人教版高中生物新教材教學(xué)資源-高中生物核心素養(yǎng)怎么教

高中生物核心素養(yǎng)怎么教?

生命觀念和科學(xué)思維是《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中生物學(xué)學(xué)科的兩個(gè)方面的核心

素養(yǎng)。

本文基于生物學(xué)的學(xué)科本質(zhì)，著重從結(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

4個(gè)方面，闡釋了生命觀念的內(nèi)涵和意義。此外，還通過論述科學(xué)思維的內(nèi)涵及其與其他思維的關(guān)系，

提出教師應(yīng)怎樣根據(jù)科學(xué)思維的內(nèi)涵和特點(diǎn)加強(qiáng)科學(xué)思維教學(xué)。

生命觀念的內(nèi)涵和意義

《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(gè)課程設(shè)計(jì)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(jià)，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(huì)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?！?/p>

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(jià)值取向。在分析和解決與生物學(xué)相關(guān)的問題時(shí).，科學(xué)的生命觀念雖不能提

供現(xiàn)成的答案，但會(huì)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(gè)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?！毙抡n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(gè)例子，說明課標(biāo)修訂組認(rèn)為這4個(gè)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”“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(huì)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)”。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(gè)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(shí)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(gè)人不能說話的時(shí)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(gè)機(jī)體功能與某個(gè)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”或“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”。

“結(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(gè)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(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)。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(gè)基本特征去理解。生命系統(tǒng)的維持還依靠3個(gè)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(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)和它的功能，一個(gè)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(dòng)

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(shí)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(dòng)，而運(yùn)動(dòng)又可以使肌肉發(fā)達(dá)，兩者相

輔相成。

總之，柔性的、非線性的、相互聯(lián)系的、動(dòng)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(jià)

值，這鮮明地體現(xiàn)了生物學(xué)科課程的育人價(jià)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，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(jià)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)?！边@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(gè)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(gè)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(huì)危及細(xì)胞的生命活動(dòng)。

（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(huì)被動(dòng)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(dòng)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(dòng)、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”，就會(huì)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(huì)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(huì)轉(zhuǎn)化

為做相關(guān)決策時(shí)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(gè)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(dòng)變化是一切生命活動(dòng)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(dòng)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(dòng)，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(gè)層次都有能量的流動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)（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(huì)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。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(dòng)靠能量來驅(qū)動(dòng)，同時(shí)

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(gè)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)都離不開信息的傳遞。現(xiàn)代生物科技靠掌握的基因序列數(shù)據(jù)（即遺傳信息、），就可以人工

合成基因，甚至可以人工合成生命。從物種繁衍的角度看，死亡的是個(gè)體，代代相傳的是遺傳信息。

換言之，生物個(gè)體都是生命長河中遺傳信息的臨時(shí)載體。引申之，對人類之外的生物來說，個(gè)體存

在的意義就是當(dāng)好遺傳信息的傳遞者。推而廣之，從人類文明發(fā)展的角度看，從偉大人物到普羅大眾，

都會(huì)隨著生命的結(jié)束“還原”為無機(jī)物，但他們所繼承和創(chuàng)造的文明的信息會(huì)綿延不絕，這似可理解為

生命的信息觀對人生的啟迪。

生物學(xué)課程的思想觀念、教育價(jià)值，并不僅限于生命觀念，還包括科學(xué)本質(zhì)觀、科學(xué)價(jià)值觀以及世

界觀、人生觀等。新課標(biāo)指出，高中生物學(xué)課程要“展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，反映自然科學(xué)的本質(zhì)”，

這就是要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)形成科學(xué)本質(zhì)觀。實(shí)際上，新課標(biāo)在“教學(xué)建議”中有一大段是闡述

科學(xué)本質(zhì)觀的，應(yīng)當(dāng)引起生物學(xué)教育工作者的重視。

科學(xué)思維及其教學(xué)

高中生物學(xué)課程是自然科學(xué)課程，將科學(xué)思維列入生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，凸顯了本課程的科學(xué)屬性

和育人價(jià)值，也昭示了科學(xué)思維的培養(yǎng)是本課程的核心任務(wù)之一。為了培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，首先要弄

