結構與功能觀為導向的生物課堂教學設計

木尼拉·麥麥提艾力

摘 ? 要：基于《基礎教育課程改革的新趨勢—核心素養導向的課程與教學》的背景下，以立德樹人為根本、學生的全面發展為目標，結合生物學科的特點，在生物課堂教學中落實生命觀念、結構域功能觀成為了重要的導向。核心素養對促進學生的個人發展及社會需要有著決定性的意義。生命觀念、結構與功能觀是生物學科中體現的核心素養不可或缺部分，也是生物學科教學中凸出并落實的著力點和著眼點。

關鍵詞：核心素養;生命觀念;結構與功能觀;教學設計

引言

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

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象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法[ 1 ]。從不同的角度來講，生命觀念的本質就是學生在學習實踐及生活實踐中，儲備生物科學知識的基礎上進行內化、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生形成系統化的解釋或解決問題的能力。

1.2 ?結構與功能觀

結構與功能觀作為生命科學中的一個基礎的觀念，包括兩個方面。一是結構與功能的關系密不可分，有什么樣的結構就一定存在相應的功能;二是任何生物功能的實現一定依托相應的結構。從不同的角度講，結構在很大程度上能夠決定功能;功能和結構是統一的、相互對應的;整體功能及結構一定是由局部功能及結構來實現。結構與功能之間的關系對于生物體的研究來講結構觀是首要的，其次才是功能觀，再次是兩者之間的辯證關系。

1.3 ?結構觀

從不同的角度對結構下定義，目前比較統一的說法是一個系統內部所有要素綜合的形態，其包括各個要素及相互之間的關系。在一個系統中，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性。

本文對結構觀的揭示體現在以下方面：

（1）物質對于結構的基礎性。如組成細胞的各種元素是細胞的基礎。

（2）結構一定有清晰的邏輯性、條理性。如對于某一個細胞系統來講，它有各種元素、各種分子、各種細胞器等清晰的條理性。

（3）系統結構的有序性。在生物學科中，某一個系統中的各個結構緊密相連，有嚴格的循序。比如在結構上有序相連的模型也很多，細胞膜與內質網膜就可以形成某個生物膜系統結構的一部分。

（4）系統結構的穩定性。在生物學科知識中，這種相對的穩定性最為常見，如ATP與ADP的轉化、細胞分裂等。

1.4 ?功能觀

功能一般指的是一種功效。在生物學科中主要討論各個系統結構與外部的環境相互制約、作用導致的功效。因此，系統每一個內部結構都有相應的功能，而這些功能一定能夠為這個系統有貢獻;沒有整體就沒有系統結構的完備性，也沒有任何局部功能。生物學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內部的多種結構相互關系、相互制約、相互依靠才能完成，如人體內蛋白質的合成;（2）功能的發揮和作用必須在一定的外界環境下進行，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 ?結構功能關系觀

結構功能關系觀主要揭示了功能對結構的導向性及結構對功能的決定性。我們必須清晰的認識到功能對結構的導向性;生物體因環境變化而功能變化，導致生物體的某個系統的結構無法適應，則其結構一定會發生變化。比如樺尺蠖受到環境的改變和影響，其顏色從黑色變為淺色等。

綜上所述，結構和功能密不可分、緊密相連，兩者互相作用、互相適應是生物體進化的一般規律。

2 ?結構與功能觀為導向的生物課堂教學設計

教學設計是以優化教學效果為目的，以教育、心理學學習理論、教學理論為基礎，分析教材、確定教學目標、建立解決教學問題的方案、試行方案、評價試行結果和修改方案的過程。

在制定教學目標時，根據對象的認知結構、教材的知識結構，科學合理的制定教學目標，在此過程中務必要處理好核心素養目標、結構與功能觀目標以及三位目標的之間的辯證關系、互相轉換等關系。下面通過“生命活動的主要承擔者——蛋白質”教學設計，揭示結構與功能觀的作用。

2.1 ?教材分析

本節題內容位于高中生物必修一第二章第二節。本節課之前的“細胞中的元素與化合物”內容中介紹了蛋白質是生物體細胞內最重要的有機化合物，從而為學習蛋白質及其功能做了鋪墊。這節課教學中涉及到的氨基酸的種類是學習蛋白質的結構及功能的基礎，涉及的蛋白質的基本功能充分體現了結構與功能關為基礎的生命觀念。氨基酸的主要的結構及特點與化學知識有緊密的聯系，因此掌握好氨基酸的結構能加深對蛋白質結構多樣性的理解。

