高中生物學概念關聯性復習課堂教學研究

摘 要：本文基于概念教學的重要意義及高三生物學課堂概念教學的現狀進行分析，對相應的教學問題進行歸因，并以“分級調節與反饋調節”專題教學為例進行闡述和反思，提出主題概念研學，關聯概念悟學，及整體概念建學的高三復習課堂概念關聯性教學策略。

關鍵詞：概念關聯性教學；復習課堂；生命觀念

文章編號：1003-7586（2024）08-0029-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1 高三生物學復習課的概念教學現狀及分析

生物學概念是培育學生生物學學科核心素養的基石。［1］目前，新授課的概念教學往往與探究性教學理念相結合，教學目的明確、環節清晰、教學實施理念相對成熟，而復習課堂的概念教學卻相對模糊。這種現象突出表現在三個方面：①學生無法建立相關概念間的有效聯系；②學生對相似概念的理解與區分不夠深入、清晰；③課時及單元的復習過程缺少對大概念的引用和概念體系的構建。

根據以上現象，筆者進行分析并歸因如下：由于課型特殊，實踐中教師對復習課堂的施教原則和意義不夠明確。組織概念教學時，教師往往忽略培養學科核心素養的總原則，使得學生的整體概念框架不夠完善，因此較難形成健全的生命觀念，無法有效提升學業質量水平。

筆者通過解讀《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》）中的概念結構，采取關聯概念的方式，對學習內容進行重組與加工，從而幫助學生深入理解概念的內涵與外延，最終完成對概念框架的構建。下面筆者以“分級調節與反饋調節”一節內容為例，對教學研究進行闡述。

2 主題概念解讀

《課程標準》明確定位“分級調節”和“反饋調節”主題的次位概念為“1.4.2舉例說明激素通過分級調節、反饋調節等機制維持機體的穩態，如甲狀腺激素分泌的調節和血糖平衡的調節等”。如果教師僅基于此概念設計教學內容，則可以得出“分析機體調節甲狀腺激素的分泌和血糖平衡的一般過程，理解并闡述分級調節與反饋調節的特點和意義，認同內分泌系統在維持機體穩態中的重要作用”的教學目標。雖然上述目標對學生知識層面的要求基本達成，但對學生學科技能及素養層面的培養卻遠遠不夠。

因此在發展學生核心素養的背景下，該節內容的課堂教學的重點應由關注學生掌握單獨的生物學事實轉向對知識的理解與應用，由碎片化的知識獲取轉向系統、凝練的大概念學習［2］，并自下而上導向本節內容所屬的大概念“生命個體的結構與功能相適應，各結構協調統一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節機制保持穩態”。據此分析，在該主題的教學過程中，學生應通過學習各種生命活動調控的實例及特點，概括調節作用的一般過程和機制，進而理解生命活動的高效性和有序性，體悟生命觀念中的結構與功能觀、穩態與平衡觀、系統觀、信息觀等重要內容。

3 關聯課程概念

筆者重新審視《課程標準》中選擇性必修模塊1下的重要概念1.2、1.3、1.4，其分別闡述了神經系統、內分泌系統及免疫系統維持人體內環境穩態的過程，重要概念1.6則闡述了植物激素在植物生命活動調節中的重要作用。以上概念均包含有體現分級調節與反饋調節的內容。例如“1.3.4 分析位于脊髓的低級神經中樞和腦中相應的高級神經中樞相互聯系、相互協調，共同調控器官和系統的活動，維持機體的穩態”“1.6.2 舉例說明幾種主要植物激素的作用，這些激素可通過協同、拮抗等方式共同實現對植物生命活動的調節”。

在系統學觀念下，生命系統與生態系統的穩態必然存在相似相通的部分，筆者聯系模塊2的重要概念“2.3 生態系統通過自我調節作用抵御和消除一定限度的外來干擾，保持或恢復自身結構和功能的相對穩定”尋找主題落點進行教學設計。

4 教學設計

4.1 課時情境導入

在一次體檢中，一位學生的B超影像顯示其可能存在甲狀腺結節情況，醫生建議其進行專科詳檢。教師展示其詳檢的甲狀腺功能化驗單（見表1）并提出問題：是否能根據表所示化驗單內的相關指標描述其可能存在的健康問題？

