例析消化系统的教学：基于结构功能相统一

阮庆元 （浙江省温岭市教育局教研室 浙江台州 317500）

例析消化系统的教学：基于结构功能相统一

阮庆元 （浙江省温岭市教育局教研室 浙江台州 317500）

以培养学生的科学素养为目标，以食物的的消化与吸收的知识内容为载体，体验“结构与功能相统一”这一生物学基本观点，理解结构是事物内在属性的表达，生物结构通过生理功能实现存在的价值。利用显性结构推导未知功能、功能需求推理可能存在的结构正逆两个角度进行预设教学、建构教学，实现富有思考氛围、充满思辨的课堂。

消化系统 结构 功能

科学不是简单的知识说教、识记，是用理性的方法、思维去认知纷杂、感性的世界，去挖掘世界存在的关联与规律。

“结构功能相统一”是生物学最基本的观点之一。所谓结构，是事物内部的构成方式，有着相对的稳定的有序性存在，即事物内在各构成受一定的规律性支配而表现为一定规则的方式。而所谓功能，是事物作用于他物的能力，即系统作用于环境的能力。结构与功能是对立统一的关系——因为结构指向内在要素的构成方式，而功能则指向事物与外界环境的关系，两者所要揭示的内容是不同的；但是，结构的存在是事物内在属性的表达，其通过功能实现其存在的价值与意义。

在浙教版科学教材九年级上册中，“食物的消化与吸收”是“代谢与平衡”这一章的重要内容。相对于泌尿系统、血液循环系统，学生对粪便与食物的感官性状上的差异、自身口腔、牛胃（牛百叶）、猪肠（小肠卷）等结构特点有着较为丰富的前概念。教师如何充分创设各种问题情景引发学生的认知冲突，以实验验证、概念重释、比较鉴别等方式完善学生前概念，使学生科学地认识消化与吸收，远胜于简单的知识识记。鉴此，笔者利用显性结构推导功能、功能需求推理可能的结构存在，预设教学、建构教学，实现富有思考氛围、充满思辨的课堂。

1 课引：科学问题的提出

1.1 教学预设

问题呈现：民以食为天，食物进入人体后，最后都去哪里了？

课堂分析：食物最后以粪便的形式排出体外。粪便与食物相比，其感官性状已经完全发生了变化。其变化是因为食物在人体内发生了消化、吸收。

1.2 设计意图

虽然人们每天都在摄食、排遗，但是学生对消化系统除口腔外的其他器官的结构与功能还是很陌生。教师从粪便的排出，点出消化系统的排遗功能；从粪便与食物的性状差异，推理消化（化学性消化）的存在，从而进一步提出“消化和吸收到底发生在哪里？”“为什么会让食物发生如此巨大的变化？”等问题。陶行知先生有言：“创造始于问题，有了问题才会思考。有了思考，才有解决问题的方法，才有找到独立思路的可能。”好的开端是成功的一半。作为课引，教师让学生自己提出科学的问题是至关重要的。

2 模拟实验：消化、吸收概念的建构

2.1 教学预设

问题呈现：生命的基本结构和功能单位是细胞，消化系统为每一个细胞提供营养物质，那营养物质是如何离开消化系统抵达全身不同的部位的细胞呢？

课堂分析：营养物质进入循环系统抵达全身。

概念得出：营养物质通过消化道壁进入循环系统的过程叫吸收。

问题呈现：是否所有物质都能直接进入循环系统呢？

实验模拟：将块状的饼干置于丝袜中，再轻轻挤压、研磨，饼干屑从丝袜中纷纷掉出来。

课堂分析：如果把丝袜比作消化道壁血管，饼干比作摄入人体的营养物质。经过这样的变化，那么营养物质被吸收前要经过由大变小的过程。

概念得出：食物中的物质被切割、分解成能被人体利用的小分子物质的过程，称之为消化。

问题呈现：模拟实验饼干揉搓前后除了大小其他性状均没有发生较大的变化，而摄入的饼干与粪便则完全不同，可见真实的消化并不是模拟实验所展示的。那真实的消化是怎样的呢？

概念得出：消化包括物理性消化和化学性消化。

2.2 设计意图

概念是人类在认识过程中，从感性认识上升到理性认识，把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，加以概括，是本我认知意识的一种表达，形成概念式思维惯性。但九年级学生的前概念中摄食、消化、吸收往往缺乏甄别也缺乏结构与功能上的联系，其年龄特征又决定了其思维特征处于感性思维向理性思维过渡的阶段。因此，消化、吸收这些抽象概念的建构需要模拟实验中学生对实体的感知、体验。