蛋白質的結構及功能的內容體現了生活性，對激發學生的興趣、探究的欲望起到了重要的作用。此外，本節課的學習對后續內容酶的理解和掌握有很大的作用，所以其內容在教材中能起到承上啟下的作用。

2.2 ?學情分析

學習的對象是高一年級的學生，在他們的學習實踐及生活實踐中對蛋白質已經有一定的理解，已經知道在肉類、奶制品中有豐富的蛋白質及蛋白質對人體的重要作用。但由于學生對有機化學的學科知識沒有儲備，所以從化學的角度理解氨基酸及蛋白質的結構存在一定的困難。學生的思維習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，故可以利用現實案例、教材的結構引導學生學會思考。

因此在教學過程中，必須根據學生的生活經驗，利用直觀增加學生對知識結構的感性的認識，使學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的生命觀念。

2.3 ?教學目標

（1）結合化學學科知識，總結出氨基酸的特征，能夠寫出氨基酸的基本框架（科學思維、生命觀念）。

（2）結合學生已有的知識經驗探究蛋白質，概括出蛋白質的多樣性及其成因（科學思維、生命觀念）。

（3）根據蛋白質的功能，總結出“結構與功能相適應”的生命觀念（生命觀念）。

（4）結合實際總結出“結構與功能相適應”的生命觀念（科學探究、生命觀念）。

（5）關注科學，了解有關蛋白質的最新科研成果，養成尊重科學、崇尚科學的態度（社會責任）。

2.4 ?教學重點和難點

（1）重點：

①氨基酸的結構及特點;

②氨基酸脫水縮合形成肽鏈、蛋白質的過程[ 2 ]。

（2）難點：

①蛋白質結構多樣性的成因;

②蛋白質的結構與功能及其與功能相適應的結構與功能觀。

2.5 ?教學方法、學習方法

（1）教學方法：問題驅動法、啟發式談話法。

（2）學習方法：自主探究法、合作交流法。

2.6 ?學習邏輯設計框圖

邏輯框圖說明見圖1。

學習邏輯設計見圖2。

2.7 ?教學過程解析

（1）導入方面。問題驅動：①請你結合實際舉出一些生活中富有蛋白質的食物;②通過自主探究嘗試發現蛋白質在生命活動中的主要作用。

設計意圖：通過實際情境激發學生的興趣，保護學生的好奇心，啟發學生的思維;同時，以實際生活為載體，吸引學生的注意力，努力培養具體形象思維。

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

學生主體活動：自主、合作探究蛋白質的作用及重要功能、探討蛋白質結構及功能的多樣性。

設計的意圖：（1）培養學生具體形象思維→抽象邏輯思維的過渡;（2）介紹蛋白質的功能、氨基酸及其種類、蛋白質的結構及多樣性。

學生的主體活動：結合初中已有的知識經驗，嘗試探討蛋白質的基本組成單位;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構通式并熟記。學生分組合作概括出氨基酸的結構特征，并做練習鞏固知識點。

設計的意圖：突出“教師為主導、學生為主體”的理念，讓學生有親身參與的體驗;通過討論、合作學習培養獨立思考和交流的能力。最后，結合學生的自主學習講述氨基酸組成蛋白質的過程。

學生主體活動：掌握并能夠寫出脫水縮合過程;熟練掌握并理解蛋白質多樣性的根本原因。

設計的意圖：培養學生的“四能”，讓學生親身經歷知識產生的過程。

分析：本教學設計主要以結構與功能觀為導向為中心，突出教學素材與學科知識之間的邏輯關系，采取“邏輯框圖”的形式進行了設計。具體做法是以現實生活為背景創設了有“問題驅動”的情境，順利引出概念的內涵。過程設計把循序漸進、螺旋上升、注重實質、淡化形式作為標準，邏輯清晰、層次明顯，知識結構與學生的認知發展水平相符。

學生還未學習與本節課有關的化學學科的知識，在設計中利用了學生已有的數學知識幫助學生理解重難點。本節課主要知識產生的過程突出“教師主導、學生主體”的基本理念，實現了教師的“教”和學生的“學”有機結合，歸納出蛋白質的功能突出“功能與結構相適應”的結構觀。

3 ?結語

目前，在高中生物學科教學中結構和功能觀的建構已作為教學的一項重要目標，為把結構和功能觀落實到課堂教學中，一線教師應從教學設計開始著手，熟練掌握“標準”的要求，把培養學生的功能觀、結構觀及生命觀同核心素養聯系起來，讓生物學科教學在學生的全面發展中發揮更好的作用。

參考文獻：

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

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