高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內(nèi)涵和意義

高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內(nèi)涵和意義高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內(nèi)涵和意義高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內(nèi)涵和意義V:1.0精細(xì)整理，僅供參考高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內(nèi)涵和意義日期：20xx年X月對生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的理解——生命觀念的內(nèi)涵和意義趙占良《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱新課標(biāo)）同實(shí)驗(yàn)版課標(biāo)相比，最突出的變化就是凝煉了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，并以此作為貫穿整個課程設(shè)計的主線，從課程目標(biāo)到課程內(nèi)容再到課程的實(shí)施和評價，都以發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨。理解生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是實(shí)施新課標(biāo)的關(guān)鍵，而理解生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，不能僅靠閱讀新課標(biāo)內(nèi)容去望文生義，而必須建立在深入理解生物學(xué)學(xué)科本質(zhì)的基礎(chǔ)上。新課標(biāo)中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任，其中生命觀念無疑是最具生物學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的一點(diǎn)。新課標(biāo)指出：“生命觀念是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實(shí)證后的觀點(diǎn)，能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件或現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。”［1］通過這段話可以看出，“生命觀念”不是具體的知識，更不是具體的生物學(xué)事實(shí)，而是指認(rèn)識主體在了解事實(shí)的基礎(chǔ)上形成概念后，再進(jìn)一步提煉和升華，內(nèi)化在頭腦中的意識、觀念和思想方法，關(guān)乎如何看待生命世界的態(tài)度和價值取向。在分析和解決與生物學(xué)相關(guān)的問題時，科學(xué)的生命觀念雖不能提供現(xiàn)成的答案，但會指明分析問題的思路和方向。生命觀念具體包括哪些內(nèi)容呢？新課標(biāo)列出了幾個重要的生命觀念：“如結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀等?！保?］新課標(biāo)在這里使用了“如”和“等”二字，“如”就是舉例子，“等”說明還有其他生命觀念。當(dāng)然，只舉出這4個例子，說明課標(biāo)修訂組認(rèn)為這4個方面的生命觀念是最重要的。1結(jié)構(gòu)與功能觀關(guān)于結(jié)構(gòu)與功能觀，常見的理解是：“一定的結(jié)構(gòu)必然有與之相對應(yīng)的功能存在，且任何功能都需要一定的結(jié)構(gòu)來完成”［2］“結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，即有什么樣的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地就會有什么樣的功能；另一方面，功能的實(shí)現(xiàn)依賴于特定的結(jié)構(gòu)”［3］。結(jié)合生物學(xué)的學(xué)科本質(zhì)來看，這些說法大體正確，但不能絕對化。例如,生物體的有些結(jié)構(gòu)，只是進(jìn)化過程的副產(chǎn)品，無害無益。由于沒有選擇壓力，這些結(jié)構(gòu)在進(jìn)化中就沒有被淘汰，如男性的乳頭。生物學(xué)很多思想觀念的表述是柔性的，不是剛性的。在生物學(xué)中，“結(jié)構(gòu)決定功能”這一提法就稍顯絕對。結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，但二者并非總是單向的誰決定誰的關(guān)系，功能的發(fā)揮過程對結(jié)構(gòu)有反作用。例如，嬰幼兒大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，有賴于他的視覺和聽覺。如果整天將其關(guān)在黑屋子里邊不見人，他的大腦發(fā)育一定不好。