模拟实验是对实体的模拟，利用丝袜间隙特点模拟毛细血管的结构特征，从而使学生根据间隙对小颗粒的通过，想象到消化的存在与功能，并类推到吸收。但模拟实验永远无法等同于实际过程。因此模拟实验后，通过丝袜中揉搓后的饼干碎屑与粪便的性状差异，教师在引导学生反思模拟实验的同时进行对比，使学生发现消化有物理性消化与化学性消化，从而使知识不再是简单的识记，而是基于问题的思考、基于问题的发现。

3 胃模型：结构对功能的推理

3.1 教学预设

模型展示：观察胃模型。

问题思考：① 胃具有怎样的外型特点？你能预测它的生理学功能吗？② 胃壁具有怎样的结构特点？你能预测它的生理学功能吗？

课堂分析：胃是消化道中最膨大的部分，好像一个口袋，因此其功能可能与容纳有关。胃壁具有发达的平滑肌，肌肉收缩舒张会带动相关结构运动。因此其功能可能与对其中的食物研磨、挤压有关。

结论得出：胃对食物具有贮存功能，其蠕动可以在促进食物物理性消化的同时又可以使食物与胃液充分混合促进化学性消化，还能将食物往消化道下段推进。

3.2 设计意图

观察是人们认识未知、获取知识的重要途径，其以视觉为主的综合感知，是知觉的一种高级形式。观察中包含着积极的思维活动。学习离不开观察，对胃模型的观察可使学生获得大量、鲜明、生动、具体的感性认识，并结合生活中食用猪胃、牛胃等积累的感性经验，为存在功能的概括、抽象提供基础。

根据结构与功能的辩证关系的原理，系统的结构决定着系统的功能，即在要素既定的条件下，有什么样的结构就有什么样的功能。那么，可以根据胃的外形特征和内部结构来推测和预见它的功能，即通过胃外形特征推理其贮存功能，胃壁发达肌肉推理其物理性消化功能，从结构到功能正向推理培养学生思维能力。

4 胃模型：功能对结构的推理

4.1 教学预设

问题呈现：胃不是消化吸收的主要场所，那能实现消化与吸收功能的器官会是怎样的结构呢？

课堂分析：① 为了使食物充分消化及吸收，食物在该器官应该停留比较长的时间。② 为了使食物充分消化，该器官中应该有丰富的消化液。③ 为了充分分吸收，该器官应该具有较大的内表面，以增大与食物的接触面积。④ 该器官的内表面应该有丰富的毛细血管，以实现营养的吸收。

模型展示：以实物模型和图片的形式呈现小肠、大肠、肛门等器官。

分析猜想：通过对消化吸收功能与对应器官结构特点的对比分析，小肠可能是消化吸收的主要器官。

实验验证：将2 cm2左右的新鲜猪小肠置于烧杯中，加入适量的水，使其展开悬浮于水中。先用肉眼仔细观察其内表面、再用放大镜观察内表面。

结论得出：小肠的结构非常有利于食物消化吸收功能的实现。

4.2 设计意图

完成的思维包括正向推理和逆向推理。在胃的认识中，尝试从结构观察推理功能存在，发现胃在结构特征上并不符合作为消化吸收功能存在。那么要完成消化吸收这样一个功能，应该具有怎样的机构呢？尝试从功能到结构的逆向推理，对具有该结构特征器官进行科学猜想。

所谓科学假说是人们在认识与研究客观世界时，依据原有的科学知识和新的科学事实，通过抽象、推理等理性逻辑方法，对已存在和已发现的事物现象做出的假定性解释和说明，以及对未发现和尚未存在的事物现象做出前瞻性预见和推测。教师让学生明白小肠是消化吸收的主要器官是由其结构特点所决定的。最后通过对小肠内壁的观察，验证科学假说。因为科学假说是对客观世界认识或研究时遇到问题而提出的一种推测性解释，这也就决定了科学假说不等同于真理的原因在于其有着假设性和或然性，还生物教学一个真实面目远强于知识的识记。

5 结语

《中国学生发展核心素养》明确指出：学生应该在较好地理解生物学概念性知识的基础上形成生命观念，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，并能够用生命观念认识生命世界、解释世界。“形成”不是贴标签形式的告知，更不会有立竿见影的收效，而是教学中以素养为导向，一步一个脚印地潜移默化，逐步渗透，使学生形成必备的品格和关键的能力。

G633.91

B

文件编号：1003-7586(2017)10-0070-02