設計意圖：關注生活，引出話題。教師通過活性甲狀腺激素T3、非活性甲狀腺激素T4、甲狀腺球蛋白抗體和甲狀腺過氧化物酶抗體等醫學名詞，引出關于甲狀腺激素的合成、運輸及作用機制的學習。

4.2 主題概念研學

任務1 學習微課，推理判斷（甲狀腺激素的合成與運輸如圖1所示）。

（1）教師展示甲狀腺的結構示意圖引導學生認識甲狀腺的具體位置及形態結構。

（2）教師播放關于甲狀腺激素合成與運輸的微課視頻，通過演示文檔引導學生繪制甲狀腺激素合成與運輸的流程圖，提取信息，整理相關名詞及過程。

（3）教師展示甲狀腺激素作用于靶細胞的信號轉導示意圖，引導學生理解T3、T4的活性與轉化關系，引導學生回顧激素的作用特點，并從信息傳導的角度出發，分析信息分子與受體專一性適配的意義。

（4）學以致用，教師引導學生再次分析甲狀腺功能化驗單，判斷其病因，提出保護甲狀腺的建議。

設計意圖：在次位概念1.4.2提及的兩項調節實例中，教材對于調節血糖平衡相關激素的介紹更多，而新授課過程中對于甲狀腺激素的合成與運輸過程并無系統介紹。筆者基于大概念的要求，為實現學生對結構與功能觀的理解，根據概念框架設計微課教學，對甲狀腺的位置、形態結構及甲狀腺激素的合成與運輸過程進行教學設計；基于情境從自身免疫原理的角度，引導學生理解甲狀腺功能損傷對甲狀腺激素合成和運輸的影響；結合T3、T4的活性、轉化關系和兩者參與的信號轉導機制，深入理解甲狀腺功能各項指標的意義與聯系，從而解決實際問題，實現信息觀的形成和珍愛生命的社會責任素養教育。

任務2 分析資料，建模升華（甲狀腺激素分泌的調節）。

（1）學生回憶甲狀腺激素分泌的調節過程，繪制概念圖并進行展示，分析概念圖中哪些環節可以體現出分級與反饋的調節特點。

（2）教師引導學生閱讀并分析資料，完成相應教學活動。

資料1 在調節甲狀腺激素分泌的過程中，除了甲狀腺激素能抑制下丘腦活動，垂體分泌的促甲狀腺激素也能對下丘腦活動發揮抑制作用。

資料2 下丘腦分泌0.1μg的促腎上腺皮質激素釋放激素，可引起腺垂體分泌1μg促腎上腺皮質激素，后者能引起腎上腺皮質分泌40μg糖皮質激素，可以粗略地理解為效用放大了400倍，該部分糖皮質激素可形成6000μg糖原儲備的效應，最終達到60000倍的生物放大效應。

教師通過引導學生閱讀上述資料并對比甲狀腺激素分泌調節的過程，繪制腎上腺皮質激素分泌調節的概念圖，并思考下丘腦、垂體、甲狀腺或腎上腺皮質三級層次間如何通過信號分子的傳導完成調控。

教師引導學生根據所學知識再次分析化驗單，解釋并說明其中各項激素之間的關聯，同時師生共同討論臨床上能否通過單一激素的檢測數據判斷病情？

（3）教師引導學生完善調節模型。

教師評價學生繪制概念圖的情況，同時引導學生區別腎上腺素與腎上腺皮質激素的不同調節作用，歸納“下丘腦—垂體—靶腺軸”的分級調節結構，基于上述活動討論分級調節與反饋調節的調控機制在生命活動中的重要意義。

設計意圖：學生通過對已有知識進行回憶并分析概念圖，理解分級調節和反饋調節的實質；通過補充短反饋和超短反饋的相關內容，完善調節模型，體會調控的嚴謹性；根據腎上腺皮質激素及相關上游激素間級聯放大的事實，從信號轉導的角度類比、歸納調控的一般機制，體會調控的精確性和高效性；回扣課時情境，討論能否通過單一激素的檢測數據來確診疾病，理解生命活動調控的復雜性。

