例談單元視域下專題知識的有效整合與生命觀念的形成

陳曉穎

（福建省福州華僑中學 福建福州 350009）

在新課教學中，教師一般是按照教材章節編訂的先后順序實施授課，學生容易忽視聯系和遷移，導致知識碎片化，即便之后多次復習，也難免產生思維定勢，以至于無法將知識融會貫通和靈活運用。針對這一問題，在高三復習課中，教師可采取專題備課的策略，創設適合的情境作為切入點，有效整合具有內在關聯的不同章節甚至不同模塊的內容，幫助學生構建學科知識體系，形成系統化的生命觀念。下文以高中生物學教材中若干個相關單元為例，淺談專題知識的有效整合如何促進學生形成生命觀念。

1 整合光合作用、呼吸作用等細胞代謝過程與葉綠體、線粒體結構相關知識，形成物質與能量觀

光合作用和呼吸作用等細胞代謝過程涉及能量的轉換，能量以物質作為載體，故細胞代謝離不開物質結構的支持。

復習課上，教師先布置學生默繪出光合作用和呼吸作用全過程圖解，要體現出各個階段的生物化學反應，包括需要的條件如酶、色素等。學生自然能夠聯想到為各階段反應提供物質支持的場所，并分析各類環境因素對光合作用和呼吸作用強度的影響。

接著，教師引導學生分析在光合作用和呼吸作用強度不同的前提下，葉肉細胞中葉綠體和線粒體之間的物質供應，以及細胞與外界環境的物質交換，主要涉及CO2、O2和C6H12O6的供需情況。在此基礎上，學生能夠更好地領會實際光合作用和凈光合作用的區別和聯系。

然后，學生可以嘗試歸納物質和能量代謝的規律。教師要求學生寫出光合作用和呼吸作用中C元素、H元素以及O元素的轉化路徑，如同位素原子出現在物質中的先后順序；將光合作用和呼吸作用中不同形式能量的轉換放置到生態系統的成分如生產者、消費者的能量輸入和輸出路徑中，以便學生從根本上理解生物圈的最終能量來源是太陽光、物質是能量的載體以及ATP被稱為“能量通貨”的原因。

最后，教師提供內共生學說的相關資料，從進化的角度上引導學生探討這兩種與能量轉換密切相關的細胞器的來源，從而使學生更好地理解線粒體和葉綠體的結構和功能特點，如它們都是雙層膜，具有類似擬核的環狀DNA，內部還包含核糖體等，這些都是它們成為半自主細胞器的關鍵。

2 對應變異類型與遺傳物質的結構層次，形成生命的信息觀

遺傳和變異這部分內容的重難點是遺傳定律的細胞學基礎以及它們與可遺傳變異類型之間的關系。教師可以“脫氧核苷酸—基因—DNA—染色體—細胞—個體”為主線，先引導學生歸納兩兩相鄰概念之間的從屬關系和數量關系，可借助集合的韋恩圖來表示。接著，學生歸納變異的類型，畫出樹形概念圖，然后把每一種變異類型定位在以上遺傳物質結構層次的主線上。例如，基因水平上可以發生的變異是基因突變，原因是脫氧核苷酸的增減或替換；染色體結構和數目的變異則屬于染色體層次，常常因為細胞分裂過程中出現差錯而導致染色體結構和數目發生改變，進而影響到基因的數目和排列順序；基因重組的自由組合和交叉互換都是在細胞減數分裂過程中染色體層面發生的行為變化而導致的基因重新組合，廣義的基因重組還包含了基因工程（基因拼接技術）以及以肺炎雙球菌的轉化實驗為代表的DNA水平的整合。

接著，教師引導學生繪制有絲分裂和減數分裂各時期染色體變化規律的細胞圖，并在染色體上標注基因。學生可以清楚地觀察到復制得到的相同基因、來源不同的等位基因以及非等位基因隨著染色體的分離和組合何去何從，也可以直接發現有絲分裂的親代和子代細胞遺傳的穩定性，而減數分裂產生的配子在遺傳物質組成上具有多樣性。這種標注基因在染色體上的定位的方法還可以用于表示各種可遺傳的變異，如產生新基因的是基因突變，基因數目和在染色體上的位置沒有變化，突變的基因本身變成了它的等位基因；而染色體結構的變異則會導致基因的數目和排列順序發生改變；染色體的數目變異更是在基因的數目上造成增減。基因重組的自由組合和交叉互換也可以用這種方式表示。

