基于學科思想的高三生物學專題復習

王建華

(江蘇省溧陽市南渡高級中學 213371)

學科知識、學科能力、學科思想是學科體系的三個要素，而學科思想是一個學科的靈魂。所謂學科思想，是在具體學科知識的基礎上對學科的本質、特征、價值的基本認識，包含一系列抽象的學科觀念和學科思維方法，是學科教學的精髓和靈魂[1]。生物學科中關于生命系統的動態性思想、穩態的思想、進化的思想、結構與功能統一的思想等，應當貫穿于整個高三生物學復習教學中。以學科思想為指導，在高中生物學核心概念之間建立橫向、縱向的多層次的聯系，在多途徑、多情境中實現信息的變換，用學科思想調控高三生物學復習教學，構建不同的復習專題，不僅能體現學科內容的整體性，也能提升學生的學科綜合能力。在具體的復習中，可以直接以學科思想來構建專題，也可以在專題復習的例題選用和訓練過程中貫徹具體的學科思想。

1 生命系統的整體性思想

生命系統是一個統一的整體。從細胞開始到生態系統，整體性思想貫穿始終，并和動態性思想、穩態的思想等都有所關聯。在新授課的教學過程中，學生對高中生物學整體性的學科思想把握難度較大，而在高三專題復習中，因為學生對整個高中生物學知識有了全面的認識和整體的把握，建立整體的學科思想則可水到渠成。在整體性思想的專題構建中，要讓學生在微觀層面上了解生命的物質性和生物界的物質統一性，活細胞中物質、能量和信息變化的統一，細胞結構與功能的統一，生物體部分和整體的統一等。以“細胞專題”為例，從病毒、動植物細胞的結構入手，分析其中的物質和能量的變化(光合作用、呼吸作用)，再到細胞間的信息傳遞……使學生對整個細胞專題的復習有一個全盤的認識，對生命系統的各個層次有更進一步的了解，整體性的生物學科思想也就開始建立。這對后面的專題復習是大有裨益的。

2 生命系統的動態性思想

“生命系統動態性專題”的構建，可以收集和整理反映生命系統動態性的知識信息，從分子水平層次、細胞水平層次、個體水平層次、種群層次、群落層次以及生態系統層次上多方面理解生命系統的動態性，建構生命系統動態性的知識體系，更進一步地增強學生的學科意識，提高學科思維力度[2]。

在具體的構建過程中，可以進行如下操作：①以分泌蛋白的合成和分泌圖解為例，引導學生思考，有哪些物質和結構也是處在動態變化之中？從而讓學生從細胞水平認識生命系統的動態性；②提出問題：用18O標記的水澆灌植株，一段時間后可以在何處檢測到何種物質含有18O？通過對這個問題的思考和交流，讓學生認識物質在植株體內的運輸和化學轉變，進一步認識植物體的動態性；③從學生熟知的人體局部組織結構圖解來認識物質運動的方向，并通過系列問題的討論后，認識人體和動物體的動態性；④進一步提出問題，組織學生討論、交流，從更廣闊的視野來認識生命系統的動態性，如細胞分裂中染色體是移動的，中心體在細胞分裂前期也在移動，細胞質是流動的，葉綠體和線粒體等細胞器在運動，植物細胞質壁分離和復原過程中細胞膜和液泡膜也在流動中……進而可從生物種群、生物群落和生態系統的層次來認識生命系統的動態性。

3 生命系統的穩態思想

穩態是生命系統能夠獨立存在的必要條件。所有的生命系統都存在于一定的環境中，在不斷變化的環境條件下，依靠自我調節機制維持其穩態。所謂“穩態與環境”并不是個體水平的“穩態”與群體水平的“生物與環境”的簡單相加，而是將生物的個體和群體都當作生命系統來看，它們都處于不斷變化的環境中，都能依靠自我調節機制維持其穩態。這里所講的穩態是指“生物個體、種群、群落和生態系統多層次生命系統的穩態(或穩定性)的維持”。穩態的維持靠的是生命系統內部的自動調節機制。這種調節機制，在個體水平上主要闡述動物體和植物體的生命活動的調節，在群體水平上主要闡述生態系統的自動調節。所以，在構建“穩態”這一專題時，要從不同層次的穩態入手，再到具體的個體水平的穩態。通過不同層次的穩態的建模，最后著重體現到“負反饋調節的機制”，理解生命系統穩態的維持。

