高中生物学教学中“结构与功能观”的培养策略

摘要：高中生物学教学中存在很多的生物结构微观，不利于学生理解的问题，学生很少主动从结构与功能观的角度去思考，把零散的知识上升到更为高阶的具有规律性的观念层次，进而形成生命观念。本文归纳总结了4条培养学生结构与功能观的策略，即：巧设问题、巧用概念图、构建模型、融通生活。旨在培养学生的结构与功能观，为学生学习兴趣、逻辑思维能力、理解能力、问题解决能力、创新能力的提高提供帮助。

关键词：结构与功能观；生命观念；核心素养

文章编号：1003-7586（2024）04-0095-02 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

新课程改革倡导提高学生的生物学核心素养，生命观念是生物学核心素养的关键组成部分，生命观念包括结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。结构与功能观是生命观念的重要组成部分，它体现为结构与功能的辩证统一，学生可以基于功能去理解结构，也可以基于结构理解功能。从细胞到生物圈，生命系统包括八大结构层次，每一层次都有体现“结构与功能相适应”的观点。在生物学教学中渗透结构与功能观是提高学生生物学核心素养的有效途径，可在实际学习中，很多学生对与生物结构和功能有关的内容只会进行机械记忆，没有形成系统化的知识体系，也没有养成将生物结构和对应功能联系起来深入理解相关知识的习惯。本文对如何在高中生物学教学中有效渗透结构与功能观进行了探讨，归纳总结了以下4条策略。

1 巧设问题，把结构与功能进行联系

教师可以分别设置体现细胞层次、组织层次、和生态系统层次等关于结构与功能观的问题，激发学生的积极思维，通过组织小组成员合作、探究、交流讨论，引导学生从观念层次这一高阶思维角度去分析与问题有关生物学概念和事实，由概念转变成观念，理解生命的本质和规律，建立结构与功能观。例如：在人教版普通高中教科书《生物学·必修1·分子与细胞》（以下简称《必修1》）第3章第3节“细胞核的结构和功能”教学中，可以设置问题情境：从结构上来看，为什么细胞核是遗传的控制中心？为什么说细胞核还是代谢的控制中心呢？引导学生基于功能阐释结构：遗传与DNA有关，DNA主要存在于染色质上，而染色质存在于细胞核中；代谢与蛋白质有关，蛋白质在核糖体合成，而核糖体的形成与核仁有关，因此细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心。这样一来，学生知其然并且知其所以然，对细胞核结构和功能的学习就显得立体而富有意义了。

2 巧用概念图，凸显体现结构与功能观

高中生物学的基础概念是学生学习的重点之一，基础概念承载着很多知识点，很多学生认为生物学基础概念很零碎、庞杂、分散，例如：学生对细胞核的结构、细胞核的功能分开理解和记忆，并没有深入思考相关概念之间的联系，形成系统的生物学理论框架。同时，学生也很少基于概念进一步地深入思考知识背后的生命本质和规律，这就导致很多学生难以对知识形成全面和准确的记忆。

为了解决这种现状，教师要读透教材，深入挖掘生物学概念的内涵，提炼出相关结构与对应功能的关系；在课堂上要有意识地引导学生探究这种结构与功能的联系，围绕概念渗透观念，运用绘制概念图这一重要策略，凸显结构与功能观。例如：让学生绘制细胞膜结构和功能概念图、细胞核结构和功能概念图、细胞器种类和功能概念图等。图中要直观而形象用箭头标出结构与功能之间的对应关系。例如：将转运蛋白的种类、数量、空间结构与“细胞膜具有控制物质进出细胞”这一功能相对应；将糖蛋白与细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能相对应；细胞核中染色体上的DNA存储着遗传信息与“细胞核能够控制细胞遗传”这一功能对应。学生绘制概念图时教师要引导学生基于事实得出概念，再对众多概念进行整合和提炼，找到概念之间的联结，使概念组块化，网络化，围绕概念渗透“结构与功能相适应”的观念。教师要多鼓励学生从结构与功能观的角度去思考，把零散的知识上升到更为高阶的具有规律性的观念层次，发展学生的高阶思维，最后师生共同评选出优秀的概念图。概念图也可用于单元教学中，例如，让学生绘制细胞基本结构概念图、生态系统结构与功能概念图。这有助于学生将新概念融入进已有的知识体系中，扩展生物学理论框架，认识到部分与整体的统一。