清楚什么是科學(xué)思維。

1科學(xué)思維的內(nèi)涵

《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)”）指出：“科學(xué)思維是指尊重事

實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能

力?！睆倪@個(gè)定義可以看出，科學(xué)思維首先是指一種思維習(xí)慣。

這種思維習(xí)慣具有什么特點(diǎn)呢？

從思維的取向即態(tài)度和意識層面說，要尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度。尊重事實(shí)和

證據(jù)概括地說就是重實(shí)證，這是科學(xué)思維的顯著特點(diǎn)。這里所說的事實(shí)，是指運(yùn)用科學(xué)手段搜集、用科

學(xué)話語表達(dá)出的科學(xué)事實(shí)。我們看到太陽東升西落，這只是我們主觀上的感覺，并不是科學(xué)事實(shí)。有人

質(zhì)疑將“事實(shí)和證據(jù)”并列的說法，理由是事實(shí)就是證據(jù)，“事實(shí)和證據(jù)”是同義重復(fù)。

其實(shí)，新課標(biāo)將事實(shí)和證據(jù)并列是有道理的。所謂證據(jù)，是指可以用來作出判斷的事實(shí)依據(jù)，它建

立在事實(shí)的基礎(chǔ)上，但與事實(shí)之間不能完全畫等號。事實(shí)林林總總，只有與論題直接相關(guān)的事實(shí)才能作

為證據(jù)。例如，某種激素能促進(jìn)植物果實(shí)發(fā)育的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果只能作為這種激素能促進(jìn)植物發(fā)育的證據(jù)，

不能作為它促進(jìn)人體發(fā)育的證據(jù)，因此，所謂吃了激素催熟的水果就會(huì)影響兒童發(fā)育的說法，就是在證

據(jù)的認(rèn)定上出了偏差。

嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，不僅自然科學(xué)需要，人文和社會(huì)科學(xué)也需要。但在自然科學(xué)領(lǐng)域，嚴(yán)謹(jǐn)和

務(wù)實(shí)有特定的含義：嚴(yán)謹(jǐn)主要是指獲取證據(jù)的方法和從證據(jù)到結(jié)論的思維是嚴(yán)密的、周全的、無漏洞的；

務(wù)實(shí)主要是指使人的認(rèn)知符合客觀事物的真實(shí)情況。

怎樣才能做到嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)呢？

新課標(biāo)提出要“運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題”，這就涉及什么是科學(xué)的思維方法

問題。而關(guān)于這一問題，新課標(biāo)在定義科學(xué)思維之后，緊接著似乎就給出了答案：“學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過

程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批

判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題?！睆纳舷挛膩砜矗?/p>

這里所說的“歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法”，應(yīng)該就是前

文所說的“科學(xué)的思維方法”。

我們知道，歸納和演繹都是常規(guī)的邏輯思維，不僅科學(xué)研究離不開它，其他方面的研究和日常生活

也離不開它。批判性思維和創(chuàng)造性思維同樣有著廣闊的應(yīng)用范圍，它們與歸納、演繹等常規(guī)邏輯思維顯

然也不在一個(gè)層面。

那么，究竟該怎樣理解科學(xué)思維的方法呢？

我們不妨將《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》關(guān)于科學(xué)思維的表述作為參照：“科學(xué)思維是

從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及其相互關(guān)系的認(rèn)識方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)物理模

型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用；是基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理

對不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見解的能力與品格。”

這段話強(qiáng)調(diào)了科學(xué)思維內(nèi)涵的幾個(gè)要點(diǎn)：科學(xué)思維是一種認(rèn)識方式，其目標(biāo)是認(rèn)識客觀事物的本質(zhì)

屬性、內(nèi)在規(guī)律及其相互關(guān)系；為了達(dá)到這樣的認(rèn)識目標(biāo)，要在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)（證據(jù)）的基礎(chǔ)上運(yùn)用抽象概

括、分析綜合、推理論證等方法；科學(xué)思維既是一種能力，也是一種品格（與生物學(xué)新課標(biāo)所說的“思

維習(xí)慣”很接近），這種能力和品格具有質(zhì)疑、批判和創(chuàng)新的取向和特質(zhì)。

與生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)不同的是，物理課程標(biāo)準(zhǔn)未將批判性思維和創(chuàng)造性思維列為科學(xué)思維的方法，對

