指向生命觀念形成的高中生物學復習教學

摘" 要：生命觀念是高中生物學學科核心素養中的重要組成成分，具有獨特的育人價值。本文以“生命系統的信息傳遞”專題復習為例，引導學生形成穩態與平衡觀、結構與功能觀、物質與能量觀等生命觀念，進而用生命觀念認識生物的多樣性、統一性、獨特性和復雜性，形成科學的自然觀和世界觀，并以此探究生命活動規律，解決實際問題，最終實現學生生物學學科核心素養的提高。

關鍵詞：生命觀念；專題復習；生命系統的信息傳遞

文章編號：1003-7586（2024）12-0033-04" 中圖分類號：G633.91" 文獻標識碼：B

基金項目：（1）江蘇省中小學教學研究2022年度第十四期課題“學習進階視域下的高中生物概念轉變教學研究”（2021JY14-ZB109）；（2）江蘇省中小學教學研究2023年度第十五期課題“指向生命觀念形成的高中生物學概念教學的實踐研究”（2023JY15-L253）。

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）明確提出發展學生生物學學科核心素養的要求，其中，生命觀念作為生物學區別于其他學科的關鍵素養，是生物學學科核心素養的基石和標志。［1］生命觀念的價值在于，其培養過程能促使學生逐漸形成解決問題的思維方式，進而獲得認識和改造世界的世界觀和方法論。生命觀念存在于高中生物學課程中絕大多數的重要概念中，學生需要基于對生物學事實的認識及概念性知識的理解才能逐步形成生命觀念。

如何在指導學生備戰高考的同時兼顧對學生生命觀念的培養，是高三教師需要重點思考的問題。因此，筆者設計“生命系統的信息傳遞”專題復習方案，旨在幫助學生形成穩態與平衡觀、結構與功能觀及物質與能量觀等生命觀念，以此促進生物學學科育人價值的深度轉化。

1" 確定素養目標，把握概念內涵

“生命系統的信息傳遞”專題包含細胞內信息傳遞、細胞間信息傳遞及生態系統的信息傳遞等內容，主要涉及人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》第3章第1節、《生物學·必修2·遺傳與進化》第4章第1節、《生物學·選擇性必修1·穩態與調節》第2—5章及《生物學·選擇性必修2·生物與環境》第5章第4節。學生通過前期的學習，已經認識到信息傳遞對維持機體內環境的穩態具有關鍵作用。然而，學生對于從微觀到宏觀層面的信息傳遞過程的認識仍較碎片化，且對于信息傳遞如何維持機體內環境的穩態也缺乏整體性認知。因此，教師有必要設計“生命系統的信息傳遞”這一專題復習課，幫助學生層層深入

地構建穩態調節機制的概念框架，從而提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。

教師在設計本節復習課時需對相關內容進行整合，通過一系列生物學事實讓學生對“生命系統的信息傳遞”進行深入探討，逐步形成生命觀念。

筆者基于《課程標準》和學情分析確定了如下教學目標。

（1）通過構建細胞內遺傳信息傳遞過程的模型，提升歸納與概括、模型與建模能力，建立結構與功能觀。

（2）通過對細胞間信息傳遞模式圖和實例的分析，構建細胞間信息傳遞的概念體系，在解決信息傳遞問題的過程中，提升科學探究能力，認同動植物機體內環境的穩態依賴信息傳遞。

（3）通過構建生態系統的信息傳遞模型，認識到生態平衡離不開信息傳遞，樹立人與自然和諧相處的觀念，提高維護生態平衡、保護環境的社會責任意識。

（4）通過分析信息傳遞在整個生命系統中的作用，完善知識結構，提高對生命本質的認識，認識到生命是物質、能量和信息的統一體，建立物質與能量觀，逐步形成生命觀念。

主線式情境的設計可以幫助學生在已有知識體系的基礎上進行有機整合，從而構建概念體系。因此，筆者以“興化千垛油菜花”為主題，對細胞內信息傳遞、細胞間信息傳遞及生態系統的信息傳遞相關知識進行整合，采用主線式情境貫穿課堂，引導學生在情境中構建概念體系，發展生物學學科核心素養（見圖1）。

