围绕学科思想和核心概念从整体到局部的高三生物学复习策略

安 军 马小娟 佘建云 梁 东 许伟杰

（北京市第一0 一中学 北京 100091）

在学习生物学概念的基础上逐渐形成生命观念，建立科学的自然观和世界观，是生物学科核心素养的重要内容，也是课程标准对高中生物学教学的基本要求。高三年级是提炼学科思想、建立生命观念的黄金时段。此时学生已拥有大量的生物学事实和概念，在此基础上，教师才有机会帮助学生提炼学科思想和核心概念，引领学生俯瞰生物学的全景，感悟生命本质。

围绕学科思想和核心概念，从整体到局部的复习策略使高三的教学指向学科本质，可帮助学生形成生命观念，发展生物学科核心素养。同时，学科思想和核心概念是概念聚合器，可统整生物学知识体系，促进学生深层理解，不仅为学生的记忆减负，而且有利于在新情境中解决问题。

1 教师对学科本质的理解是贯彻这一复习策略的前提

学科思想的教学是学科教学的灵魂。对学科思想和核心概念的把握程度决定了教师对学科本质的理解深度和教学的高度，同时影响教学策略的选择。

1.1 学科思想与核心概念的界定 生命科学经历长期的研究过程，逐渐形成了自身的知识体系和方法体系，并在此基础上形成了哲学层次上的学科思想，它比哲学总体意义上的观念要具体，并深 深植根于学科本身［1］。赵占良［2］在文章中 谈 及“生物学学科思想中最核心的是进化思想和生态学思想，它们宛如编织生物学知识体系的经线和纬线，贯穿宏观和微观，纵横交错，浑然一体。”《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中生命观念表述了生物学科的学科思想，包括：结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观和物质与能量观。这些思想观念是人们行动的指导思想和原则。

核心概念比学科思想更具体，它是学科的上位概念，构成了学科概念框架，揭示了生物学科的核心内容，反映学科本质，其组合可以构成学科完整的画面。生物学科核心概念可简要概括为：①生命系统是一个多层次、高度有序、能自我维持和自我调节的开放系统；②生物与生物、生物与无机环境之间存在复杂的相互作用、相互影响；③遗传和变异使物种能在变化的环境中延续和发展；④生物进化理论解释了物种的统一性和多样性，是生物学最大的统一理论。

1.2 概括和提炼是认识学科本质的路径

1.2.1 感悟生命的本质 教师尝试用简短的句子概括“什么是生命”，然后与专业书籍进行对比，以加深对生命本质的理解。例如，《进化生物学》一书中谈及：“生命就本质而言是物质的，它是物质存在和运动的一种特殊形式。生命是主要由核酸和蛋白质组成的，具有不断自我更新能力的，以及向多方向发生突变，并可复制自身的多分子体系”［3］。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》谈及：“生命起源于自然随机事件且能在与环境互作中保留下来的具有新陈代谢特征的物质形态”。《美国课程标准》谈及：“生命依据物质世界的规律和遗传编程自成体系、自我维持、自我复制，并不断演化”。教师也可引导学生进行概括和对比。高三学生在掌握了大量的生物学事实和概念之后，这样的上位思考会加深其对基本概念的理解。

1.2.2 感悟学科思想和核心概念 教师尝试用1～2 句话概括每本必修教材回答了什么问题，这本教材内容主要体现了哪些学科思想。概括后与课程标准的表述作对比。图1 是依据2003 版课程标准绘制的概念图，高度概括了3 本必修教材的内容和教材主要突显的学科思想。只有经历这样的研究和思考，教师对学科思想和核心概念的领悟才会更加深刻。

图1 模块内容及体现的学科思想

2 复习策略的设计和实施

2.1 从整体到局部，为学生创造整体思考的机会

高三复习切忌立刻进入细节，而要从整体入手。在复习启始，引导学生谈谈对生命的理解，学生会回忆出生命的特征。再请学生阅读3 本必修教材的目录，思考生命特征与目录内容之间的联系，学生会发现3 本必修教材内容是对生命特征的展开。

2.2 东、西坡不同坡位捕食线虫真菌的多样性差异将高黎贡山研究区域分为5个坡位，分别为下坡位（1 400～1 800 m）、中下坡位（1 800～2 200 m）、中坡位（2 200～2 600 m）、中上坡位（2 600～3 000 m）、上坡位（3 000～3 400 m）。对高黎贡山东、西两坡相同坡位的捕食线虫真菌物种丰富度和检出率进行比较。结果表明东、西坡捕食线虫真菌的物种丰富度和检出率随着坡位的升高均呈先上升后下降的趋势，其中东坡各指数均在中下坡位处呈现最大值，西坡物种丰富度在中下坡位处呈现最大值，检出率在中坡位处呈现最大值。见图2～3。

