大概念如何助力孩子的科学学习（3）
化学和生物知识太多、太碎，背不完怎么办
谈到化学和生物这两门学科，许多人会说它们是理科中的“文科”，因为这两门学科要记忆的内容相对较多，这让许多孩子十分头疼。实际上，如果孩子只是单纯记忆，不仅负担非常重，还难以学好这两门学科，那应该怎么办呢？
首先，在理解的基础上进行记忆。
无论是某种物质会发生怎样的反应，还是不同细胞的组成结构，它们都不是毫无来由的孤立知识，孩子只有先理解知识背后的原理，找到知识间的规律和联系，才能更好地记忆。
例如，在学习生物时，孩子要理解“结构与功能相适应”这一基本观点，即细胞的结构与功能是相适应的，细胞内的各部分都是为了承担相应的功能，完成不同的生命活动。这样孩子就能在各个细胞器功能的基础上，把它们看作各司其职的整体，如此一来也就不容易遗忘了。而在学习化学时，孩子一定要理解“结构决定性质，性质决定用途”这一重要的化学理念，即特定的结构决定了物质的性质，而物质的性质又对应着它会发生的反应，从而影响物质的用途。比如，虽然金刚石和石墨同为碳元素单质，但由于结构不同，它们的物理性质和用途也就完全不同。一旦洞悉了结构、性质与用途之间的关联，孩子的记忆负担就能大大减轻。
其次，化零为整，构建体系。
我们可以利用表格或者各类图示来归纳整理相关联的知识，找出零散知识之间的联系和规律，形成知识脉络图。例如，物质种类间的化学反应，可以简要总结为如下关系图：
同时，我们还可以把新知识和旧知识及时进行对比，比如光合作用与呼吸作用、有丝分裂与减数分裂、纯碱与烧碱、生石灰与熟石灰等看起来很相似的概念，在寻找相同点和不同点的过程中，强化对新旧知识的理解。
虽然市面上有很多现成的知识手册，但并不建议孩子一上来就直接拿着别人整理好的手册进行背诵。孩子应该自己把知识梳理一遍，这有助于加深对内容的理解，并构建自己的知识体系。“这一部分存在哪些知识？这些知识能以什么样的结构组织起来？它们之间有什么样的关系和规律？”孩子在梳理的过程中，就不得不思考这些问题，而这个思考的过程是弥足珍贵的。如果担心有知识上的遗漏，可以在梳理后与现有的知识手册进行对比验证，查漏补缺。
再次，实践出真知，结合自己的实践经验进行记忆。
孩子对亲眼见过的、亲手操作过的知识一定会有很深的感触，也就很难忘记。这里的实践经验包括在实验室里完整地经历实验探究的全过程，也包括制作模型、调查事实、查阅多媒体资料等。相比死记硬背课本上的“死知识”，孩子通过多种多样的学习活动把知识变活，就能轻松地习得这些知识。
比如，如果把各种实验操作和实验现象当作课文来背，那就有许多容易遗漏的细节需要反复强化；但如果孩子能自己上手多操作两遍，甚至做实验时多失败两次，那么看似烦琐的实验操作就有了现实意义——成为孩子充分认识和理解实验原理的金钥匙。
最后，在化学和生物的学习中，孩子不仅要掌握课本的知识，还要基于所学的知识形成对学科大概念的理解，这样才能在新的情境中将所学的知识进行迁移应用，以解决新情境下的新问题。如今，全国各地的高考题也在越来越多地考查课本以外的知识，考题会通过给予孩子新的物质、新的反应、新的实验、新的材料，要求孩子借助所学的性质与规律、所掌握的科学探究能力来解决问题，比如下面这道生物高考题。
阅读以下材料，回答问题。
创建D1合成新途径，提高植物光合效率
植物细胞中叶绿体是进行光合作用的场所，高温或强光常抑制光合作用的过程，导致作物严重减产。光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的一个重要场所，D1是PSII的核心蛋白。高温或强光会造成叶绿体内活性氧的大量累积。相对于组成PSII的其他蛋白，D1对ROS尤为敏感，极易受到破坏。损伤的D1可不断被新合成的D1取代，使PSII得以修复。因此，D1在叶绿体中的合成效率直接影响PSII的修复，进而影响光合效率。
叶绿体为半自主性的细胞器，具有自身的基因组和遗传信息表达系统，叶绿体中的蛋白一部分由叶绿体基因编码，一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白在N端的转运肽引导下进入叶绿体。编码D1的基因psbA位于叶绿体基因组，叶绿体中积累的ROS也会显著抑制psbA mRNA的翻译过程，导致PSII修复效率降低。如何提高高温或强光下PSII的修复效率，进而提高作物的光合效率和产量，是长期困扰这一领域科学家的问题。
近期我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的基因psbA，并将psbA与编码转运肽的DNA片段连接，构建融合基因，再与高温响应的启动子连接，导入拟南芥和水稻细胞的核基因组中。检测表明，与野生型相比，转基因植物中D1的mRNA和蛋白在常温下有所增加，高温下大幅增加；在高温下，PSII的光能利用能力也显著提高。在南方育种基地进行的田间实验结果表明，与野生型相比，转基因水稻的二氧化碳同化速率、地上部分生物量均有大幅提高，增产幅度在 8.1~21.0 之间。
该研究通过基因工程手段，在拟南芥和水稻中补充了一条由高温响应启动子驱动的D1合成途径，从而建立了植物细胞D1合成的“双途径”机制，具有重要的理论意义与应用价值。随着温室效应的加剧，全球气候变暖造成的高温胁迫日益成为许多地区粮食生产的严重威胁，该研究为这一问题提供了解决方案。
（1）光合作用的______反应在叶绿体类囊体膜上进行，类囊体膜上的蛋白与______形成的复合体吸收、传递并转化光能。
（2）运用文中信息解释高温导致D1不足的原因。
（3）若从物质和能量的角度分析，选用高温响应的启动子驱动psbA基因表达的优点是什么？
（4）对文中转基因植物细胞D1合成“双途径”的理解，正确的叙述包括（ ）。
A.细胞原有的和补充的psbA基因位于细胞不同的部位
B.细胞原有的和补充的D1的mRNA转录场所不同
C.细胞原有的和补充的D1在不同部位的核糖体上翻译
D.细胞原有的和补充的D1发挥作用的场所不同
E.细胞原有的和补充的D1发挥的作用不同
这道题的题干中直接给出了大段材料，文字量堪比阅读理解，而这部分内容孩子并没有在课本上学过，想要通过大量刷题来提前熟悉相关知识，无异于大海捞针。因此，孩子能结合材料信息和所学知识，经过推理后回答相应的问题，就显得尤为重要。这就需要孩子在学习过程中深化理解相应知识模块的大概念，并迁移应用到新的情境中。
总之，化学、生物作为两门理科学科，绝不是单纯靠记忆就能学好的。孩子还是要理解知识背后的原理，找到知识之间的规律和联系，这样才能在不同的情境中灵活运用所学知识来解决问题。