例谈单元视域下专题知识的有效整合与生命观念的形成

陈晓颖

（福建省福州华侨中学 福建福州 350009）

在新课教学中，教师一般是按照教材章节编订的先后顺序实施授课，学生容易忽视联系和迁移，导致知识碎片化，即便之后多次复习，也难免产生思维定势，以至于无法将知识融会贯通和灵活运用。针对这一问题，在高三复习课中，教师可采取专题备课的策略，创设适合的情境作为切入点，有效整合具有内在关联的不同章节甚至不同模块的内容，帮助学生构建学科知识体系，形成系统化的生命观念。下文以高中生物学教材中若干个相关单元为例，浅谈专题知识的有效整合如何促进学生形成生命观念。

1 整合光合作用、呼吸作用等细胞代谢过程与叶绿体、线粒体结构相关知识，形成物质与能量观

光合作用和呼吸作用等细胞代谢过程涉及能量的转换，能量以物质作为载体，故细胞代谢离不开物质结构的支持。

复习课上，教师先布置学生默绘出光合作用和呼吸作用全过程图解，要体现出各个阶段的生物化学反应，包括需要的条件如酶、色素等。学生自然能够联想到为各阶段反应提供物质支持的场所，并分析各类环境因素对光合作用和呼吸作用强度的影响。

接着，教师引导学生分析在光合作用和呼吸作用强度不同的前提下，叶肉细胞中叶绿体和线粒体之间的物质供应，以及细胞与外界环境的物质交换，主要涉及CO2、O2和C6H12O6的供需情况。在此基础上，学生能够更好地领会实际光合作用和净光合作用的区别和联系。

然后，学生可以尝试归纳物质和能量代谢的规律。教师要求学生写出光合作用和呼吸作用中C元素、H元素以及O元素的转化路径，如同位素原子出现在物质中的先后顺序；将光合作用和呼吸作用中不同形式能量的转换放置到生态系统的成分如生产者、消费者的能量输入和输出路径中，以便学生从根本上理解生物圈的最终能量来源是太阳光、物质是能量的载体以及ATP被称为“能量通货”的原因。

最后，教师提供内共生学说的相关资料，从进化的角度上引导学生探讨这两种与能量转换密切相关的细胞器的来源，从而使学生更好地理解线粒体和叶绿体的结构和功能特点，如它们都是双层膜，具有类似拟核的环状DNA，内部还包含核糖体等，这些都是它们成为半自主细胞器的关键。

2 对应变异类型与遗传物质的结构层次，形成生命的信息观

遗传和变异这部分内容的重难点是遗传定律的细胞学基础以及它们与可遗传变异类型之间的关系。教师可以“脱氧核苷酸—基因—DNA—染色体—细胞—个体”为主线，先引导学生归纳两两相邻概念之间的从属关系和数量关系，可借助集合的韦恩图来表示。接着，学生归纳变异的类型，画出树形概念图，然后把每一种变异类型定位在以上遗传物质结构层次的主线上。例如，基因水平上可以发生的变异是基因突变，原因是脱氧核苷酸的增减或替换；染色体结构和数目的变异则属于染色体层次，常常因为细胞分裂过程中出现差错而导致染色体结构和数目发生改变，进而影响到基因的数目和排列顺序；基因重组的自由组合和交叉互换都是在细胞减数分裂过程中染色体层面发生的行为变化而导致的基因重新组合，广义的基因重组还包含了基因工程（基因拼接技术）以及以肺炎双球菌的转化实验为代表的DNA水平的整合。

接着，教师引导学生绘制有丝分裂和减数分裂各时期染色体变化规律的细胞图，并在染色体上标注基因。学生可以清楚地观察到复制得到的相同基因、来源不同的等位基因以及非等位基因随着染色体的分离和组合何去何从，也可以直接发现有丝分裂的亲代和子代细胞遗传的稳定性，而减数分裂产生的配子在遗传物质组成上具有多样性。这种标注基因在染色体上的定位的方法还可以用于表示各种可遗传的变异，如产生新基因的是基因突变，基因数目和在染色体上的位置没有变化，突变的基因本身变成了它的等位基因；而染色体结构的变异则会导致基因的数目和排列顺序发生改变；染色体的数目变异更是在基因的数目上造成增减。基因重组的自由组合和交叉互换也可以用这种方式表示。

