(安徽省合肥市第五中學 安徽合肥 230011)
新一輪課程改革的根本任務是落實立德樹人,根本目標是發展學生的核心素養。故此,近年來生物高考命題突出對生物學學科核心素養的考查。生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。其中,生命觀念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,必然也是新高考著重考查的對象。因此,在高考復習中,教師要充分注重培養學生的生命觀念。
高考二輪復習應聚焦專題,注重知識的整合、能力的形成,通過構建更全面深入的知識體系及知識網絡,引導學生觸類旁通、舉一反三,提高學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力。因此,高考二輪復習是幫助學生全面構建生命觀念的良好契機。在二輪復習中,教師基于生命觀念設置復習專題,可以有效引導學生理解、內化生命觀念,進而能夠用生命觀念認識生物的多樣性和統一性,形成科學的自然觀和世界觀,并以此指導探究生命活動規律,解決實際問題,從而更好地適應新高考。現就二輪復習中基于生命觀念可以設置的專題舉例如下。
基于組成細胞的分子這一內容,教師引導學生認識到:生命有共同的物質基礎,蛋白質和核酸構成生命基本結構;糖類、脂肪氧化分解產生的能量,是維持和更新生命的動力。結合ATP、細胞呼吸、光合作用等內容,引導學生總結:細胞通過合成代謝和分解代謝實現生命的物質更新和能量轉化;其中,光合作用就是自然界生物最基本的合成代謝過程,呼吸作用是最基本的分解代謝過程,ATP是細胞能量代謝的通貨。通過對生態系統的物質循環和能量流動的回顧,幫助學生理解:微觀上,物質是能量的載體,物質的合成與分解總是伴隨著能量的吸收和釋放;宏觀上,生態系統中物質循環是能量流動的載體,物質循環總是伴隨能量流動而進行。
通過這一專題,學生會認識到生命系統是開放的系統,通過與環境之間不斷進行的物質和能量交換,實現自我更新;并能基于物質與能量的視角,審視紛繁復雜的生命現象及生命活動,從而認識生命的本質和規律。
教師引導學生回顧組成細胞的分子,促進學生理解“糖類是主要能源物質,而脂肪是主要儲能物質的結構原因”,理解“蛋白質結構多樣性與功能多樣性的關系、核酸作為生物遺傳物質的結構基礎”,從而幫助學生建立“生物分子的結構決定功能”的觀念。學生回顧細胞的基本結構和功能,重點分析:①細胞膜的流動鑲嵌模型與細胞膜的控制物質進出功能和進行細胞間信息傳遞功能的關系;②線粒體的結構與有氧呼吸的關系;③葉綠體的結構與光合作用的關系;④細胞核的結構與功能的關系。在此基礎上,學生會充分認識到:細胞水平上,結構是功能的基礎。教師引導學生深入分析細胞分化,幫助學生理解:由于基因的選擇性表達,形成了不同形態結構的細胞,各自擔負不同的功能,即“細胞的結構決定功能”。學生回顧生態系統的結構和功能,教師強調:食物鏈和食物網是生態系統物質循環和能量流動的渠道,從而使學生理解“生態系統的結構是功能的基礎”。
通過這一專題,學生會充分認識到:無論分子、細胞,還是個體、生態系統,一定的結構必然能執行一定的功能;任何功能也都由一定的結構來完成。結構與功能總是相適應的。
教師引導學生聯系基因的表達、細胞物質的輸入與輸出、細胞能量的供應和利用、細胞增殖與凋亡等相關知識點,關注細胞水平穩態的多個方面,如基因表達的穩態、物質含量的穩態、酶促反應的穩態、細胞結構的穩態、細胞數量的穩態等。教師要突出強調每個方面的穩態都有其特定的調節方式:①基因表達的穩態的調節,主要通過調節RNA聚合酶與基因結構中的啟動子結合調控轉錄的起始;②物質含量的穩態調節中,細胞膜主要通過主動運輸方式逆濃度梯度控制物質進出細胞;③酶促反應主要通過產物的反饋調節維持穩態;④細胞自噬過程可以調節細胞結構的穩態;⑤細胞通過增殖與凋亡維持其數量的穩定等。教師結合人和動物體生命活動的調節、植物的激素調節的內容,強調生命個體水平的穩態調節機制是:動物主要通過神經——體液——免疫調節網絡維持內環境的穩態,植物主要通過激素調節維持其生命活動的穩態。