他見到聽到的東西越多，對他的大腦發(fā)育越有好處，大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)就越好。這說明，并非人一生下來就具有一個成熟的大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)決定了大腦的分析和思考能力，而是靠不斷地使用大腦，不斷地聽、看、接觸新奇的環(huán)境，來塑造大腦的結(jié)構(gòu)，使思維功能越來越發(fā)達(dá)。此外，在結(jié)構(gòu)不變的情況下，執(zhí)行功能的情況也可能發(fā)生變化。例如，人在熟睡的時候身體結(jié)構(gòu)沒有變化，但是走路這一功能就不能實(shí)現(xiàn)（除非夢游）。再如，先天性聾啞患者的發(fā)聲器官很可能是正常的，但是由于聽覺器官出現(xiàn)了功能障礙，導(dǎo)致不能說話。因此，當(dāng)一個人不能說話的時候，不一定是他說話的器官出了問題，而有可能是別的器官出了問題。我們不能把某個機(jī)體功能與某個器官結(jié)構(gòu)簡單而絕對地一一對應(yīng)起來，那樣就有些機(jī)械了，就不是生物學(xué)的思維了。因此，新課標(biāo)沒有用“結(jié)構(gòu)決定功能”這一說法，而是用“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”［1］或“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”［1］?！敖Y(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”無疑是生物學(xué)中結(jié)構(gòu)與功能觀的一種正確表述，但如果將結(jié)構(gòu)與功能觀等同于這句話，就過于簡單化了。這句話不足以表達(dá)結(jié)構(gòu)與功能觀的豐富內(nèi)涵，也無需通過許多教學(xué)內(nèi)容來建構(gòu)。這句話說的是結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，但結(jié)構(gòu)與功能觀不僅僅是對結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的認(rèn)識，還包括其他方面的內(nèi)涵。首先是結(jié)構(gòu)觀，其次是功能觀，最后才是結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系觀。關(guān)于結(jié)構(gòu)觀，大致包括以下基本認(rèn)識。（1）生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是以物質(zhì)作為基礎(chǔ)的（這說明結(jié)構(gòu)觀與物質(zhì)觀相聯(lián)系）。（2）生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是有層次的，如個體具有器官、組織、細(xì)胞等結(jié)構(gòu)層次；生物圈具有生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個體等結(jié)構(gòu)層次。（3）生命系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間是有聯(lián)系的，如細(xì)胞內(nèi)各種膜結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系形成生物膜系統(tǒng)；生產(chǎn)者和各級消費(fèi)者靠食物聯(lián)系構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。（4）生命系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)大多是動態(tài)的、活的、變化的，如染色體和染色質(zhì)是同一物質(zhì)在不同時期的存在狀態(tài)，它們在細(xì)胞周期的不同階段不僅有形態(tài)的改變，還能在相關(guān)結(jié)構(gòu)的協(xié)助下在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動。生命的結(jié)構(gòu)觀具有生物學(xué)的特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)觀用在物理、化學(xué)等學(xué)科，有的適用，有的不一定適用。關(guān)于功能觀，首先要認(rèn)識到功能與性質(zhì)是不同的概念?；瘜W(xué)講物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)是物質(zhì)本身的特性；生物學(xué)講結(jié)構(gòu)具有功能（即有什么用），功能是作為部分的結(jié)構(gòu)對整體的貢獻(xiàn)，這是結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的實(shí)質(zhì)。例如，葉綠體的功能，就要看葉綠體對細(xì)胞有什么貢獻(xiàn)。離開了整體，局部結(jié)構(gòu)的功能就無從談起。因此，認(rèn)識某層次結(jié)構(gòu)的功能，不能離開它上一層次的整體。