也谈在初中生物学教学中渗透“结构与功能相适应”的观点
2022-06-08
鲁科版初中生物学教材以“人和生物圈”为主线，其中蕴含着一些基本的生物学观点。“结构与功能相适应”是生物学的基本观点之一，即一定的结构必然有与之相对应的功能存在，且任何功能都需要由一定的结构来完成。无论是细胞、组织、器官还是个体，生物体在不同层面上无不体现出“结构与功能相适应”的思想。在学习人体生理相关知识的过程中，教师反复渗透“结构与功能相适应”的观点，可帮助学生理解组成人体各器官的结构生理知识，提高学习效率。下面以教材中“生物圈中的人”部分知识的教学为例，从细胞、组织、器官、系统几个层面，谈谈将“结构与功能相适应”的观点在教学中进行渗透的认识与体会。
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1 在细胞层面教学中的渗透
细胞是构成人体结构和功能的基本单位。构成不同组织的细胞各自的功能不同，但处处体现着“结构与功能相适应”的观点。以学习精子和卵细胞为例，教师提出问题：“为什么众多的精子中只有一个能与卵细胞结合？”引导学生思考后得出：精子形状如蝌蚪、有尾能运动；个体最大、运动能力最强的精子才有可能穿过子宫，在输卵管中与卵细胞融合成受精卵。教师提出问题“为什么卵细胞个体大呢？”引导学生思考后得出：卵细胞是人体中最大的细胞，人的肉眼可以看到。受精卵分裂形成胚泡，进一步分裂分化形成胚胎需要大量的营养物质（母体内还没有形成胎盘之前，这些营养物质由卵细胞提供），卵细胞大，储存的养料多，能满足受精卵分裂、分化的需要。可见，精子与卵细胞的形态结构是与其功能相适应的。
在“神经系统的组成”一节的教学中涉及神经元的形态和结构，教师可引导学生思考：神经元的形态结构和其他细胞有什么不同？为什么有这样的区别？学生通过阅读教材、识图讨论分析得出：神经元的结构包括细胞体和突起，有的突起很长、有的突起较短；长的突起外表大都套有一层鞘，组成神经纤维。神经纤维末端的细小分支叫神经末梢，分布在全身各处。人体内各个神经元的突起末端都与多个神经元的细胞体或突起相接触，形成非常复杂的网络，这个复杂的网络就是人体内信息传递和处理的结构基础。由此可以让学生理解神经元的复杂结构是与其接受刺激、产生性奋、传导性奋的功能相适应的。
2 在组织层面教学中的渗透
从人体组织的层面上也处处体现“结构与功能相适应”这一观点。以血液（结缔组织）为例，在“物质运输载体”一课中，教师提出问题：“血液的各组成成分有什么结构特点？”由此启发学生阅读思考后得出：血液由血浆和血细胞组成，血浆的主要成分是水，占90%；血浆中还有许多与凝血、抵御疾病等有关的血浆蛋白，占7%；还有从消化道吸收来的各种营养成分（葡萄糖、氨基酸等）、细胞排出的废物（尿素、无机盐），占3%。教师提出问题：“血浆有什么作用呢？”以此引导学生由血浆的各组成成分，分析出血浆的作用是运载血细胞，运输人体生命活动所需的物质和人体内产生的废物。血细胞有红细胞、白细胞、血小板。教师提出问题：“每一种血细胞各有什么特点？”可引导学生思考后得出：红细胞中有血红蛋白，血红蛋白的特性是在含氧量高的地方容易与氧结合，在含氧量低的地方容易与氧分离，血红蛋白的特性决定了红细胞具有运输氧的功能。有些白细胞能通过变形运动穿过毛细血管壁，集中到病菌入侵部位，将病菌包围吞噬。白细胞的结构特点决定了白细胞有防御保护作用。当人体受伤血液流出时，血小板会在伤口处聚集，释放与血液凝固有关的物质，形成凝血块堵塞伤口而止血，血小板的结构特点决定了血小板有止血凝血作用。综上所述血液有运输、防御保护、止血凝血、调节体温的功能，血液的功能是由血液的组成成分决定的。