可以用問題串配合建模過程的形式來逐步構建“生命系統的穩態”專題，具體過程如：①細胞內穩態是如何維持的？你有什么例子可以說明嗎？②細胞外液的穩態表現在哪些方面？又是如何維持的？③以血糖平衡的調節和體溫平衡的調節來復習人體內環境的穩態，請嘗試構建相關的概念圖；④以高斯實驗為例，分析草履蟲的種群數量變化曲線，并分析種群數目的穩態是如何維持的？⑤群落內食物鏈穩態是如何維持的？以具體食物鏈(草→蟲→蛙→蛇→鷹)為例，說明蛇與蛙之間是如何保持食物鏈的相對穩定的？能否構建一個負反饋調節的模型？⑥從大氣中的CO2的量保持相對穩定和生態系統中的能量流動也是一種穩態兩方面入手，分析生態系統物質循環和能量流動穩態的維持；⑦總結系統維持穩態的機制。

4 生命系統的結構與功能相適應的思想

無論生命系統具有哪種功能，必然有一定的結構與之相適應。生命系統存在不同的層次，不同層次之間是相互聯系、相互影響的，而細胞是最基本的生命系統，所有的生命活動都離不開細胞。

在具體的專題復習中，可以從不同層次的結構(細胞內的結構層次→細胞的結構層次→組織、器官、系統層次→個體層次→種群、群落和生態系統層次)入手，每層次用一小題或一系列問題串，緊扣結構與功能相適應的的觀點，營造其結構與功能相適應的生物學科思想。

例如，對細胞內結構層次可以選用如下一系列相關問題進行討論：①說明下列各項生命活動主要與哪些細胞器或細胞結構相關(分泌、光合作用、細胞呼吸、細胞分裂、胞吞和胞吐、自溶、蛋白質合成、物質的跨膜運輸等)；③為什么分泌蛋白是在內質網上的核糖體中合成的，而不是在游離的核糖體中合成的呢？③染色體中的DNA很長，為什么DNA要螺旋、折疊，裝在細胞核里呢？

5 生命系統的進化思想

進化是自然發展的必然規律。在“進化專題”的構建中，以生物進化中的基本環節為基礎，從基因的種類變化及數量變化角度，用基因頻率的計算方法，來體現共同進化和進化的方向問題。在具體專題構建中，可以“英國的曼徹斯特地區的樺尺蠖的進化”資料作為情境，通過以下設計來完成專題的復習教學：①該樺尺蠖種群中有多種多樣的基因型，分析其產生的原因？②假定樺尺蠖約有104對基因，現有一黑色樺尺蠖的野生種群，約有107個個體，假定該種群中每個基因的突變率都是10-5，那么在該種群中每一代可能出現的基因突變數是多少？③已知某樺尺蠖種群中AA、Aa、aa的基因型頻率和繁殖成功率低的個體，則該種群經選擇之后，下一代中三種基因型頻率的結果會是如何？畫出柱狀圖。④隨機從該種群中抽出100只樺尺蠖，測知基因型AA(灰身)35只，Aa(灰身)60只，aa(黑身)5只，請問A基因和a基因的基因頻率各為多少？如果樺尺蠖另一基因白眼(b)為隱性基因且位于X染色體上，在該樺尺蠖種群中每2500只中才有一只白眼樺尺蠖，那么白眼b基因的基因頻率是多少？⑤上述種群中，如只考慮灰身和黑身性狀，自交一代以后，AA、A a、aa的基因型頻率是否改變？A、a的基因頻率是否改變？如果是自由交配一代以后呢？這兩種情況下該種群有無進化？為什么？⑥樺尺蠖的黑色是由顯性基因S控制的，淺色是由隱性基因s控制的。19世紀中葉以前的樺尺蠖種群中S基因的頻率只有5%以下，而到了20世紀中葉則上升到95%以上。請問是否進化？為什么？⑦有人認為，樺尺蠖在工業發達地區發生黑化現象，而在工業不發達地區保持淺灰色的現象，說明自然選擇是不定向的。你是否贊成這種觀點？你的理由是什么？⑧經過討論，形成與生物進化有關的概念圖。