例如，認(rèn)識細(xì)胞器的功能就不能離開細(xì)胞；認(rèn)識器官的功能，就不能離開生物體。另外，生命體最基本的特征是自我更新和自我復(fù)制（即代謝和繁殖），所以對生命體各層次結(jié)構(gòu)的功能，大都應(yīng)當(dāng)圍繞這兩個基本特征去理解。生命系統(tǒng)的維持還依靠3個流：物質(zhì)流、能量流和信息流。所以對生命系統(tǒng)各層次結(jié)構(gòu)的功能，也可以從這3個維度去分析。這樣，結(jié)構(gòu)與功能觀就為我們分析生物學(xué)現(xiàn)象和問題，提供了思想方法上的指導(dǎo)。在上述結(jié)構(gòu)觀和功能觀的基礎(chǔ)上，才能深入理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。(1)如前所述，在生物學(xué)中，對結(jié)構(gòu)與功能觀不能機(jī)械、線性地去認(rèn)識。(2)不能孤立地去看一個結(jié)構(gòu)和它的功能，一個結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)需要其他結(jié)構(gòu)的配合。例如，哺乳動物的呼吸系統(tǒng)需要循環(huán)系統(tǒng)的配合；甲狀腺分泌激素的功能受到下丘腦和垂體的控制，等等。(3)功能的實(shí)現(xiàn)需要外部條件。有的教師在總結(jié)結(jié)構(gòu)與功能觀的時候，往往忽略了這一點(diǎn)。例如，光合作用是葉綠體的功能，在黑暗中雖然結(jié)構(gòu)沒發(fā)生變化，卻無法進(jìn)行光合作用，因?yàn)楣庹帐沁M(jìn)行光合作用的必要條件。(4)發(fā)揮功能的過程可能對結(jié)構(gòu)有反作用。如肌肉的功能是運(yùn)動，而運(yùn)動又可以使肌肉發(fā)達(dá)，兩者相輔相成?？傊嵝缘?、非線性的、相互聯(lián)系的、動態(tài)變化的、作用與反作用的結(jié)構(gòu)與功能觀，才是生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能觀。建立這樣的生命觀念，對培育學(xué)生的辯證思維和辯證唯物主義世界觀有不可替代的價值，這鮮明地體現(xiàn)了生物學(xué)科課程的育人價值。2進(jìn)化與適應(yīng)觀生物是怎么來的生物是怎樣進(jìn)化的進(jìn)化的結(jié)果是怎樣的對這些問題的基本看法就是進(jìn)化觀。這些基本看法可以概括為以下幾點(diǎn)：生物是不斷進(jìn)化的，現(xiàn)在的生物都是進(jìn)化來的，現(xiàn)存的所有生物之間都有親緣關(guān)系，它們有著共同的祖先；進(jìn)化的過程大體是從簡單到復(fù)雜，從低等到高等，從水生到陸生；進(jìn)化的機(jī)制主要解釋為現(xiàn)代生物進(jìn)化理論，包括以自然選擇學(xué)說為核心的物種形成理論以及協(xié)同進(jìn)化理論；進(jìn)化的結(jié)果表現(xiàn)為分子的進(jìn)化、物種的進(jìn)化及生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化；進(jìn)化的方向是多元的，進(jìn)化的結(jié)果是不完美的，進(jìn)化產(chǎn)生的新物種不一定對環(huán)境的適應(yīng)能力更強(qiáng)，而是占領(lǐng)更多的生態(tài)位，更加充分地利用地球上的資源和空間等等。適應(yīng)的含義包括結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物與環(huán)境相適應(yīng)兩個方面。適應(yīng)既有普遍性（生物區(qū)別于非生物的特征之一），也有相對性。適應(yīng)的方式具有多樣性。適應(yīng)就是生物的遺傳變異與環(huán)境相互作用的結(jié)果，也就是自然選擇的結(jié)果。上述內(nèi)容與其說是進(jìn)化與適應(yīng)觀的基本內(nèi)容，不如說是形成進(jìn)化與適應(yīng)觀所基于的大概念。有了這樣的大概念，再上升到意識、態(tài)度和思想方法層面，才能形成看待生命世界的進(jìn)化觀（個人認(rèn)為進(jìn)化與適應(yīng)觀可以統(tǒng)稱為進(jìn)化觀，適應(yīng)是進(jìn)化論的核心概念之一）。例如，認(rèn)同人類不是神創(chuàng)造的，而是大自然演化的產(chǎn)物，同其他生物一樣是自然界的一員，而不是凌駕于其他物種之上的主宰；認(rèn)同每個生物身上都凝聚著數(shù)十億年的進(jìn)化史，生命來之不易，包括人類的生命在內(nèi)，都是億萬年生物的遺傳基因與環(huán)境相互作用的產(chǎn)物，因此應(yīng)當(dāng)珍愛生命、敬畏生命；認(rèn)識到自然界的各種生物和生態(tài)系統(tǒng)是協(xié)同進(jìn)化的，它們是作為一個有機(jī)整體不斷發(fā)展的，進(jìn)而認(rèn)同人類應(yīng)當(dāng)尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，與大自然和諧共生；在面對奇妙的生命現(xiàn)象尋求解釋時，如“為什么所有的生物都共用一套遺傳密碼系統(tǒng)”“細(xì)胞內(nèi)葉綠體和線粒體是如何起源的”，都可以從進(jìn)化的視角去分析（體現(xiàn)進(jìn)化觀的方法論價值）。