3 在器官层面教学中的渗透
在“心脏的结构与功能”教学环节中渗透“结构与功能相适应”的观点，可帮助学生理解心脏的结构和功能。例如教师设置下列系列问题：“为什么心室壁比心房壁厚？左心室壁比右心室壁厚？为什么心脏内血液只能由心房→心室→动脉这一方向流动？”从而激发学生思考心脏各腔壁的厚薄和心脏内的瓣膜开闭方向。学生思考后得出结论：心房收缩把血液压入心室，二者仅一孔之隔，输送血液距离很近；左心室收缩，把血液压入主动脉再流到全身各处的组织细胞，输送血液距离最远；右心室收缩，把血液压入肺动脉，然后流到肺，心脏与肺紧挨着，输送血液距离较近；心脏各腔输送血液距离远近这一功能是由心脏各腔壁的厚薄决定的。心房与心室之间有房室瓣，只向心室开，保证血液只能由心房流向心室；心室与动脉之间有动脉瓣只向动脉开，保证血液只能由心室流向动脉。由此让学生理解：心房壁、心室壁的厚薄特点决定了输送血液距离的远近，心脏内瓣膜的开闭方向决定了心脏内血液按一定方向流动。心脏的结构是与其功能相适应的。
4 在系统层面教学中的渗透
人体有八大系统，每个系统都是由多个不同功能的器官组成。从人体系统的层面上也处处体现“结构与功能相适应”这一观点。在“消化系统”一章的教学中，教师提问：“组成消化系统每一器官的结构特点是什么？”以此引导学生阅读思考后回答：口腔内有牙齿和舌，牙齿咀嚼食物，舌搅拌食物；口腔内还有唾液，能把淀粉消化成麦芽糖，从而得出口腔对食物有消化作用。咽和食道是食物的通道；胃能不断蠕动使食物与胃液充分混合，促进食物消化。胃液中有蛋白酶和胃酸，能把蛋白质消化成多肽。因此胃对食物也有消化作用。小肠内有肠液、胰液、胆汁多种消化液，能把糖类、蛋白质、脂肪消化成葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸。小肠长5～6 m，内表面有皱襞和小肠绒毛，绒毛内有毛细血管和毛细淋巴管。小肠的以上特点决定了小肠是消化、吸收的主要器官。大肠内没有消化液，大肠内表面也有皱襞，能吸收一部分水、无机盐维生素等营养物质，大肠的蠕动可促使粪便推向肛门并排出。大肠有吸收功能，但无消化功能。综上所述消化系统的结构是与其消化食物、吸收营养物质的功能相适应的。
5 在人体层面教学中的渗透
整个人体的结构也是与其功能相适应的。在“免疫”一节教学环节中渗透“结构与功能相适应”的观点，可帮助学生理解免疫的功能。在“免疫”一节教学中，教师提问：“在人们生活的环境中，有大量的病原体，为什么有的人容易生病，有的人却不容易生病”？引导学生阅读思考后回答：人体同病原体做斗争有三道防线。第一道防线由皮肤和黏膜组成。它们不仅能阻挡大多数病原体侵入人体，它们的分泌物（如乳酸、胃酸和酶）还有杀菌作用。呼吸道黏膜上的纤毛具有清扫异物（包括病菌）的作用。第二道防线由体液中的杀菌物质和吞噬细胞组成。杀菌物质中的溶菌酶能够破坏许多种病菌的细胞壁，使病菌溶解。分布在血液和组织、器官（如淋巴结、脾脏、肝脏）中的吞噬细胞，可以将侵入人体的病原体吞噬消化。人体的第三道防线主要是由免疫器官（胸腺、淋巴结、脾脏等）和免疫细胞（如淋巴细胞，是白细胞的一种）组成。病原体侵入人体后，刺激了淋巴细胞，淋巴细胞就会产生一种抵抗该病原体的特殊蛋白质，叫做抗体。引起人体产生抗体的物质（如病原体等异物）叫做抗原。抗体与抗原的结合是特异性的。抗体与抗原的结合可以促进吞噬细胞的吞噬作用，将抗原清除，或使病原体失去致病性。当抗原被清除后，人体还将保持产生抗体的能力。当同样的抗原再次侵入人体时，人体会快速产生大量的相应抗体，再以同样的方式把抗原清除。从以上所述得出免疫的三方面功能：抵抗抗原的侵入，防治疾病的发生；清除体内衰老、死亡和损伤的细胞；监视识别和清除体内产生的异常细胞（如肿瘤细胞）。免疫的这些功能是由免疫三道防线组成结构决定的。
