以学科观点统领高三生物学专题复习——以“生命系统的信息传递与稳态”为例

马小娟 安 军

(北京市第101中学 100091)

高中生物学的基本学科观点包括生命的物质性、结构与功能相统一、生物体的局部与整体、生物进化、生态学的观点等。这些观点就像网络的中心，大量的生物学事实、基本概念、原理等都指向这些观点。建立了生物学观点，学生对事实性的知识记忆更加牢固、对概念原理等理解更加透彻，在解题时站位也会更高，有利于学生揣摩题目的意图，准确作答。更重要的是，在以后的学习和生活中，学生可以应用相关的学科观点分析解释错综复杂的生命现象，真正实现“提高生物科学素养”的基本理念。但是，在实际学习过程中，学生往往会“只见树木，不见森林”，一头扎到大量的生物学事实、基本概念的“知识海洋”中，难以从中抽离形成相关的上位思想或观点，难以对所学内容达到本质上的理解以达到对问题的举一反三，也容易对高中生物学知识的掌握碎片化，缺乏整体认识。因此，无论在新课教学还是高三的复习课上，教师都要时时渗透上述观点。

笔者在高三生物学教学实践中发现，以学科观点统领第二轮的专题复习，设计专题的核心问题，提出核心概念，更利于学生梳理知识，将知识结构化、网络化，达到对生命活动的本质和规律认识的提升。现以“生命系统的信息传递与稳态”为例说明。

1 本专题的学科观点分析

生命系统是个开放的系统，它与外界环境之间不断进行着物质交流、能量转换和信息传递。这就决定了生命系统时刻处于动态变化的过程中。生命系统的动态变化都是在一定范围内进行的，否则就会解体，导致系统的崩溃。也就是说，稳态是生命系统能够独立存在的必要条件。生物体内的各种代谢过程，都以维持自身的稳态为目标。稳态的维持靠的是生命系统内部的、以信息传递为基础的自我调节机制实现的。有了信息传递，生命系统内部的各部分才能相互作用，生命系统与环境之间才能相互作用，进而实现调节并实现稳态。因此，信息传递是生命系统的重要功能，在细胞、个体和群体(种群、群落、生态系统)水平都发挥着重要作用。《普通高中生物课程标准》对《稳态与环境》模块的价值表述中提出了“调节、整体、稳态、系统和相互作用”的观点[1]，这些观点在复习信息传递与生命系统的稳态专题时都有所体现。因此，本专题以“调节、整体、稳态、系统和相互作用” 的观点统领复习。

2 学情分析

在《稳态与环境》教材中，对生命系统的物质交换、能量传递的功能和意义阐述较多，但对信息传递只在教材的生态系统部分作为完整一节出现，所以容易被忽略。其实不仅仅在生态系统层次，在教材的“动物和植物体生命活动的调节”部分，以及在《分子与细胞》的“细胞”一章中都体现了信息传递在生命活动中的重要性。在完成教材的基础知识复习后，学生基本能够说出个体水平和生态系统水平的信息传递的功能、稳态调节的机制和作用。但是，认识不到信息传递对生命系统的重要意义，对调节、整体、稳态、系统和相互作用的生物学观点体会不深。在进行高三生物学第二轮专题复习时，教师须以学科观点统领复习内容，帮助学生梳理不同生命层次的信息传递、调节、稳态的相关知识。

3 专题核心概念、复习教学目标和设计思路

3.1 专题核心概念 所有的生命系统都存在于一定的环境之中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。信息传递是生命系统调控的基础，把生命系统的各组分联系成一个统一整体，并调节系统的稳定性。

3.2 专题复习教学目标 说出不同层次生命系统的信息传递；解释信息传递对于生命系统的意义；形成“调节、整体、稳态、系统和相互作用”的生物学观点。

3.3 教学设计思路 教师先引导学生说出关于“生命系统、信息传递、稳态、调节”的相关知识，收集学生的知识碎片，再围绕本专题的核心问题展开讨论，用问题串的形式分层次、有顺序的引导学生思考信息传递在不同生命层次的作用和意义，对其知识碎片进行补充、整合，提升学生对信息传递的意义的理解，进而形成相应的生物学观点(图1)。

图1 专题复习教学设计思路

4 教学片段

4.1 复习旧知，导入主题 (略)。

4.2 细胞、个体、生态系统三个生命层次的信息传递 教师提出本专题的核心问题：信息传递对生命系统的意义？这个问题过于抽象，可以细化成如下问题引导学生层层递进：①信息传递在不同的生命层次如何发挥作用？②为什么细胞、个体和群体的各部分之间要彼此联系，形成统一整体？其成为统一整体的结构基础是什么？③不同生命层次的稳态调节的方式？调节的基础是什么？

上述问题可以根据具体教学过程继续生成更多的子问题，但生物学教师要将每个问题都指向本专题的核心概念：信息传递是调节的基础，是生命系统各部分成为统一整体的前提，是实现稳态的必要条件，而且在调节生命系统的生长、发育及个体、细胞的繁殖有重要作用。

学生思考核心问题，并在教师的问题引导下思考和讨论，逐渐领悟信息传递对稳态的重要意义。例如，不同的系统、器官之间彼此联系的结构基础就是众多的信息分子及其受体；多细胞生物的细胞分化使其功能高度职能化，提高了细胞、组织、器官的工作效率，但是却使组织、器官只能完成一种或某一类的单一功能，需要信息传递将系统内的不同组分联系成统一整体，共同完成生命活动，并以反馈调节的方式应对环境变化，实现稳态；在个体水平的稳态调节是基于细胞代谢改变而实现的，因此细胞水平和个体水平的信息传递有内在联系。

在教学中提供大量的素材以帮助学生理解信息传递的重要意义。例如，利用大肠杆菌乳糖操纵子模型(图2)说明单细胞生物适应环境的过程中信息传递的作用；展示细胞内的信号转导(图3)对细胞水平稳态调节的作用。

图2 大肠杆菌乳糖操纵子模型

图3 细胞内的信号转导

4.3 信息传递对于生命系统的共同意义 在细胞、个体和生态系统内个水平分别讨论了信息传递的功能及其对生命活动的重要意义之后，回归核心问题：为什么信息传递在生命系统中普遍存在？信息传递的共同意义是什么？调节方式的共同点是什么？让学生共同回顾讨论结果，认识生命系统都是由不同组分组成的，各组分必须通过信息传递相互联系并形成统一整体；信息传递是实现生命活动调节的前提，没有信息传递，生命就无法感知、应对环境变化的适应，无法维持稳态。

通过知识碎片的收集、核心问题的讨论，最后回归核心问题，从学科观点高度认识信息、调节、整体、稳态的关系。

5 教学小结

经过本专题的复习，学生认识到信息传递在生命系统普遍存在的原因：信息传递是调节的基础，是生命系统各部分成为统一整体的前提，是实现稳态的必要条件，而且在调节生命系统的生长、发育及个体、细胞的繁殖有重要作用。有了学科观点的统领，学生也能够体会每一种生命形式都是具有特定的组成和结构的功能系统；系统内各个成分之间、系统与环境之间通过信息传递进行复杂的联系和相互作用，通过调节实现系统结构和功能的稳定。这种形式的专题复习打破了模块的界限，将知识横向联系，利于学生构建生物学的整体画面，并对相关的核心概念和学科观点有了更深刻的领悟。