目前,生物成為了上海高中生等級考選考的「香餑餑」:因為高二能提前考完,且相對來說,既沒有理化的思維難度,也沒有政史的巨大背誦量。這也導致選考生物的學生中存在一部分「投機者」。這門課的學習,不只是死記硬背知識就行的,也需要一定的學習方法。因此,教師要格外關注對學生學習方法的引領與培養,讓學生隨時審視自己學習方法並裨補缺漏。
對於上海的高中生命科學知識體系,我依然沿用人教版教材的分塊方法來一一闡述。
1. 分子與細胞
這是整個高中生命科學的基礎,需要記憶的知識非常多,理解起來也有一定難度(如光合作用、呼吸作用、運輸方式),並且重難點也很多。這一模塊的學習更像理化,而不是他們所認為的傳統意義上的生物。
化學的教學方法,在本章很多地方可以借鑑(因為本來很多內容就是生物化學的知識,很多實驗本來就相當於化學實驗)。如各種糖類的分子式,可以藉助反應方程式來記憶。(葡萄糖的分子式是C6H12O6,果糖與葡萄糖互為同分異構體,因此二者脫水縮合而成的蔗糖分子式為C12H22O11,酶、光合作用、呼吸作用的實驗,重在「設置對照」與「控制變量」的思想,可以遷移相關化學實驗的設計方式。講到物質跨膜運輸的方式時,可以利用「反應自發性」和「富集」(如海帶選擇性地富集碘)的思想。有關ATP、吸能反應等的教學,可以根據化學中「反應熱」的相關知識進行教學,並注意區分生物的「吸能反應」與化學中「吸熱反應」研究對象與本質的區別。還有辨析不同情境下「A」的內涵的區別。光合作用與氧化還原反應的本質的聯繫(電子的得失)。
光合作用與呼吸作用是最重要的部分,也是難點。在類似的教學過程中,教師應經常總結圖表,從不同視角、維度進行知識的總結,比較異同。三大營養物質代謝,也應當建立在呼吸作用深入講解的基礎上,步步為營、穩紮穩打,注意前後知識的相互關聯。
有一些考試常用的二級結論,也要注重總結歸納:如常見的協助擴散為葡萄糖進入紅細胞、動作電位的形成。而葡萄糖進入小腸上皮細胞,則為主動運輸過程。質壁分離自動復原,溶液溶質為硝酸鉀、甘油、尿素等。
2. 遺傳與進化
遺傳概率計算,需要帶領學生完成一定量的習題,引領學生複習數學有關計數原理的知識。除直接用數學方法進行計算外,還可以用「棋盤格法」與「樹狀圖法」幫助學生理解本質。推斷題,可以用「伴性-反證」法,即先假設是伴性遺傳,再通過推出矛盾來排除伴性遺傳,進而證明是常染色體遺傳的方法。(因為伴性遺傳更特殊,用它作為推斷題突破口比常染色體遺傳更有利於迅速破題)在此基礎上,孟德爾遺傳定律的擴展也要作為重點內容來學習(拓展型教材)。
遺傳實驗的設計,要在吃透孟德爾經典實驗的基礎上進行遷移類比,針對具體情況,靈活選擇測交、自交、正反交等設計方法,將教材的思維方法,遷移到新情境中。 對於有絲分裂與減數分裂,要注重圖像表徵(如一條染色體上DNA的變化曲線,斜坡與突變)與微觀表徵(染色體行為與變化)的轉換培養。有絲分裂有口訣:「染色質複製成單體(間期),膜仁消失現兩體(前期),形定數晰赤道齊(中期),點裂數增均兩極(後期),兩消兩現新壁建(末期)。」減數分裂,可記為「一分同源二分單」,減數第二次分裂可類比為有絲分裂過程。注意做異同比較,以減少記憶負擔。
本模塊涉及較多生物學史的知識,要引領學生用證據推理的方法,明確引入概念的背景,發揮生物學史的教學意義與價值。