此筆者是贊同的?！昂虾踹壿嫷厮季S、辨別自己和他人思維中的謬誤是批判性思維的核心”，可見批判

性思維主要是指運(yùn)用邏輯思維去辨別自己和他人思維中的謬誤，主要強(qiáng)調(diào)的是對既有思維過程進(jìn)行的批

判性、審辨性思考，其具體方法仍然主要是邏輯思維。

創(chuàng)造性思維是指在邏輯思維的基礎(chǔ)上，通過想象、聯(lián)想、直覺思維、靈感思維等，創(chuàng)造出新觀點(diǎn)、

新理論、新方法等，可是說是心智的自由構(gòu)建活動(dòng)，雖然也能總結(jié)出若干具體方法，但沒有哪位科學(xué)家

和發(fā)明家是按照書本上總結(jié)出的創(chuàng)造性思維方法去思考和創(chuàng)造的，因此似可不必將其列入科學(xué)思維的方

法之中。

綜合上述兩個(gè)學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合邏輯學(xué)、思維科學(xué)、科學(xué)方法論等文獻(xiàn)，可以對科學(xué)思維的內(nèi)

涵作如下概括：科學(xué)思維是基于事實(shí)證據(jù)、運(yùn)用科學(xué)概念、通過科學(xué)推理和論證對客觀事物的本質(zhì)、規(guī)

律及其相互關(guān)系作出判斷和解釋、對客觀事物的發(fā)展變化作出預(yù)測的認(rèn)識方式?？茖W(xué)思維是一種重視實(shí)

證和邏輯的求真務(wù)實(shí)的思維習(xí)慣和能力；既是常規(guī)邏輯思維在科學(xué)領(lǐng)域的具體運(yùn)用，又需要批判審視、

質(zhì)疑包容的思維取向和心理品格，還要靠想象、聯(lián)想、直覺和靈感等非邏輯思維提出創(chuàng)造性見解。在它

所運(yùn)用的邏輯思維中，概念、判斷、推理和論證都是思維的形式。

不同形式的思維都有一定的思維方法：概念（包括模型）的形成主要靠抽象和概括的方法；判斷有

時(shí)靠感覺和知覺就可直接作出，有時(shí)要在概念基礎(chǔ)上進(jìn)行推理才能完成；推理的方法主要是歸納和演繹

（在邏輯學(xué)上也將類比、比較、分類、分析和綜合納入歸納的范疇）；僅靠推理只能使得出的判斷合邏

輯，不能保證它符合客觀實(shí)際，驗(yàn)證判斷的真實(shí)性靠論證，論證由論題、論據(jù)和論證方式組成，論證方

式同樣離不開歸納和演繹的推理方法。

科學(xué)思維作為一種思維習(xí)慣，對科學(xué)專業(yè)工作者來說，主要是指在面對科學(xué)問題時(shí)，首先運(yùn)用已有

的知識和經(jīng)驗(yàn)，通過創(chuàng)造性思維提出猜想或假說，再尋找證據(jù)檢驗(yàn)猜想或假說是否成立，而設(shè)計(jì)尋找證

據(jù)的方案、對證據(jù)的分析和解釋都要靠邏輯思維；還包括在面對一種科學(xué)的觀點(diǎn)或結(jié)論時(shí)，運(yùn)用批判性

思維進(jìn)行思考和追問：這種觀點(diǎn)或結(jié)論是否有證據(jù)的支持？證據(jù)是否可靠和充分？從給出的證據(jù)到得出

的結(jié)論之間邏輯是否嚴(yán)謹(jǐn)？對證據(jù)是否可能有其他解釋？而對公眾包括絕大多數(shù)高中學(xué)生來說，他們的

目標(biāo)“不是要成為科學(xué)家，而是去了解科學(xué)研究的基礎(chǔ)，從而成為科學(xué)信息的明智消費(fèi)者”。而要成為

科學(xué)信息的明智消費(fèi)者，就需要培養(yǎng)批判質(zhì)疑、重視實(shí)證和邏輯的科學(xué)思維習(xí)慣。

2科學(xué)思維與理性思維的關(guān)系

在《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中，作為6大核心素養(yǎng)之一的“科學(xué)精神”有3個(gè)基本要點(diǎn)：理性思

