张会

摘要科学观念是科学学习和科学研究的一种内在倾向性，也是科学习惯、科学思维、科学态度和科学精神的一种内在组合，在科学教学中具有重要地位。因此，教师需要加强对学生科学观念的教学。跨学科概念提供了一种联系所有学科的方法，能够促进不同知识之间的联系，促进学生对科学概念的整合；是构建知识框架的支点，能够为学生获得新知识、开展科学探究、理解科学本质提供支持。培养学生的结构与功能观，可以从文本分析和学生研究两方面入手，并以此为基础设计教学，在教学活动中渗透这一观念。

关键词 生命科学 结构与功能 教学设计

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.008

The Cultivation of the Concept of“Structure and Function”in the Field of Life Science

——Take the lesson“digestion of food”as an example

ZHANG Hui

（The Third Primary School in Miyun District of Beijing， Beijing 101599）

Abstract： Scientific concept is an internal tendency of scientific study and scientific research， and also an internal combination of scientific habits， scientific thinking， scientific attitude and scientific spirit. It plays an im？ portant role in science teaching. Therefore， teachers need to strengthen the teaching of students’ scientific con？ cept. Interdisciplinary concept provides a way to connect all disciplines， which can promote the connection be？ tween different knowledge and promote the integration of scientific concepts； It can provide support for students to acquire new knowledge， carry out scientific inquiry and understand the nature of science. To cultivate stu？ dents’ structure and function view， we can start with text analysis and students’ research， and design teaching on this basis to infiltrate this concept in teaching activities.

Keywords： life science； structure and function； teaching design

科学观念是科学学习和科学研究的一种内在倾向性，也是科学习惯、科学思维、科学态度和科学精神的一种内在组合，在科学教学中具有重要地位。因此，教師需要加强对学生科学观念的教学。《K-12年级科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》提出“跨学科概念”，即那些在所有领域都有所运用的主要概念。跨学科概念提供了一种联系所有学科的方法，能够促进不同知识之间的联系，促进学生对科学概念的整合；是构建知识框架的支点，能够为学生获得新知识、开展科学探究、理解科学本质提供支持。有研究者通过对比美国、加拿大（安大略省）、澳大利亚、新加坡的科学课程标准发现，“结构与功能”这一跨学科概念在这四个国家的科学课程标准中都有体现。

结构与功能观认为，自然界常见的生命体、地球、宇宙乃至人造物体都有特定的结构，物体的结构一般是与其功能相适应的。生命科学领域结构与功能观念的形成有利于学生理解生命活动的因果关系，对学生建构完整、系统的生物学概念体系，科学地认识和对待生命及其规律，正确地分析、解决生物学相关问题有很大的帮助。因此，培养学生的结构与功能观，可以从文本分析和学生研究两方面入手，并以此为基础设计教学，在教学活动中渗透这一观念。

通过文本分析把握结构与功能观念的教学内容

任何一个知识点都包含四个层面——事实性知识、概念性知识、方法性知识和价值性知识，只有从这四个层面完整地理解知识，才算真正掌握这一知识，同时获得了能力。事实性知识就是关于“是什么”和“怎么样”的知识，如铁生锈等各种各样的自然现象等；概念性知识是关于概念和原理的知识，如天然材料和人工材料的定义、铁生锈的原因等；方法性知识是关于程序和方法的知识，如实验的步骤、观察比较的方法等；价值性知识是关于功能和意义的知识，如防止铁生锈的方法、科学技术对人类生活及环境的影响等。在知识的四个层面中，价值性知识是“灵魂”，它往往是在事实性知识出现时被学生体会到，并推动学生对概念性知识和方法性知识做进一步探究。价值性知识恰好是培养学生形成科学观念的基础。