3. 信息、內環境與自穩態
這個模塊的相關知識要結合「分子與細胞」,並結合初中有關人體的知識來學習。要以「動態平衡」、「負反饋調節」、「守恆」的大概念統整整個模塊。神經、體液、免疫調節,要抓住它們相聯繫的地方,以及各自的特點進行教學。
對於內環境部分,我的心得如下:可以打比方,說人體是個「鋼管皮」:內部空腔與體外環境,都屬於外部環境。細胞外液才是內環境。而且因為細胞外液的主要成分是氯化鈉,所以細胞外液Na+更多,同理可推知細胞內液K+更多一些。因為Na+的含量遠高於K+,所以靜息電位可認為是「外正內負」。(在生命科學教學過程中,這樣的「合情推理」是很有助於記憶的,可以防止記憶結果混淆)受刺激後,Na+內流,導致電位反轉,形成動作電位。
血漿、組織液、淋巴、細胞內液的關係圖,可以這麼記憶:血漿與組織液之間的交換是雙向的,而淋巴是單向地由組織液指向血漿。細胞內液只能通過組織液,進行物質交換。這個圖呈現的方向,也會影響學生記憶的效果。
人體的五官對應的獲取信息的方式可以歸納出共性,如:「誰相當於傳感器,將其他信號轉化為電信號?」、「一般誰是中樞,什麼樣的生理活動對應什麼樣的中樞?有什麼特點?」根據00後生活經驗的特點,可以把生物體類比為「智慧型手機」來進行教學。這裡與物理的「傳感器」也建立了聯繫。這裡是上海教材的特色,屬於等級考需要著重複習的地方。
植物的自穩態相關內容,重點掌握生長素相關生物學史及其實驗設計思想(設置對比實驗、假說-演繹),運用邏輯推理得出結論。注意比較這幾種不同的方式——雲母片橫向插入、雲母片縱向插入、瓊脂與雲母片的區別。也要抓住相應的「協同」與「拮抗」關係,如生長素與赤黴素、生長素與乙烯的關係,同時注重辨析「細胞伸長」、「細胞數目增多」、「細胞成熟」的區別。
4. 生物技術&現代生物科技
生物實驗,一定要明確是「探究性」還是「驗證性」實驗。還有為何如此選材?要在平時教學過程中,引領學生學會實驗設計的大段文字表述,以及實驗記錄表的設計。很多學生自己心裡明白,但是無法很好地進行表達。一定要強調「控制變量」、「設置對照(對比)」思想的活學活用,牢牢把握實驗目的這個核心(用筆圈出來),進行後續步驟的設計。一定不要死記硬背實驗步驟,要先自己想一下如何設計實驗,每一步設計背後隱含的思想、原理是什麼,蘊含什麼素養與智慧?自己設計完畢以後,再與教材對比,改正自己的不足之處,並反思為何會設計失誤?教材設計的方法優越在哪裡?
特別地,微生物的相關實驗,要注重結合相關化學知識。操作步驟不要硬背,要知道每一步的操作及其順序的意義。要理解一些生物學的思想,如分離固氮菌的思想方法,劃線法的背後隱含的智慧。一些常識,如「不能直接用培養基培養病毒」,等,也需要教師刻意歸納總結。因為很多學生缺乏小學與初中生命科學學習的基礎。
現代生物科技部分,難點主要集中於基因工程部分。這裡要引領學生做一定量的習題(典型難題如2018年楊浦區二模),並做出歸納總結,如將目的基因導入哪裡,一般情況下不能切開什麼樣的基因區段,有多個抗生素抗性基因時破壞和保留哪一段基因,如何進行篩選等。
其他生物工程,要在理解每一步的重要性和必要性的基礎上,記憶流程圖。
總之,生物作為自然科學,一定要在教學過程中要有學術品味,有科學思想與素養的培育,不要把生物教成了死記硬背的科目。