3穩(wěn)態(tài)與平衡觀之所以把穩(wěn)態(tài)與平衡觀列為生命觀念之一，是因?yàn)榉€(wěn)態(tài)和平衡是從細(xì)胞到生物圈所有層次生命系統(tǒng)普遍存在的特性。在新課標(biāo)和實(shí)驗(yàn)版課標(biāo)中都有這樣一段話：“所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)?！保?］這段話值得細(xì)細(xì)品味，它是貫穿新課標(biāo)“穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)”和“生物與環(huán)境”模塊的一條主線。穩(wěn)態(tài)的概念包括以下幾個要點(diǎn)。（1）穩(wěn)態(tài)是指什么穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)維持自身相對穩(wěn)定狀態(tài)的特性和能力。對于這一點(diǎn)很多教師是有誤解的，認(rèn)為穩(wěn)態(tài)是一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)。其實(shí)不論在生理學(xué)還是在生態(tài)學(xué)中，穩(wěn)態(tài)都是指生命系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的一種能力和特性。（2）穩(wěn)態(tài)有什么意義人教版《生物?必修3?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中寫道：“穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的特征，也是機(jī)體生活的條件”。生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的意義就是使系統(tǒng)的組分擁有一個相對穩(wěn)定適宜的環(huán)境，如人體的穩(wěn)態(tài)可使機(jī)體細(xì)胞擁有穩(wěn)定、有序、適宜的環(huán)境。如果人體內(nèi)環(huán)境的溫度、pH、滲透壓等過高或過低，或者病原體在體內(nèi)大量繁殖，都會危及細(xì)胞的生命活動。（3）穩(wěn)態(tài)如何實(shí)現(xiàn)？穩(wěn)態(tài)通過自我調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)（自穩(wěn)）。在不同類型的生物、不同層次的生命系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)機(jī)制多種多樣。例如，人體的穩(wěn)態(tài)通過神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)；生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)通過種群數(shù)量的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。（4）穩(wěn)態(tài)作為生命系統(tǒng)的顯著特征，說明生命系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)不會被動地隨環(huán)境的變化而同樣程度地改變，這體現(xiàn)了生命的自主性。

生命系統(tǒng)內(nèi)部存在著各種因素和過程的平衡，這種平衡是動態(tài)的。例如，同化作用和異化作用的平衡、營養(yǎng)平衡（血糖平衡、水鹽平衡等）、生態(tài)平衡（生產(chǎn)者和消費(fèi)者數(shù)量的平衡等）。生物體內(nèi)部各種過程的平衡受信息的調(diào)控（遺傳信息、激素、神經(jīng)沖動、細(xì)胞因子等），生態(tài)平衡也離不開生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部信息的調(diào)控。這又與生命的信息觀相聯(lián)系。在理解穩(wěn)態(tài)和平衡概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生可通過進(jìn)一步抽象概括、提煉升華，使之內(nèi)化為看待事物和分析問題的視角、思路甚至是態(tài)度傾向，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。例如，認(rèn)識到人體的穩(wěn)態(tài)“讓所有細(xì)胞共享，靠所有細(xì)胞共建”［4］，就會認(rèn)同共建共享的理念，甚至可以將其遷移至分析人類社會的發(fā)展，認(rèn)同和諧穩(wěn)定的重要意義，認(rèn)同人類命運(yùn)共同體的理念。認(rèn)識到生命系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，就會轉(zhuǎn)化為做相關(guān)決策時把握分寸、尊重客觀規(guī)律的意識。生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡是相互聯(lián)系的。