設置問題情境：從結構上來看，為什么細胞核是遺傳的控制中心？為什么說細胞核還是代謝的控制中心呢？引導學生基于功能闡釋結構：遺傳與DNA有關，DNA主要存在于染色質上，而染色質存在于細胞核中；代謝與蛋白質有關，蛋白質在核糖體合成，而核糖體的形成與核仁有關，因此細胞核是細胞遺傳和代謝的控制中心。這樣一來，學生知其然并且知其所以然，對細胞核結構和功能的學習就顯得立體而富有意義了。

2 巧用概念圖，凸顯體現結構與功能觀

高中生物學的基礎概念是學生學習的重點之一，基礎概念承載著很多知識點，很多學生認為生物學基礎概念很零碎、龐雜、分散，例如：學生對細胞核的結構、細胞核的功能分開理解和記憶，并沒有深入思考相關概念之間的聯系，形成系統的生物學理論框架。同時，學生也很少基于概念進一步地深入思考知識背后的生命本質和規律，這就導致很多學生難以對知識形成全面和準確的記憶。

為了解決這種現狀，教師要讀透教材，深入挖掘生物學概念的內涵，提煉出相關結構與對應功能的關系；在課堂上要有意識地引導學生探究這種結構與功能的聯系，圍繞概念滲透觀念，運用繪制概念圖這一重要策略，凸顯結構與功能觀。例如：讓學生繪制細胞膜結構和功能概念圖、細胞核結構和功能概念圖、細胞器種類和功能概念圖等。圖中要直觀而形象用箭頭標出結構與功能之間的對應關系。例如：將轉運蛋白的種類、數量、空間結構與“細胞膜具有控制物質進出細胞”這一功能相對應；將糖蛋白與細胞膜具有進行細胞間的信息交流的功能相對應；細胞核中染色體上的DNA存儲著遺傳信息與“細胞核能夠控制細胞遺傳”這一功能對應。學生繪制概念圖時教師要引導學生基于事實得出概念，再對眾多概念進行整合和提煉，找到概念之間的聯結，使概念組塊化，網絡化，圍繞概念滲透“結構與功能相適應”的觀念。教師要多鼓勵學生從結構與功能觀的角度去思考，把零散的知識上升到更為高階的具有規律性的觀念層次，發展學生的高階思維，最后師生共同評選出優秀的概念圖。概念圖也可用于單元教學中，例如，讓學生繪制細胞基本結構概念圖、生態系統結構與功能概念圖。這有助于學生將新概念融入進已有的知識體系中，擴展生物學理論框架，認識到部分與整體的統一。

學生在畫概念圖前，必須先自主思考，梳理各個概念之間的關系和區別，理清結構與功能之間的對應關系，再將腦海中的觀點外顯，才能準確繪制出概念圖。因此，學生在畫概念圖過程中，對知識的學習是積極主動的，獲得的知識是深刻持久的。畫概念圖也有利于學生對知識的整體理解，并全面和準確地記憶，提高學生的邏輯思維能力和理解能力。

3 構建模型，生動體現結構與功能觀

對于細胞核的結構、DNA的結構、細胞器結構等內容比較抽象，學生缺乏微觀想象，教師向學生展示課本平面圖、空間結構圖或三維結構動畫，可輔助學生理解，但這些形式仍然不夠直觀，不利于學生深度理解，學生很容易就會陷入機械記憶。

構建和觀察模型是學生直觀感受結構的最好方法之一，有助于學生建立豐富的認知，將頭腦中抽象的概念具體化、形象化。因此，教師可通過開展模型構建活動落實結構與功能觀，突破教學難點。例如，在《必修1》第3章“細胞的基本結構”教學中，可讓學生制作“真核細胞的三維結構模型”。該模型的制作比較復雜、開放性強，教師可以舉辦一次全年級性的模型制作比賽，通過比賽引導小組成員共同合作探究，利用課余時間完成相關模型制作。材料讓學生以小組為單位自由選擇，以激發學生的無限創意，鍛煉學生的發散性思維和創造性思維，同時教師要提前做好相關知識的鋪墊，強調選材的科學性。例如，教師啟發學生思考：為了體現細胞膜的功能，哪種材料比較適合做細胞膜呢？通過構建“真核細胞的三維結構模型”，學生會更樂于主動探究細胞膜、細胞核等各部分結構之間的聯系，從而整體理解細胞結構與功能上的適應性、統一性，形成細胞層次的結構與功能觀。

教師還可以組織學生構建DNA雙螺旋結構模型、血糖調節的物理模型、有絲分裂細胞中染色體變化物理模型等。構建模型是提高學生生物學核心素養的有效途徑之一，通過構建模型首先可以激發學生學習生物學的興趣，加深學生對生物學知識的理解。其次，可以讓學生學會模型建構的基本方法，有效提高學生的動手能力、合作探究能力、形象思維能力、解決問題的能力和創新能力。最后，在對模型進行討論、爭辯、質疑和修正中，學生的科學思維可以得到一定的發展。

4 融通生活，賦予結構與功能觀實踐意義

教師要多引導學生留心觀察與結構與功能觀有關的生活現象和問題，創設真實的問題情境，讓學生參與討論或解釋其中的生物學原理。例如：讓學生回家做一道腌蘿卜小菜，并思考“在腌酸蘿卜過程中，小塊的蘿卜還是大塊的蘿卜更快入味？為什么呢？”以此來加深學生對細胞的相對表面積與細胞大小關系的理解，達到對知識的活學活用。還可以設置諸如“為什么雞蛋煮熟后更容易消化？為什么75%的酒精可以殺滅細菌？為什么用涼水洗菠菜時，水不會變綠，煮菠菜湯時，湯卻是綠色的呢？”等問題來引導學生理解結構與功能觀在實際生活中的應用，體會生物學的魅力，進而落實生命觀念這一核心素養的培養。

巧設問題、巧用概念圖、融通生活、構建模型是滲透結構與功能觀的有效策略，但并不是唯一途徑。教師還可通過整合多種生命觀念、設計融入生命觀念的練習題、設計趣味實驗、組織學生撰寫小論文和開展研究性學習等策略，提高學生的分析能力、邏輯思維能力和理解能力，促進學生結構與功能觀的形成。教師要深入理解結構與功能觀的內涵，挖掘和厘清教材中結構與功能觀對應的生物學事實和概念。教師要緊扣教學目標，對教學內容進行整體的規劃與設計，采取新課改倡導的多種教學方法，在課堂中有效落實結構與功能觀這一基本生命觀念的培養，并使學生養成從結構與功能觀的角度去思考問題習慣。培養學生的生命觀念是一個循序漸進的過程，期待更多教師加入其中，提供更多的理論和實踐知識。