教師引導學生回顧種群的數量變化、群落的演替、生態系統的穩定性等內容,理解群體水平的穩態包括種群數量的穩態、群落的演替、生態系統的穩態等。教師要強調:在一個資源空間有限的環境中,種群數量總體呈現“S”型曲線。在一些因素的影響下,種群數量常常會在環境容納量上下出現波動,保持相對穩定;群落演替是群落水平穩態實現的一種形式,其起始條件不同,類型不同,有初生演替和次生演替兩種類型;生態系統穩定性包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性,生態系統的負反饋調節機制是生態系統自我調節能力的基礎,是生態系統保持穩態的重要原因。
通過這一專題,學生會充分認識到:生命系統各個層級都存在穩態,且各有其相應的調節穩態平衡的方式,生命在相對穩定中進化發展。
進化觀是生命觀念的核心內容,生物的多樣性、統一性和適應性等都是進化的結果。教師引導學生比較原核生物與真核生物,并聯系生物的遺傳與變異、現代生物進化理論,讓學生充分認識到:地球上的生物體起源于一個共同的祖先,生物之間都有或遠或近的親緣關系。在生物進化過程中,物種的遺傳與變異會產生具有一系列性狀的個體,自然選擇讓某些能更好地適應某種環境的性狀保留下來。適應是進化的結果,一般來說,適應的含義既包括生命系統各層次的結構都適應于一定功能的實現,又包括生物的結構、功能或行為習性適應于該生物在一定環境條件下的生存和延續。因此,進化可以表現為分子的進化、物種的進化、生態系統的進化,也表現為生物對環境的適應(這一點可以聯系“生態系統的結構和功能”理解)。
通過這一專題,學生可以理解生命系統的多樣性和統一性、量變和質變的辯證關系,有助于從歷史的視角看待生命,并運用歷史的方法解決問題,進而建立歷史唯物主義的世界觀,對學生合理認識個人的發展、社會的進步、人類的未來等都具有重要意義。
任何一個生命系統都是物質、能量和信息的統一體,它們相互依存、相互制約。信息以物質和能量為媒介,穿越時間和空間進行傳遞;物質和能量的變化離不開信息驅動。教師帶領學生回顧“遺傳的分子基礎”,強調:遺傳信息控制生物性狀,并代代相傳。DNA通過復制、轉錄、翻譯等過程傳遞和表達遺傳信息,中心法則高度概括了遺傳信息傳遞的一般規律。在復習“生物膜系統的結構與功能”時,教師結合例題,引導學生深入分析;在分泌蛋白的合成和分泌過程中,不同運輸小泡的形成和定向運輸都是由信號引導,通過信號與銜接蛋白和信號受體的結合而進行。學生分析人和動物體神經—體液—免疫調節機制、植物的激素調節的相關過程,結合細胞膜的信息傳遞功能,從而理解:在多細胞生物個體生命活動調節過程中,細胞與細胞之間存在信息的交流,信息分子是它們之間發生聯系的“語言”。在個體生命活動調節中,主要有物質傳遞、接觸傳遞等信息傳遞的途徑:細胞分泌的化學物質,如體液調節中的激素、神經調節中的神經遞質、免疫調節中的淋巴因子等,都是通過與靶細胞的特異性受體結合的方式,將信息傳遞給靶細胞;通過相鄰兩個細胞的細胞膜接觸,也可以將信息從一個細胞傳遞給另一個細胞,如效應T細胞與被抗原入侵的宿主細胞密切接觸。教師結合復習“生態系統的信息傳遞”,強調:①生態系統的信息種類包括物理信息、化學信息和行為信息;②信息傳遞在生態系統中的作用是:維持生命活動的正常進行;調節生物種群的繁衍;調節生物的種間關系,以維持生態系統的穩定。
通過這一專題,學生可以充分認識到信息傳遞在生物的生長、繁殖和進化中的作用,進而從更廣泛的意義上理解生命。生命的信息觀也將有助于學生進一步理解生命的多樣性和統一性的辯證關系。
當然,生命觀念的各組成成分不是孤立的,它們相互交叉、相互滲透,共同構成了對生命本質理解的全貌。生命觀念的形成有利于學生從系統、歷史和聯系等多個視角看待生命世界,提升他們的生物學理解力。生命觀念的形成過程中,學生的科學思維和科學探究能力也必然得到提升,并最終形成一定的社會責任和義務,從而更加適應以核心素養為考查目標的新高考。