4.3 關聯概念悟學

任務3 分析實例，反思比較（人體生命活動中的分級調節和反饋調節）。

（1）問題討論機體通過神經系統、內分泌系統和免疫系統的調節共同維持內環境的穩態。除了“下丘腦—垂體—靶腺軸”的調節過程，還有哪些實例可以體現分級調節和反饋調節的特點？

（2）分析排尿反射和縮手反射的反射弧，明確高級神經中樞與低級神經中樞如何相互關聯并協調完成調控。

（3）學生組成小組進行討論，從信號形式的角度，分析激素調節與神經調節中的分級調節有何異同。

設計意圖：學生通過加強概念之間的聯系，能夠說出血糖、體溫等內環境穩態實例中的分級調節與反饋調節；教師通過引導學生回顧排尿反射和縮手反射中高級中樞大腦對低級中樞脊髓的調控作用，理解分級調節在內環境穩態中的普遍性。教師通過引導學生從信號這一調控中的關鍵因素進行分析，幫助其理解系統調控中信息傳遞的作用和重要性，從而樹立系統觀、信息觀。

任務4 類比遷移，提升觀念（植物體和生態系統中的分級調節與反饋調節）。

（1）進階思考1 動物和人體內環境的穩態中存在眾多分級調節和反饋調節的實例，植物的生命系統中是否也存在這樣的調節機制？

（2）進階思考2 同樣作為系統，生態系統的穩態是否也存在分級調節和反饋調節機制？

（3）引導學生提取信息，繪制概念圖，概括資料中各調節作用的特點。

資料1 科學家用不同濃度梯度的生長素處理植物的莖，進行一系列實驗后，結果表明提高生長素的濃度可促進乙烯反應產生，但當乙烯含量增加到一定濃度時，又會抑制植物自身生長素的合成。

資料2 河流在經過一定的污染后，通常可以通過自我修復和自我清潔保持生態系統結構與功能。但隨著污染的逐步加深，水體中的生物不斷死亡，生物腐爛后又會進一步加重污染，導致生態環境逐步惡化，偏離原有的生態面貌。

（4）討論為什么動物和人體的生命系統調節機制存在明顯的分級現象，而植物體的生命系統卻沒有？

設計意圖：教師類比遷移至模塊2的重要概念，放寬學生視角，以系統觀的角度評價生命系統調控的共性；通過典型實例，引導學生分析植物生命系統和生態系統的調節特點，貫徹穩態與平衡的觀念；通過對植物生命系統無明顯分級調節的討論，幫助學生理解動植物對自然適應性的差異，提升學生的思考深度。

4.4 整體概念建學

（1）回歸主題，從系統調控的角度再次思考分級調節和反饋調節機制存在的意義。

（2）教師總結生命個體的結構與功能總是相互適應，這是生命系統正常運行的前提。在生命活動調節的過程中，分級調節和反饋調節保證了機體調控機制高效節約、實時監控、精準有序的特點。

學生從系統學的觀點學習生命系統，甚至是生態系統，需要關注系統的組成與結構，在結構與功能觀的指導下理解和探究系統的運作邏輯，以穩態與平衡觀為前提，運用信息觀、物質與能量觀闡釋生命活動的實質。

5 反思

教學中以生物學思想觀念作為組織生物學概念的內在邏輯，是響應核心素養教學的重要理念。［3］本節課在新授課知識的基礎上，通過解讀主題概念結構，對主題所在模塊及跨模塊的概念進行梳理與聯系，合理重構教學內容，引導學生站在系統和整體的角度理解調控機制的特點和意義。筆者以大概念為中心，通過分析不同實例，不斷向構建概念框架靠攏，上升到生命觀念的培養，進而引導學生用正確的生命觀念解釋和分析具體的生命現象和規律。基于生命系統的復雜性和動態性，教師在設計問題時，應重視學生對于開放性、思辨性問題的討論，以此實現科學思維的培養。教學設計后期需要增加部分情境化的評價活動，旨在幫助學生構建概念框架的同時，提高解決問題的能力，以適應高考評價的要求。

參考文獻

［1］程瑤.在概念教學中發展生物學學科核心素養［J］.中學課程輔導，2022（28）：33-35.

［2］崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計［J］.上海教育科研，2019（4）：1.

［3］趙占良.生物學概念的特點及其教學啟示［J］.中學生物教學，2021（22）：4-9.