3 整合基因的表达与细胞结构和功能等相关知识，形成结构与功能观

在以往的教学中发现，学生能够熟练背诵中心法则，却不理解这一揭示生物界遗传信息流动的本质规律在生命科学领域中的重要地位。在复习课上，教师可创设一个整体情境，以某种分泌蛋白在细胞内的合成和分泌过程为例，将基因的表达、蛋白质的合成加工与细胞各部分结构和功能关联起来。

“细胞工厂”的情境可使这个过程形象化：从胰岛B细胞细胞膜表面的受体接收到信号分子开始，激活细胞核内相应基因的转录，就好比厂房接收到生产的指令；转录的过程，则相当于作为“设计部门”的细胞核开始调动DNA上的“设计图纸”，并由mRNA携带着“设计图纸的副本”到“生产车间”核糖体上指导生产，这个过程还需要原材料的供应、装配机器、运输工和动力部门的能量供应等多方配合；内质网、高尔基体则充当了“加工车间”的角色，往来的囊泡也承担起“物流部门”的职责；最后，具有生物活性的胰岛素由厂房“推送上市”——经由血液运输，作用于靶细胞调节机体血糖浓度的变化。教师再由这个例子推及其他的细胞，不同的细胞基因的表达情况不同，从而导致细胞中合成的蛋白质也不尽相同，进一步体现在生物的性状上。这样以流水生产线的方式，可以将细胞内外的信息交流、细胞内部的物质合成及加工以及基因控制性状这几部分的概念串联起来。

然后，教师引导学生归纳概括遗传信息在细胞中流动的方向，即中心法则中体现的信息流向——DNA的复制、转录和翻译。最后，学生可以通过比较原核生物和真核生物的转录翻译模式图，以及不同类型的病毒在宿主细胞中的核酸复制和蛋白质合成过程，将中心法则的信息流完整化。在这个学习过程中，学生可以逐渐领悟到中心法则的遗传信息流是整个生物界的共性。

4 整合机体内环境的稳态与各器官、系统的协调配合等知识，形成稳态与平衡观

首先，教师提出问题：人体内众多的组织细胞如何与外界环境进行物质交换？例如，组织细胞如何从外界环境中获得生命活动必需的氨基酸、葡萄糖等营养物质以及氧气？细胞产生的各种代谢废物又如何排出体外？此时，学生马上联想到：体内的细胞都是浸浴在细胞外液中，也就是内环境。所以，物质交换是通过内环境来实现的。因此，内环境稳态的维持就显得尤为重要。内环境的稳态不仅仅是化学成分的相对稳定，还包括了理化性质的的动态平衡。接着，教师引导学生回忆学过的血糖、体温、水盐平衡等的调节机制，理解内环境的相对稳定是人体多个器官、系统协调作用的结果，也和信息传递密切相关。教师可进一步引导学生思考分别在神经调节、体液调节和免疫调节中充当细胞之间信号分子的物质，以及它们特异性识别并结合的受体细胞。通过这些教学环节，学生对内环境稳态的维持以及生命活动的调节将有更深入的认识。

5 总结

生物学教学旨在引导学生在学习过程中升华理解和感悟，形成生命观念，将课本知识灵活运用于具体的问题中，培养科学思维和解决问题的能力，培养生物学学科核心素养。学生在新授课的学习中需要一个适应的入门过程，而复习课则是统合系统观念的绝佳机会。复习课中，教师应当注重学科知识的系统性和模块化，从专题单元的视角制订教学目标，站在生命观念的高站位上进行整体规划和课堂设计，对教材中的知识点进行有效梳理和适当整合。这样，复习课就能跳出零散知识点的拼盘，焕发出灵动的生机和升华的魅力。