維、批判質(zhì)疑和勇于探究。其中關(guān)于理性思維的解釋是“崇尚真知，能理解和掌握基本的科學(xué)原理和方

法；尊重事實(shí)和證據(jù)，有實(shí)證意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度；邏輯清晰，能運(yùn)用科學(xué)的思維方式認(rèn)識事物、解

決問題、指導(dǎo)行為等”?？梢钥闯?，同前文分析的科學(xué)思維的要義一樣，理性思維也是重視實(shí)證和邏輯

的思維。

那么，二者完全同義嗎？它們到底是什么關(guān)系呢？

其實(shí)，關(guān)于科學(xué)思維和理性思維的關(guān)系，劉大椿教授20多年前主編的《科學(xué)哲學(xué)通論》就作出了明

確的回答：“理性指的是合客觀性（區(qū)別于信仰）加上合邏輯性（區(qū)別于感性、情感等非理性）。”

合客觀就是要盡量排除人的主觀因素的影響（盡管完全排除是不可能的，觀察過程也是滲透著理論

的），使人的認(rèn)識合乎客觀事物的真實(shí)情況，而這是要通過“對證據(jù)的承諾”來實(shí)現(xiàn)的。觀察、實(shí)驗(yàn)、

調(diào)查都是獲得證據(jù)的途徑。

合邏輯是指人們在認(rèn)識過程中使用的思維方法在邏輯上是合理的和有效的，科學(xué)理論的辯護(hù)乃至發(fā)

現(xiàn)都離不開合乎邏輯的思維。

合客觀、合邏輯是科學(xué)的理性追求，這就意味著在科學(xué)研究中面對既有觀點(diǎn)或結(jié)論時(shí)，追問它是否

合客觀、合邏輯成為思維的必然取向或態(tài)度傾向。

因此，批判質(zhì)疑就成為理性思維主體的心理品質(zhì)，這或許是英文的“Criticalthinking"既可譯

為“批判性思維”“審辨式思維”，又可譯為“理性思維”的原因。美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的表述可謂

與此不謀而合：科學(xué)的“基本特點(diǎn)是以實(shí)證為判別尺度，以邏輯作論辯的武器，以懷疑作審視的出發(fā)點(diǎn)”。

由此可見，理性思維可以說是科學(xué)思維的核心，二者都是人類理性精神的體現(xiàn)。

實(shí)證加邏輯就構(gòu)成科學(xué)思維的所有方法論特征嗎？如果按照邏輯實(shí)證主義的理論，答案無疑是肯定

的。但是，正如劉大椿教授主編的《科學(xué)哲學(xué)通論》所言，“盡管科學(xué)在本質(zhì)上是理性的，但是應(yīng)當(dāng)承

認(rèn)，科學(xué)并不只是包含客觀性和邏輯性兩種因素，除了理性因素之外，還有大量的非理性因素存在著……

它同藝術(shù)等創(chuàng)造性活動(dòng)一樣，同樣需要有激情、意志、直覺和靈感，沒有這些非邏輯、非理性因素作為

理性的必要的補(bǔ)充，科學(xué)的創(chuàng)造與發(fā)展幾乎是不可能的”。

科學(xué)史上許多成功的實(shí)例說明，科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中提出猜想或假說環(huán)節(jié)往往要靠直覺、想象、靈感和

頓悟，而假說的檢驗(yàn)、結(jié)論的確證和辯護(hù)主要靠基于證據(jù)的邏輯思維。一言以蔽之，科學(xué)思維等于理性

思維加直覺、想象、靈感、頓悟等非理性因素。

厘清科學(xué)思維與理性思維的關(guān)系有什么意義呢？

既然科學(xué)思維的核心是理性思維，那么，科學(xué)思維教學(xué)的重點(diǎn)就應(yīng)該放在理性思維的培養(yǎng)上，即培

養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑、重證據(jù)、重邏輯的思維習(xí)慣和能力；既然科學(xué)思維還包括直覺、想象、靈感、頓悟等

非理性因素，那么教師在教學(xué)中也要重視通過大量的實(shí)操性的探究實(shí)踐活動(dòng)，潛移默化地提升學(xué)生的直

覺思維能力，還要在訓(xùn)練邏輯思維的同時(shí)，重視培養(yǎng)學(xué)生的想象力。

至于