《食物的消化》一课属于人教鄂教版《科学》三年级上册“食物与消化”单元，该单元包括《多种多样的食物》《食物的营养》《食物的消化》和《饮食与健康》四课，引导学生从了解食物和食物的营养开始，建立人体消化器官和保护消化器官的概念。通过前两课的学习，学生已经建立了食物的多样性与营养的联系，并在此基础上提出食物是如何被人体消化吸收的问题。在后一课中要引导学生形成健康饮食和保护消化器官的意识。因此，《食物的消化》一课在该单元中起着承上启下的作用。通过学习，学生应能简要描述人体用于摄取养分的器官，列举保护这些器官的方法。为了完成这些教学目标，教材围绕食物在人体中的“旅行”开展实践活动：吃一口馒头，慢慢咀嚼，体会并交流馒头在口腔里发生的变化；预测食物进入口腔后，还会经过哪些消化器官；对照消化器官示意图，说一说食物在人体内的“旅行”过程。

基于课程标准要求和教材分析，本课内容涉及消化系统的结构与功能，相关知识的四个层面如下所述。事实性知识：人体获取养分的主要消化器官包括口腔、食道、胃、小肠和大肠等。概念性知识：消化是人体逐步吸收营养的过程，每个消化器官都有其相应的功能。例如，口腔可以把食物嚼碎并能消化少量的淀粉，食道能运输食物到达胃，胃能分泌胃液帮助食物消化等。方法性知识：通过一些方法记住食物在人体内经历的消化过程，即依次经过口腔、食道、胃、小肠、大肠。价值性知识：认识到人体有多种消化器官，每个器官都有特定的功能使食物得以消化，其营养被人体利用，进而认识到要养成保护消化器官的良好习惯，形成健康价值观念。通过分析发现，该课教学中注重四个层面知识的认识和结合，可以有效地渗透结构与功能观。

通过研究学情把握学生结构与功能观念的已有认知

学生是学习与发展的主体，教师是学习过程的组织者和促进者。教师既要在课前了解学生的已有认知，发现其中的亮点和问题，在此基础上预设学生能达到的最佳表现，做好充分的教学准备；也要在课堂上关注学生的行为表现，随时调整教学策略，使课堂的教与学更具实效性，逐步渗透科学观念。

三年级学生对结构与功能观并不陌生，在一、二年级技术与工程领域内容的学习中已对此有所认知。例如，在《设计和制作小船》一课中，学生在设计小船前要了解和认识一艘小船具有的基本结构，各部分结构有什么作用，在设计小船时要考虑用什么材料制作小船的各部分，这正是结构与功能相适应的科学观念。

对食物消化概念的结构与功能而言，学生的基本学情表现在：除口腔以外，其他消化器官都在人体内部，学生无法直接观察；学生在日常生活和学习中对消化器官有所了解，但这些认识大多是模糊的、零碎的，不成体系。通过课前让学生尝试画一画食物进入人体后经历的器官的活动，了解到学生对于食物的消化既熟悉又陌生，他们对人体消化系统的认识不够准确，不能全面、完整地说出各个消化器官的名称和作用以及消化食物的过程。有的学生认为人的身体内部有长长的管道，食物进入人体后，直接通过这条管道被消化，产生的废物被排出体外，食物的营养在此过程中被吸收；有的学生认为食物先经过心脏，再经过肚子里的一些器官后被排出体外；还有学生认为食物会经过肺；只有很少一部分学生能说出所有消化器官的名称。

在旧版教材中，“食物的消化”属于四年级的教学内容。一方面，四年级学生比三年级学生对消化器官的认识更加全面；另一方面，四年级学生已经具备一定的阅读和收集资料的能力，可以通过阅读资料获取信息，对照人体模型找出自己身体内消化器官的位置。而三年级学生阅读和收集资料的能力还比较弱，他们对直观形象事物的兴趣大于对抽象事物的兴趣，因此教师要改变以往的教学方式。