2" 設計情境主線，構建概念體系

2.1" 穩態與平衡觀分析生態系統的信息傳遞及意義

教師首先播放興化千垛油菜花節的相關宣傳視頻，創設本地油菜花節這一特定情境，引導學生從生命觀念的角度對生命系統的信息傳遞進行深度剖析。然后教師提供子情境1，并說明每到清明時節，江蘇興化千垛油菜花進入花期。教師通過視頻資料引起學生的探究興趣，并提出問題：結合情境中的具體實例，說出視頻資料中的信息種類，分別體現了信息傳遞在生態系統中的哪些作用。學生結合視頻資料，回憶生態系統中的信息種類及信息傳遞的作用，從宏觀角度嘗試構建生態系統的信息傳遞概念圖并進行展示（見圖2）。

構建概念圖的過程不僅可以幫助學生厘清各個概念之間的層級關系和邏輯結構，還能夠幫助學生形成生命物質觀、能量觀、穩態觀。［2］學生在構建生態系統的信息傳遞概念圖時，能夠自主完成概念的整合，并在討論的過程中完善對概念的理解，形成穩態與平衡觀。

2.2" 結構與功能觀分析植物的信息傳遞及意義

教師提供子情境2，并說明2024年興化干垛油菜花節出現的特殊情況：清明節前油菜花節門票已大量售出，但當節日來臨時，景區內卻只見翠綠的花苞，完全盛開的油菜花數量稀少。教師據此提出問題：“為何今年油菜花的花期推遲？”并引導學生根據已有生活經驗和知識聯想到溫度作為環境因素的作用。教師繼續提問：溫度影響油菜花開花的機制有哪些？隨后，教師展示補充資料：泰州興化大面積種植的甘藍型油菜花，屬于半冬性油菜，其生長周期中必經一定時長的低溫春化，花芽才能在春季隨著溫度的升高開始發育（見圖3）。

教師根據資料提出問題：晚秋環境信號下，花芽的生長為何受到抑制而處于休眠狀態？深冬低溫誘導最終促使油菜花春天開放的機理是什么？

學生通過資料，分析討論得出：晚秋環境信號誘導基因2的表達，促進脫落酸的合成，脫落酸可以抑制基因1的表達從而抑制蛋白質1的合成，導致其不能促進花芽生長最終進入休眠。深冬低溫信號可以誘導基因3的表達，促進赤霉素的合成，進而促進基因1的表達及蛋白質1的合成，最終促進花芽生長。

教師利用問題串的方式，引導學生在思考過程中逐漸認識到，溫度作為一種信息能夠觸發植物體內一系列信號轉導過程的改變，進而影響植物的性狀。隨后，教師利用“環境因素、植物激素和基因表達調控”的概念引導學生構建如圖4所示的概念關系。

教師繼續提問：基因表達過程中是否存在信息傳遞？學生通過構建細胞內信息傳遞過程概念圖（見圖5），認識到各個層次的生命活動中都存在著信息傳遞，理解信息傳遞的過程不僅體現了結構與功能觀，還體現了穩態與平衡觀，進而逐漸形成生命觀念。

2.3" 結構與功能觀分析動物的信息傳遞及意義

2.3.1" 血糖調節

細胞間信息傳遞涉及多個信息分子種類與作用方式，相關知識較多且易混淆。因此，教師運用知識塊幫助學生重構知識體系很有必要。動物生命活動的調節在高中生物學教學中占據重要地位。為此教師提供子情境3并提出問題引導學生思考：人體在饑餓時，血糖水平仍能維持在正常范圍內，此過程中參與血糖調節的激素主要是哪兩種？

兩種激素維持血糖平衡的機理是什么？

教師介紹胰高血糖素和胰島素的作用原理，將學生引入動物生命活動調節的學習（見圖6、圖7）。教師根據作用原理繼續提出問題：胰高血糖素的作用發生在血糖水平下降還是升高時？腎上腺素和胰高血糖素是如何發揮作用的？胰島素與受體結合后激活酪氨酸激酶可以引發哪些信號轉導？