再如人体下肢骨及肌肉比上肢发达，有利于人体站立，前臂肌肉相对多，有利于上肢做精细活动等。这些都说明人体的结构是与其功能相适应的。其他生物（动物、细菌、真菌）的结构也是与其功能相适应的。“结构与功能相适应”的观点贯穿初中生物教材始终。
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1 在细胞层面教学中的渗透
细胞是构成人体结构和功能的基本单位。构成不同组织的细胞各自的功能不同，但处处体现着“结构与功能相适应”的观点。以学习精子和卵细胞为例，教师提出问题：“为什么众多的精子中只有一个能与卵细胞结合？”引导学生思考后得出：精子形状如蝌蚪、有尾能运动；个体最大、运动能力最强的精子才有可能穿过子宫，在输卵管中与卵细胞融合成受精卵。教师提出问题“为什么卵细胞个体大呢？”引导学生思考后得出：卵细胞是人体中最大的细胞，人的肉眼可以看到。受精卵分裂形成胚泡，进一步分裂分化形成胚胎需要大量的营养物质（母体内还没有形成胎盘之前，这些营养物质由卵细胞提供），卵细胞大，储存的养料多，能满足受精卵分裂、分化的需要。可见，精子与卵细胞的形态结构是与其功能相适应的。
在“神经系统的组成”一节的教学中涉及神经元的形态和结构，教师可引导学生思考：神经元的形态结构和其他细胞有什么不同？为什么有这样的区别？学生通过阅读教材、识图讨论分析得出：神经元的结构包括细胞体和突起，有的突起很长、有的突起较短；长的突起外表大都套有一层鞘，组成神经纤维。神经纤维末端的细小分支叫神经末梢，分布在全身各处。人体内各个神经元的突起末端都与多个神经元的细胞体或突起相接触，形成非常复杂的网络，这个复杂的网络就是人体内信息传递和处理的结构基础。由此可以让学生理解神经元的复杂结构是与其接受刺激、产生性奋、传导性奋的功能相适应的。
2 在组织层面教学中的渗透
从人体组织的层面上也处处体现“结构与功能相适应”这一观点。以血液（结缔组织）为例，在“物质运输载体”一课中，教师提出问题：“血液的各组成成分有什么结构特点？”由此启发学生阅读思考后得出：血液由血浆和血细胞组成，血浆的主要成分是水，占90%；血浆中还有许多与凝血、抵御疾病等有关的血浆蛋白，占7%；还有从消化道吸收来的各种营养成分（葡萄糖、氨基酸等）、细胞排出的废物（尿素、无机盐），占3%。教师提出问题：“血浆有什么作用呢？”以此引导学生由血浆的各组成成分，分析出血浆的作用是运载血细胞，运输人体生命活动所需的物质和人体内产生的废物。血细胞有红细胞、白细胞、血小板。教师提出问题：“每一种血细胞各有什么特点？”可引导学生思考后得出：红细胞中有血红蛋白，血红蛋白的特性是在含氧量高的地方容易与氧结合，在含氧量低的地方容易与氧分离，血红蛋白的特性决定了红细胞具有运输氧的功能。有些白细胞能通过变形运动穿过毛细血管壁，集中到病菌入侵部位，将病菌包围吞噬。白细胞的结构特点决定了白细胞有防御保护作用。当人体受伤血液流出时，血小板会在伤口处聚集，释放与血液凝固有关的物质，形成凝血块堵塞伤口而止血，血小板的结构特点决定了血小板有止血凝血作用。综上所述血液有运输、防御保护、止血凝血、调节体温的功能，血液的功能是由血液的组成成分决定的。
3 在器官层面教学中的渗透