在进入必修模块复习前，同样先引导学生看目录，概括本书的主要内容，填写模块概念图。例如，图2 为必修1 模块概念图。学生若能顺利填写，则表明其已明晰本模块章与章之间的联系。

图2 必修1 模块概念图

复习时，教师引导学生从宏观层面的模块概念图到单元层面的概念图，从整体到局部沿知识地图进行。学生始终清楚复习的位置，并用1～2句话概括一个模块的内容，类似语文学习过程中概括中心思想，这是对模块核心概念的抽提过程。这样可使学生从细节中解脱出来，有利于建立概念框架，在框架下植入下位概念。

在高三复习结束前夕，教师再次引导学生概括什么是生命，并与专业书籍上的说法进行对比，从而提升对生命本质的理解。可见，学生建立核心概念的过程与教师是相同的，学生对学科思想的领悟过程，需要教师在每一节课中渗透。

2.2 围绕学科思想设计第1轮单元复习 单元复习要“围绕学科思想和核心概念”设计问题，通过“问题讨论”帮助学生理解学科本质，促进学生理解和识记生物学知识，为学生减负。

单元复习学案包括5 个部分：①单元核心问题；②单元基础知识回顾；③问题讨论；④典型例题；⑤单元重要概念。“单元核心问题”指向单元复习的重要概念，体现学科思想，是单元复习的总领，也是复习课梳理知识的中心话题。“单元基础知识回顾”的形式多样，可以是填空、填图或填写单元概念图等，目的是引导学生阅读教材，回忆单元基础知识。但复习决不能止于此，还需要通过“问题讨论”加深理解。“问题讨论”的题目设计较综合，体现学科思想和核心概念，是发展学生深层理解的关键。“典型例题”的目的是帮助学生在应用中修正概念，体会概念原理如何应用于问题解决。在单元复习的最后，要求学生用陈述句概括单元重要概念，与教师提供的单元重要概念小结进行对比，以考查学生的理解。单元重要概念比核心概念具体，是单元的上位概念。

生命起源的探讨激发了学生极大的兴趣，复习课上学生兴致勃勃地围绕核心问题回答了以下子问题，即学案上的“问题讨论”部分：①组成生命的元素从哪里来？②为什么碳元素成为最基本的生命元素？③科学家在探寻外星球是否存在生命时，会将外星球是否含有液态水作为重要的判断依据，如何理解水对于生命的重要性，水的作用与其物理化学性质有什么关系? ④自然界凡以细胞为基本单位的生命形式，为什么都以DNA 作为遗传物质而不是RNA 分子？尝试画出一段DNA和RNA，从其分子结构加以说明。⑤为什么说蛋白质是一切生命活动的体现者？这与蛋白质的结构有什么关系？蛋白质空间结构的多样性是由什么决定的？⑥为什么无论是植物还是动物都需要贮存能量？从其结构分析，这些贮能物质为什么可以贮能？⑦正常成人（体重70 kg）进食后碳水化合物的贮存量如下：肝糖元72 g，肌糖元245 g，胞外葡萄糖10 g，而机体储脂肪却是几千克至几十千克。为什么脂肪贮存量更大？人体为什么需要这2 种贮能物质？⑦磷脂分子为什么可以成为膜的主要成分？以上问题均围绕结构决定功能的思想设计，对这些问题的讨论加深了学生对基础知识的理解和记忆。

在本单元学案“基础知识回顾”部分，让学生在细胞结构图中标出细胞结构名称和组成此结构的化合物名称，并解释“为什么说细胞是物质的?这些物质从哪里来？”。学生填写的过程是落实基础知识的过程，同时还有对上位概念的思考，体会生命的物质性。

在复习课的结尾，教师引导学生比较，所有以细胞为基本单位的生物中，其化合物的功能有许多共性：例如都以DNA 分子携带遗传信息，均以蛋白质分子承担生命活动，均以磷脂分子建造细胞膜，均以葡萄糖为主要“燃料”，均以ATP 作为直接供能分子，以上事实说明什么？这恰恰是所有生命有共同的原始祖先的证据，体现了生命的统一性。也正是因为如此，所有生物都使用同样的基本分子建造自己的身体，所以这些分子也能在不同生物之间通用。所谓“吃饭”，其实就是拆别的生物体的“零件”建造自己的身体［4］。这样的分析指向生命的本质，不仅体现了学科思想，还激发了学生的学习兴趣，使知识容易理解和记忆。