學生利用所學知識結合圖形分析得出：圖6中胰高血糖素的作用發生在血糖水平下降過程中，腎上腺素和胰高血糖素通過一系列信號轉導引起肝糖原分解，使血糖水平升高。基于對圖6的分析，學生能夠了解細胞間信息傳遞過程中必須有信息分子和受體的結合，信息傳遞過程中的G蛋白偶聯受體保證了信息傳遞的正常進行。基于對圖7的分析，學生能夠掌握信息傳遞過程中酶聯受體的功能。

通過一系列圖形分析，學生明晰了細胞間和細胞內信息傳遞的過程，構建了知識體系，形成了邏輯思維，提升了歸納概括與組織表達的能力。

2.3.2" 體液調節

血糖平衡調節過程主要是激素的參與，但是動物生命活動的調節中，神經—體液調節過程中的信息傳遞更是一個重要環節，在高考中占有很大比重。教師提供子情境4：當外界溫度較低時，機體會分泌更多的甲狀腺激素，提高細胞代謝的速率，使機體產生更多的熱量。教師據此提出問題：寒冷刺激是如何經由冷覺感受器傳入下丘腦體溫調節中樞的？該過程中的效應器是什么？興奮在神經元之間是如何傳遞的？借助了哪個結構？

教師根據問題提供突觸結構及甲狀腺激素的作用機制相關內容。

學生根據突觸結構，回憶起興奮在神經元之間的傳遞需要神經遞質與突觸后膜上的受體結合，使突觸后膜上的離子通道發生變化，從而引發電位變化。神經遞質與受體未結合前通道保持關閉，結合后通道打開，離子擴散，教師由此說明與神經遞質結合的受體也是某種離子通道，引導學生學習信息傳遞過程中的第三種受體“離子通道”，進一步理解信息傳遞的機制。

教師提出問題：甲狀腺激素是如何提高細胞代謝速率的？學生分析得出：甲狀腺激素以自由擴散的方式進入細胞，轉化成三碘甲狀腺原氨酸（T3），再進入細胞核，與核內的T3受體結合，調控相關基因的表達與相關蛋白質的合成，從而提高細胞代謝速率。通過對作用機制的分析，學生能夠遵循科學探究的一般規律，從宏觀現象延伸到微觀機制，發展科學探究能力，形成穩態與平衡觀、結構與功能觀。

3" 完善概念模型，形成生命觀念

生命觀念作為生物學學科核心素養之一，是貫穿生物學學科教學內容的主線。［3］本節復習課以“生命系統的信息傳遞”為主題，分析了生命系統的信息種類、信息受體及信息傳遞的作用。學生首先通過宏觀分析生態系統的信息傳遞作用，明確信息傳遞在維持生態平衡方面的作用，再通過微觀分析動植物生命活動調節過程中信息的來源和信息受體的種類，掌握三種典型的信息受體及作用。通過專題復習，學生能夠理解信息分子在與特異性受體結合后，通過一系列信號轉導來調控基因的表達或者細胞代謝，進而產生相應的生理效應來維持機體的穩態。概念與生命觀念不可分割，生命觀念的建立需要以概念理解為基礎，同時也需要依靠概念來表達。因此，本節復習課最后可以通過讓學生嘗試構建生命系統的信息傳遞概念模型（見圖8），以提升學生的科學思維，建立信息與調控的系統觀。結構化概念的構建過程也是學生思維外顯的過程［4］，學生在繪制概念圖時，能夠進一步厘清概念的內涵和外延。教師在高三生物學復習課中以生命觀念為線索進行教學，可幫助學生構建知識的內在聯系，進而引導學生將概念有機整合到已有的知識網絡中。

學生在構建知識網絡的同時形成相應的生命觀念，并運用這些生命觀念理解生命現象，從而更深入地了解生命的本質，發展自身的生物學學科核心素養。

參考文獻

［1］譚永平.生物學學科核心素養：內涵、外延與整體性［J］.課程·教材·教法，2018，38（8）：86-91.

［2］劉霞.在構建概念圖中形成生命觀念的策略——以高中生物細胞專題復習為例［J］.教育科學論壇，2018（28）：29-31．

［3］劉恩山.生命觀念是生物學學科核心素養的標志［J］.生物學通報，2018，53（1）：18-20．

［4］李高峰，劉恩山.初中生生物學前科學概念來源的研究［J］.生物學通報，2010，45（2）：37-39．