学生在画概念图前，必须先自主思考，梳理各个概念之间的关系和区别，理清结构与功能之间的对应关系，再将脑海中的观点外显，才能准确绘制出概念图。因此，学生在画概念图过程中，对知识的学习是积极主动的，获得的知识是深刻持久的。画概念图也有利于学生对知识的整体理解，并全面和准确地记忆，提高学生的逻辑思维能力和理解能力。

3 构建模型，生动体现结构与功能观

对于细胞核的结构、DNA的结构、细胞器结构等内容比较抽象，学生缺乏微观想象，教师向学生展示课本平面图、空间结构图或三维结构动画，可辅助学生理解，但这些形式仍然不够直观，不利于学生深度理解，学生很容易就会陷入机械记忆。

构建和观察模型是学生直观感受结构的最好方法之一，有助于学生建立丰富的认知，将头脑中抽象的概念具体化、形象化。因此，教师可通过开展模型构建活动落实结构与功能观，突破教学难点。例如，在《必修1》第3章“细胞的基本结构”教学中，可让学生制作“真核细胞的三维结构模型”。该模型的制作比较复杂、开放性强，教师可以举办一次全年级性的模型制作比赛，通过比赛引导小组成员共同合作探究，利用课余时间完成相关模型制作。材料让学生以小组为单位自由选择，以激发学生的无限创意，锻炼学生的发散性思维和创造性思维，同时教师要提前做好相关知识的铺垫，强调选材的科学性。例如，教师启发学生思考：为了体现细胞膜的功能，哪种材料比较适合做细胞膜呢？通过构建“真核细胞的三维结构模型”，学生会更乐于主动探究细胞膜、细胞核等各部分结构之间的联系，从而整体理解细胞结构与功能上的适应性、统一性，形成细胞层次的结构与功能观。

教师还可以组织学生构建DNA双螺旋结构模型、血糖调节的物理模型、有丝分裂细胞中染色体变化物理模型等。构建模型是提高学生生物学核心素养的有效途径之一，通过构建模型首先可以激发学生学习生物学的兴趣，加深学生对生物学知识的理解。其次，可以让学生学会模型建构的基本方法，有效提高学生的动手能力、合作探究能力、形象思维能力、解决问题的能力和创新能力。最后，在对模型进行讨论、争辩、质疑和修正中，学生的科学思维可以得到一定的发展。

4 融通生活，赋予结构与功能观实践意义

教师要多引导学生留心观察与结构与功能观有关的生活现象和问题，创设真实的问题情境，让学生参与讨论或解释其中的生物学原理。例如：让学生回家做一道腌萝卜小菜，并思考“在腌酸萝卜过程中，小块的萝卜还是大块的萝卜更快入味？为什么呢？”以此来加深学生对细胞的相对表面积与细胞大小关系的理解，达到对知识的活学活用。还可以设置诸如“为什么鸡蛋煮熟后更容易消化？为什么75%的酒精可以杀灭细菌？为什么用凉水洗菠菜时，水不会变绿，煮菠菜汤时，汤却是绿色的呢？”等问题来引导学生理解结构与功能观在实际生活中的应用，体会生物学的魅力，进而落实生命观念这一核心素养的培养。

巧设问题、巧用概念图、融通生活、构建模型是渗透结构与功能观的有效策略，但并不是唯一途径。教师还可通过整合多种生命观念、设计融入生命观念的练习题、设计趣味实验、组织学生撰写小论文和开展研究性学习等策略，提高学生的分析能力、逻辑思维能力和理解能力，促进学生结构与功能观的形成。教师要深入理解结构与功能观的内涵，挖掘和厘清教材中结构与功能观对应的生物学事实和概念。教师要紧扣教学目标，对教学内容进行整体的规划与设计，采取新课改倡导的多种教学方法，在课堂中有效落实结构与功能观这一基本生命观念的培养，并使学生养成从结构与功能观的角度去思考问题习惯。培养学生的生命观念是一个循序渐进的过程，期待更多教师加入其中，提供更多的理论和实践知识。