2.2.2 围绕“结构与功能观、物质与能量观”设计“细胞代谢”单元复习 本单元的核心问题是：“细胞是浓缩了成千上万个分子的生命系统，其结构复杂而精巧。细胞是一个‘生化工厂’，细胞内每秒钟发生上百万次化学反应（即新陈代谢），这些代谢反应的意义是什么？细胞结构如何支持完成如此复杂、繁多的代谢过程？”

教师要求学生在一个大细胞图的相应位置填写所有已知的化学反应。学生会想到细胞溶胶发生的糖酵解过程；线粒体内的柠檬酸循环和电子传递链；叶绿体内的光合作用；核糖体上发生的蛋白质合成过程，以及内质网和高尔基体对蛋白质的加工修饰过程；溶酶体内发生的水解过程；细胞核内发生的DNA 的转录过程，如果是连续分裂的细胞还可能在进行DNA 的复制等。通过这项活动，学生将原本孤立的化学反应建立了联系，例如线粒体产生的ATP 可以运到核糖体，在合成蛋白质时分解放能；光合作用产生的氧气可以从叶绿体扩散到线粒体，二氧化碳则可以从线粒体扩散到叶绿体。学生能体会化学反应在细胞的不同部位发生，体会细胞的膜系统与细胞骨架对酶的有序排列的作用；体会ATP 的水解发生在细胞各个需要耗能的地方；体会ATP 的生成与水解位置的区别；体会到细胞结构为细胞代谢互不干扰提供结构上的保障。

在上述讨论的基础上，学生还要思考下列问题：①细胞内繁忙的化学反应可分为哪2 类？有什么意义？②这些化学反应的速度可调节吗？③光合作用为什么是地球上最重要的化学反应？④光合作用和细胞呼吸之间有什么联系？这种联系有什么重要意义？通过讨论，学生能体会同化作用与异化作用对于维持细胞这一生命系统的价值，体会细胞内存在的物质转变与能量转化的过程和意义。生命系统需要不断地从外界输入物质和能量，通过同化作用合成自身的结构，通过细胞呼吸获得建造自身所需要的能量。同时，这些反应的路径和反应的速率被精细地调控。通过上述过程帮助学生理解生命本质，建立生命的物质与能量观。

2.3 围绕生命观念设计第2 轮复习专题 学科思想和核心概念的统摄性强，最容易将学科主干知识横向联系。高三第2 学期的知识复习围绕生命观念一共制定了6 个专题，横向比较不同层次的生命系统的共性，专题内容见表1。学生从已有的知识取例，参与核心问题的讨论。这种问题设计为学生提供了俯瞰生物学全貌的机会，促进了知识的横向联系，加深了学生对学科本质的理解。其中第2、第4、第6 专题都有文章发表，详细介绍了专题的设计与实施。

表1 专题复习内容

3 复习策略的理论依据及设计要点

在《教育过程》的第2 章，布鲁纳［5］谈到：“所学的知识若没有用足够的结构连接起来就极其可能被遗忘，一堆互不相干的事实在记忆中存留的寿命短得可怜。用基本原理和基本思想来组织事实，是目前所知减缓人类遗忘速度的唯一方法（因为这些事实是从基本原理和基本思想中推断出来的）。” 布鲁纳所说的“基本思想和基本原理”即“学科思想和核心概念”。

这一复习策略的设计要点如下：1）教师要努力提高自身对生命本质的理解；2）概括和提炼是领悟学科思想和核心概念的路径；3）从整体到局部，带领学生走知识地图，让学生清楚复习的位置；4）给学生创造整体思考的机会，从细节中走出来，俯瞰生物学全貌；5）发挥核心概念的聚合器作用，在大的概念框架中植入下位概念；6）复习决不止于细节，要围绕学科思想设计指向学科本质的思考题，通过问题讨论领悟生命观念，促进深层理解；7）二轮复习围绕生命观念，从多种角度横向对比不同层次生命系统的共性，感悟生命本质。

4 学生的收获

高考结束后的调查问卷中，学生谈及高中生物学教学带给他们的最大收获，摘录几则：①给了我对生命的体认和敬畏，给予我对大自然之美的理解，让我更加珍惜自己的一生。②认识生命本质，理解生命价值，解决生活难题，锻炼思维逻辑。③学会系统性的思考问题，框图梳理。④与它深入接触的不到2年的时间，我能从较浅近的理论层面理解生命、认识生命，从而热爱生命，它让我认识到即使是很庸常的生命活动背后也有无数的化学反应新陈代谢维持运转，不可不谓自然创造生命的奇迹。⑤能在有一定知识基础的情况下看科普书籍，能判断部分言论的正确性，可以用生物进化的思想解决生活问题。⑥最大的收获是研究自然科学问题的基本方法。⑦高屋建瓴，跳出高考，理解第一。