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如何理解高中生物学的核心素养之一生命观念

2019-03-11张新海

学校教育研究 2019年6期
关键词:稳态观念能量

张新海

2017版普通高中课程标准已经颁布,新的教材也即将投入使用。在新的课程标准中,对每一学科都确定了以学科素养为核心的基本理念。生物学科的基本理念概括为四句话:学科素养为核心、课程内容少而精、教学过程重实践、学生评价促发展。

?新课标?指出:“生物学核心素养是学生后天习得的终身受益成果,是公民基本素养的重要组成之一,是学生在解决真实情境中的生物学问题时所表现出来的必备品格和关键能力。”

学生在学校通过各门学科的学习,不仅获得知识,还要掌握一定的能力。每一门学科的核心素养各不相同。生物学核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等。

?新课标?指出:“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象,是经过实证后的想法或观点,是能够理解或解释相关事件和现象的品格和能力。学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念,如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等。能够用生命观念认识生物的多样性和统一性,形成科学的自然观和世界观,指导探究生命活动规律,解决实际问题。

生命现象无处不在,生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命历程。但是能关注生命现象并能理清各种生命现象的相互关系,则需要对相关的概念、原理有一定的理解,从而在此基础上提出自己的见解或观点,形成生命观念。

一、结构与功能观

即生物体的结构与功能是相适应的,有什么样的结构,则应体现相应的功能;反过来,某项功能的体现,则必有其特定的结构。结构决定功能,这是自然界普遍存在的规律,生命系统也不例外。在生命系统中无处不存在结构与功能相适应的现象。地球上最早的生命形式是单细胞,结构简单,所以生命活动也简单。在宏观上,以哺乳动物为例,水中生活的哺乳动物都有适于水中生活的形态结构:流线型的体型,肺发达,储气量大,四肢退化似鱼的鳍及尾,以利于水中游动等;善于攀爬的哺乳动物往往具备修长的四肢,尖利的爪,因而有强劲的抓握能力,身体灵活等。热带雨林生物种类繁多,营养结构复杂,其自我调节能力强大,所以相对稳定;而北极冰原由于生物种类稀少,结构简单,自我调节能力则相对较弱。在微观上,类似的例子也很多,例如,叶绿体内有大量的由生物膜构成的类囊体,线粒体内膜向内折叠,二者都增大了膜的面积,从而有利于光合作用和呼吸作用的进行。其他的如心脏的输送功能、肺的换气功能、内分泌腺的调节功能等等。

另一方面,在科学研究中,依据结构与功能相适应的原理,也可以通过体现出的功能来推测其可能应有的结构,并通过实验加以验证。如生物膜流动镶嵌模型的建立过程,淋漓尽致地体现了这一观念。

结构与功能相适应,是生物适应环境的体现,也是长期进化形成的,因此,进化与适应观便成为了又一个生物学核心素养。

二、进化与适应观

生命不是突然出现的,而是在长期的地质历史进程中由非生命物质逐渐演化而来的。生命的演化过程是由简单到复杂,由低等到高等。生老病死,无处不在,个体虽然消失了,而种群仍在继续延续。在生命进化的过程中,不断有物种消失,同时有更多的新物种不断出现。在生物进化的过程中,凡是消失的物种则必定是不适应环境的,而保留下来的物种必定能较好的适应其生存的环境。这就是适者生存,不适者被淘汰,也就是达尔文的自然选择理论,而在达尔文理论的基础上,又形成了以自然选择为核心的现代生物进化理论。在自然选择过程中,生物不断进化,适应环境,从而形成了现在生物多样性及适应的普遍性。

三、稳态与平衡观

生命系统既是一個相对稳定的系统,又是一个变化的系统。生命是变化的,有其内在的规律,在变化中求稳定,在稳定中去更新,从而达成相对的平衡。稳定不是绝对的稳定,平衡也不是绝对的平衡,稳中有变,变中求衡,因此生命系统通过系统内的自我调节,实现稳态与平衡。

稳态既包括生物体内部环境的稳态,也包括生物与生物之间以及生物与环境之间的稳态。内环境的稳态是机体进行生命活动的基本条件,通过生命活动的调节,维持内环境的稳态并与外界环境相适应,完成生长、发育和繁殖等生命活动。植物通过激素的作用,对其生命活动进行调节,以适应环境。生态系统中的不同种生物之间通过捕食,竞争、寄生以及共生等关系,彼此之间维持动态平衡。人类既有社会属性,又有自然属性,人类也是自然的一部分。如果只知索取,不知保护,只图眼前,不顾长远,终究会打破平衡,破坏环境,威胁生物的多样性,并危及人类自身的生存和发展。追求自然、经济、社会的持久而协调的发展,走可持续发展的道理,更是稳态与平衡观的体现。

四、物质与能量观

从哲学的观点来说,世界是由物质构成的,而物质又是运动的。物质的运动需要动力,也即需要能量。无论是宏观上,还是微观上,任何一个系统都是由物质构成的,其运转和维持都离不开能量。生命现象也是如此,生命具有物质性,也具有运动性,生物体的复杂结构和生命活动的奥秘,归根到底都是物质的存在形式和运动的变化,离开了能量就没有了生命,能量给了生命以支持。细胞作为基本的生命系统,只有不断地获取并利用能量,才能进行正常的生命活动,而细胞的能量获取和利用需要经历复杂的物质变化。物质是能量的载体,物质的合成与分解总是伴随着能量的吸收与释放。一个生命个体是物质组成的生命系统,也是一个运动的系统,要不断地摄入物质,获取能量;一个群落,一个生态系统乃至地球上最大的生态系统——生物圈,其物质的运转都离不开能量,而能量的最终来源则是取之不尽,用之不竭的太阳能。

对于生命观念的正确分析和充分的理解,有助于我们在教学过程中把握方向,控制范围,转化我们的教学观念和行为,从关注知识点的落实转向核心素养的达成,即让知识成为素养,让知识变成工具,让知识变成智慧。

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