基于文本分析和学情研究，设计结构与功能的相关教学

科学观念教育不可能一蹴而就，不宜集中进行，要遵从学生的认知发展规律，根据经验知识的学习进度分散安排，统筹规划，由易到难，反复进行，使学生的科学观念逐步发展、深化和提高。为此，教师要针对事实性知识进行整体设计，在此基础上安排概念性知识和方法性知识的递进和综合，并达成价值性知识的形成，从而实现科学观念的培养。

基于文本分析和学情研究，应站在单元教学的高度进行整体设计。教学前，学生已经初步建立食物多样性与营养之间的联系。教学中，教师要进一步引导学生明确消化是人体逐渐吸收食物营养的过程，激发他们对研究食物消化过程的兴趣，再以一块馒头在人体中“旅行”的过程为情境展开教学。这不仅可以为学生形成结构与功能相适应的科学观念打下基础，还渗透了科学需要实证的理念。

在教学中，教师首先引导学生观察口腔的结构，了解口腔的功能，初步认识食物的消化离不开口腔的结构与功能。然后，教師设计了咀嚼馒头的活动，引导学生通过咀嚼馒头，切身感受馒头在口腔中经历的过程，初步感受口腔的作用。为了激发学生的探究兴趣，教师还设计了分别向咀嚼过和未咀嚼过的馒头上滴碘酒的实验，帮助学生理解口腔除了能把食物变碎、变软外，还能消化食物中的少量淀粉，起到初步消化的作用。在探究口腔的作用时，学生可能会对口腔中的唾液是稀释淀粉还是消化淀粉产生认知冲突，教师可以引导他们对比将水和碘酒分别滴在咀嚼过的馒头上时产生的现象，更好地帮助学生理解口腔的作用。这样，在教师的引导下，学生明确了人体能看得到的消化器官——口腔的作用。

三年级学生的认知方式正是从具体形象逐步过渡到抽象概括的。食物经过看得到的口腔后，如何继续看不到的人体内“旅行”过程呢？教师引导学生先对此进行猜想，通过展示学生对人体内部消化器官的猜想，让学生产生强烈认知冲突。在此基础上，安排学生先观看食物在人体内是如何消化的视频，然后观察人体结构模型，最后观察人体消化系统的挂图。通过这三个不同的活动，引导学生不断地对食物的消化过程进行细致观察和描述。观看视频后，有的学生不仅能说出消化的主要器官及其功能，还能提出“小肠那么长如何装进肚子里”“大肠为什么比小肠短”等有价值的问题。在课堂话语权的转移过程中，学生逐步深化对教学内容的理解，对人体内部消化器官的研究兴趣更加浓厚。通过讨论，他们逐渐将各消化器官的结构和功能建立起联系。人体结构模型的出现会带来学习高潮，学生对具体形象的事物表现出旺盛的探索欲望，对人体内消化器官及其功能获得了更加深刻的认识。随后人体消化系统挂图的出现，帮助学生进一步理清对消化器官结构和功能的描述，对由各消化器官组成的人体消化系统形成了整体认识。通过三个活动中不断认识和描述的过程，学生将消化器官与其功能逐渐对应，明确了食物中的营养需要消化器官的消化才能被人体吸收和利用。最后，教师引导学生认识到要养成保护消化器官的习惯，形成健康价值观念，实现价值性知识的迁移。

在《食物的消化》一课中，通过上述活动的层层递进，学生先了解关于食物消化的事实性知识，然后将事实性知识综合在一起，形成了概念性知识和方法性知识。在这三种知识递进和综合的形成过程中，教师不断地渗透消化器官及其功能的联系，引导学生建立价值性知识，最终形成了消化系统的结构与功能观。

总之，通过文本分析和学情研究，教师更清楚自己为什么这么教，而不是盲目地追求改变，有了培养学生形成科学观念的“抓手”。生命科学领域中结构与功能观念的养成不可能通过一节课达成，需要在一系列课程中不断渗透，持续推动学生结构与功能观念的发展，最终形成完整的生命科学领域的结构与功能观。