在“心脏的结构与功能”教学环节中渗透“结构与功能相适应”的观点，可帮助学生理解心脏的结构和功能。例如教师设置下列系列问题：“为什么心室壁比心房壁厚？左心室壁比右心室壁厚？为什么心脏内血液只能由心房→心室→动脉这一方向流动？”从而激发学生思考心脏各腔壁的厚薄和心脏内的瓣膜开闭方向。学生思考后得出结论：心房收缩把血液压入心室，二者仅一孔之隔，输送血液距离很近；左心室收缩，把血液压入主动脉再流到全身各处的组织细胞，输送血液距离最远；右心室收缩，把血液压入肺动脉，然后流到肺，心脏与肺紧挨着，输送血液距离较近；心脏各腔输送血液距离远近这一功能是由心脏各腔壁的厚薄决定的。心房与心室之间有房室瓣，只向心室开，保证血液只能由心房流向心室；心室与动脉之间有动脉瓣只向动脉开，保证血液只能由心室流向动脉。由此让学生理解：心房壁、心室壁的厚薄特点决定了输送血液距离的远近，心脏内瓣膜的开闭方向决定了心脏内血液按一定方向流动。心脏的结构是与其功能相适应的。
4 在系统层面教学中的渗透
人体有八大系统，每个系统都是由多个不同功能的器官组成。从人体系统的层面上也处处体现“结构与功能相适应”这一观点。在“消化系统”一章的教学中，教师提问：“组成消化系统每一器官的结构特点是什么？”以此引导学生阅读思考后回答：口腔内有牙齿和舌，牙齿咀嚼食物，舌搅拌食物；口腔内还有唾液，能把淀粉消化成麦芽糖，从而得出口腔对食物有消化作用。咽和食道是食物的通道；胃能不断蠕动使食物与胃液充分混合，促进食物消化。胃液中有蛋白酶和胃酸，能把蛋白质消化成多肽。因此胃对食物也有消化作用。小肠内有肠液、胰液、胆汁多种消化液，能把糖类、蛋白质、脂肪消化成葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸。小肠长5～6 m，内表面有皱襞和小肠绒毛，绒毛内有毛细血管和毛细淋巴管。小肠的以上特点决定了小肠是消化、吸收的主要器官。大肠内没有消化液，大肠内表面也有皱襞，能吸收一部分水、无机盐维生素等营养物质，大肠的蠕动可促使粪便推向肛门并排出。大肠有吸收功能，但无消化功能。综上所述消化系统的结构是与其消化食物、吸收营养物质的功能相适应的。
5 在人体层面教学中的渗透
整个人体的结构也是与其功能相适应的。在“免疫”一节教学环节中渗透“结构与功能相适应”的观点，可帮助学生理解免疫的功能。在“免疫”一节教学中，教师提问：“在人们生活的环境中，有大量的病原体，为什么有的人容易生病，有的人却不容易生病”？引导学生阅读思考后回答：人体同病原体做斗争有三道防线。第一道防线由皮肤和黏膜组成。它们不仅能阻挡大多数病原体侵入人体，它们的分泌物（如乳酸、胃酸和酶）还有杀菌作用。呼吸道黏膜上的纤毛具有清扫异物（包括病菌）的作用。第二道防线由体液中的杀菌物质和吞噬细胞组成。杀菌物质中的溶菌酶能够破坏许多种病菌的细胞壁，使病菌溶解。分布在血液和组织、器官（如淋巴结、脾脏、肝脏）中的吞噬细胞，可以将侵入人体的病原体吞噬消化。人体的第三道防线主要是由免疫器官（胸腺、淋巴结、脾脏等）和免疫细胞（如淋巴细胞，是白细胞的一种）组成。病原体侵入人体后，刺激了淋巴细胞，淋巴细胞就会产生一种抵抗该病原体的特殊蛋白质，叫做抗体。引起人体产生抗体的物质（如病原体等异物）叫做抗原。抗体与抗原的结合是特异性的。抗体与抗原的结合可以促进吞噬细胞的吞噬作用，将抗原清除，或使病原体失去致病性。当抗原被清除后，人体还将保持产生抗体的能力。当同样的抗原再次侵入人体时，人体会快速产生大量的相应抗体，再以同样的方式把抗原清除。从以上所述得出免疫的三方面功能：抵抗抗原的侵入，防治疾病的发生；清除体内衰老、死亡和损伤的细胞；监视识别和清除体内产生的异常细胞（如肿瘤细胞）。免疫的这些功能是由免疫三道防线组成结构决定的。
再如人体下肢骨及肌肉比上肢发达，有利于人体站立，前臂肌肉相对多，有利于上肢做精细活动等。这些都说明人体的结构是与其功能相适应的。其他生物（动物、细菌、真菌）的结构也是与其功能相适应的。“结构与功能相适应”的观点贯穿初中生物教材始终。