二者都通過系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，而且是互為條件、互為因果的關(guān)系。這或許是新課標(biāo)將二者并列為一條生命觀念的原因。4物質(zhì)與能量觀關(guān)于生命的物質(zhì)觀，首先是認(rèn)同生命的物質(zhì)性。生命本身沒有什么神秘的非物質(zhì)的力量來支配。前文所述的一切生命特征，都有其物質(zhì)基礎(chǔ)。生命本質(zhì)上是物質(zhì)的，這是辯證唯物主義自然觀的基礎(chǔ)。如何理解物質(zhì)性？從元素層面看，沒有特殊的生命元素，組成生命體的元素自然界中都有，它們都來自于無機(jī)自然界。但是，組成生命體的物質(zhì)又有特殊性，生命體有選擇地從外界吸收有用的物質(zhì)，且生物大分子（如蛋白質(zhì)、核酸、多糖）是生命體獨(dú)有的。因此，生命體在物質(zhì)上跟無機(jī)自然界既有聯(lián)系，又有其獨(dú)特性。例如，DNA、蛋白質(zhì)和多糖等都是生物體內(nèi)才有的有機(jī)物，這些有機(jī)物的分工很明確。DNA是指揮者，蛋白質(zhì)是執(zhí)行者，這個過程需要糖類氧化分解提供能量。生命的物質(zhì)性，還體現(xiàn)在物質(zhì)的運(yùn)動變化是一切生命活動的基礎(chǔ)。生命體內(nèi)部的物質(zhì)并不是隨機(jī)堆放在細(xì)胞中就能完成生命活動的，而是有序地組織起來形成結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)是物質(zhì)的有序組織形式，這就是物質(zhì)觀和結(jié)構(gòu)觀的聯(lián)系。生命體的各種結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的物質(zhì)基礎(chǔ)，這也是物質(zhì)觀的內(nèi)容。生命的能量觀需要建立在以下重要概念的基礎(chǔ)上。（1）生命過程需要能量驅(qū)動，生命系統(tǒng)都是耗散結(jié)構(gòu)，需要引入能量來維持有序性。（2）生命系統(tǒng)的各個層次都有能量的流動和轉(zhuǎn)換。（3）能量以物質(zhì)為載體。細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有放能反應(yīng)和吸能反應(yīng)，二者總是偶聯(lián)的（通過ATP的合成和分解）。（4）光能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量來源的最終源頭，但是對大多數(shù)生命體來說，光能并不能直接利用，而是要通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為化學(xué)能才能被利用（即使在綠色植物體內(nèi)，也有許多細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用）。（5）生命系統(tǒng)的能量流動同樣遵循能量守恒定律。這些概念經(jīng)過進(jìn)一步提煉，就可以升華為生命的能量觀。生命的物質(zhì)和能量觀與生命的系統(tǒng)觀、生態(tài)觀有內(nèi)在聯(lián)系。生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，時刻進(jìn)行著物質(zhì)和能量的輸入輸出。生物之間相互依存、相互競爭，乃至捕食與被捕食，主要也是為了獲得生存、繁殖所需要的物質(zhì)和能量。換言之，生物之間的關(guān)系大抵都是圍繞獲取生存所需要的物質(zhì)和能量來建立的。歸根結(jié)底，上升到生命的物質(zhì)和能量觀層面，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識到生命體是物質(zhì)的特殊存在形式，它的存在和發(fā)展都需要能量來驅(qū)動（非生命形態(tài)的物質(zhì)不需要靠外界輸入能量來維系），而能量的傳遞和利用又需要以物質(zhì)為載體。除此之外，沒有什么神秘的、不可知的力量支配生命，這對于樹立辯證唯物主義世界觀是十分重要的。有了這樣的生命觀念，面對神秘主義的歪理邪說（如通過一定方式讓人體吸收宇宙中的能量），自然就不會盲目信從了。綜上所述，新課標(biāo)中明確列出的結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質(zhì)與能量觀是重要的生命觀念，它們是相互聯(lián)系的。5其他生命觀念生命觀念除上述內(nèi)容外，還包括其他觀念，如生命的信息觀［5］。生命本質(zhì)上既是物質(zhì)的，也是信息的。生命系統(tǒng)都是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。生命體的組成以物質(zhì)為基礎(chǔ)，生命活動靠能量來驅(qū)動，同時也靠信息來控制和調(diào)節(jié)。包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)，有性生殖的生物從親代那里承接的主要是遺傳信息（小小的受精卵里沒有多少物質(zhì)和能量，但是有一整套控制個體發(fā)育的遺傳信息）；人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、免疫調(diào)節(jié)都離不開信息