3 整合基因的表達與細胞結構和功能等相關知識，形成結構與功能觀

在以往的教學中發現，學生能夠熟練背誦中心法則，卻不理解這一揭示生物界遺傳信息流動的本質規律在生命科學領域中的重要地位。在復習課上，教師可創設一個整體情境，以某種分泌蛋白在細胞內的合成和分泌過程為例，將基因的表達、蛋白質的合成加工與細胞各部分結構和功能關聯起來。

“細胞工廠”的情境可使這個過程形象化：從胰島B細胞細胞膜表面的受體接收到信號分子開始，激活細胞核內相應基因的轉錄，就好比廠房接收到生產的指令；轉錄的過程，則相當于作為“設計部門”的細胞核開始調動DNA上的“設計圖紙”，并由mRNA攜帶著“設計圖紙的副本”到“生產車間”核糖體上指導生產，這個過程還需要原材料的供應、裝配機器、運輸工和動力部門的能量供應等多方配合；內質網、高爾基體則充當了“加工車間”的角色，往來的囊泡也承擔起“物流部門”的職責；最后，具有生物活性的胰島素由廠房“推送上市”——經由血液運輸，作用于靶細胞調節機體血糖濃度的變化。教師再由這個例子推及其他的細胞，不同的細胞基因的表達情況不同，從而導致細胞中合成的蛋白質也不盡相同，進一步體現在生物的性狀上。這樣以流水生產線的方式，可以將細胞內外的信息交流、細胞內部的物質合成及加工以及基因控制性狀這幾部分的概念串聯起來。

然后，教師引導學生歸納概括遺傳信息在細胞中流動的方向，即中心法則中體現的信息流向——DNA的復制、轉錄和翻譯。最后，學生可以通過比較原核生物和真核生物的轉錄翻譯模式圖，以及不同類型的病毒在宿主細胞中的核酸復制和蛋白質合成過程，將中心法則的信息流完整化。在這個學習過程中，學生可以逐漸領悟到中心法則的遺傳信息流是整個生物界的共性。

4 整合機體內環境的穩態與各器官、系統的協調配合等知識，形成穩態與平衡觀

首先，教師提出問題：人體內眾多的組織細胞如何與外界環境進行物質交換？例如，組織細胞如何從外界環境中獲得生命活動必需的氨基酸、葡萄糖等營養物質以及氧氣？細胞產生的各種代謝廢物又如何排出體外？此時，學生馬上聯想到：體內的細胞都是浸浴在細胞外液中，也就是內環境。所以，物質交換是通過內環境來實現的。因此，內環境穩態的維持就顯得尤為重要。內環境的穩態不僅僅是化學成分的相對穩定，還包括了理化性質的的動態平衡。接著，教師引導學生回憶學過的血糖、體溫、水鹽平衡等的調節機制，理解內環境的相對穩定是人體多個器官、系統協調作用的結果，也和信息傳遞密切相關。教師可進一步引導學生思考分別在神經調節、體液調節和免疫調節中充當細胞之間信號分子的物質，以及它們特異性識別并結合的受體細胞。通過這些教學環節，學生對內環境穩態的維持以及生命活動的調節將有更深入的認識。

5 總結

生物學教學旨在引導學生在學習過程中升華理解和感悟，形成生命觀念，將課本知識靈活運用于具體的問題中，培養科學思維和解決問題的能力，培養生物學學科核心素養。學生在新授課的學習中需要一個適應的入門過程，而復習課則是統合系統觀念的絕佳機會。復習課中，教師應當注重學科知識的系統性和模塊化，從專題單元的視角制訂教學目標，站在生命觀念的高站位上進行整體規劃和課堂設計，對教材中的知識點進行有效梳理和適當整合。這樣，復習課就能跳出零散知識點的拼盤，煥發出靈動的生機和升華的魅力。