例談高中生物教學(xué)中應(yīng)滲透的學(xué)科思想

印寶軍

【摘 要】在新一輪課程和高考改革中，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是重要理念之一。而構(gòu)建科學(xué)素養(yǎng)的一項(xiàng)重要任務(wù)，是認(rèn)清和應(yīng)用所學(xué)學(xué)科的思想。本文結(jié)合現(xiàn)行人教版高中生物教材的實(shí)例，談?wù)劯咧猩锝虒W(xué)中應(yīng)滲透的幾個(gè)重要學(xué)科思想。

【關(guān)鍵詞】高中生物;學(xué)科思想;滲透

學(xué)科體系的三個(gè)要素，即學(xué)科知識(shí)、學(xué)科能力、學(xué)科思想，其中學(xué)科思想是一個(gè)學(xué)科的靈魂。所謂生物學(xué)科思想是指人們?cè)趯?duì)自然界的各種生命現(xiàn)象研究和探索的過(guò)程中，逐步形成的運(yùn)用科學(xué)方法去解決問題的思維意識(shí)，是對(duì)生命規(guī)律、生物本質(zhì)和學(xué)科價(jià)值的基本認(rèn)識(shí)。在高中生物教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)把學(xué)科思想融入到日常的教育教學(xué)之中，通過(guò)潛移默化的滲透和喚醒，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決各種生物學(xué)問題，并在不斷實(shí)踐和體驗(yàn)中領(lǐng)悟生命的真諦和意義。

1.普遍聯(lián)系的思想

任何事物或現(xiàn)象都不是孤立存在的，事物之間和事物內(nèi)部各要素之間都存在著相互依賴、相互作用、相互影響的關(guān)系。例如，核糖體是合成蛋白質(zhì)的“機(jī)器”，能利用氨基酸進(jìn)行脫水縮合合成多肽鏈;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)能夠?qū)Χ嚯逆溸M(jìn)行一定的改造、修飾和加工，包括糖基化、羥基化、形成二硫鍵等;高爾基體對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工后的蛋白質(zhì)進(jìn)行再加工、分類與包裝，然后分門別類地運(yùn)送至細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。以上各種細(xì)胞器既相對(duì)獨(dú)立，各自具有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出相應(yīng)的生理功能，又在結(jié)構(gòu)和功能上相互聯(lián)系、相互配合，共同參與完成分泌蛋白的合成、加工和分泌過(guò)程。

再如，DNA分子通過(guò)基因的表達(dá)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)遺傳信息的傳遞，合成具有特定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)來(lái)表現(xiàn)生命;DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等重要生理過(guò)程，需要一些蛋白類酶的參與;DNA和蛋白質(zhì)一道參與構(gòu)成染色質(zhì)（體），以便于在細(xì)胞核中儲(chǔ)存和復(fù)制，同時(shí)有利于通過(guò)細(xì)胞分裂進(jìn)行遺傳物質(zhì)的分配。在各種生命活動(dòng)中，除了組成生物體的結(jié)構(gòu)和功能之間、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)之間存在密切聯(lián)系外，從微觀方面的各物質(zhì)分子之間到宏觀方面的生物與生物之間、生物與環(huán)境之間都存在著普遍的聯(lián)系。

2.生命活動(dòng)的對(duì)立統(tǒng)一的思想

在生物體內(nèi)，存在著許多生命活動(dòng)的過(guò)程，彼此間表現(xiàn)為既互相排斥，又互相依賴的關(guān)系。例如，植物通過(guò)光合作用固定太陽(yáng)能，把光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能，并釋放氧氣到大氣中;植物的細(xì)胞呼吸卻能利用氧氣參與反應(yīng)，將光合作用合成的有機(jī)物逐步分解，釋放和轉(zhuǎn)化其中的能量，為各種生命活動(dòng)供能。這兩個(gè)生理過(guò)程彼此對(duì)立，又相輔相成，實(shí)現(xiàn)生命體對(duì)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化和有效利用。

又如，遺傳是一切生物的基本屬性，它能保持生物基本生命形態(tài)和生理特征的相似性，有利于保持生物界的相對(duì)穩(wěn)定，而變異是指親子間、子代個(gè)體間以及同種生物之間的差異現(xiàn)象，它為生物的進(jìn)化提供了原始材料，也是產(chǎn)生生物多樣性的根本來(lái)源。兩者是同一事物的兩個(gè)方面，既相互對(duì)立，又相互作用、不可分割。在遺傳中可以發(fā)生變異，發(fā)生的變異可以遺傳;遺傳使物種得以延續(xù)，變異使物種不斷進(jìn)化，以適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的生存環(huán)境。

3.抽象問題具體化的思想

人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由具體到抽象，由感性到理性的過(guò)程。對(duì)于難以把握又存在復(fù)雜關(guān)系的問題，應(yīng)設(shè)法轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的具體問題去思考，這是一種策略化解決問題的思想和方法。對(duì)于解決生物學(xué)問題，在諸多抽象問題具體化的策略中，模型構(gòu)建是最具有代表性的方法，它通過(guò)建構(gòu)模型來(lái)揭示事物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和本質(zhì)特征，模型一般分為概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型等。

概念模型指利用文字、符號(hào)、圖形等組成流程圖的形式來(lái)反映概念間的意義聯(lián)系，便于理清生物概念間的獨(dú)立或從屬關(guān)系，使分散的概念系統(tǒng)化、直觀化和模式化。例如中心法則圖解、光合作用示意圖、血糖平衡調(diào)節(jié)的模型、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)的解釋模型等。物理模型是以實(shí)物或圖片的形式，把真實(shí)事物按比例放大或縮小，直觀表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特性，用以模擬客觀事物的形態(tài)、特征和功能。比如細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖、DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型、減數(shù)分裂圖解、食物鏈和食物網(wǎng)等。數(shù)學(xué)模型是用來(lái)定性或定量表述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。在生物學(xué)上，借以描述各個(gè)生物變量間的邏輯關(guān)聯(lián)性，形式包括計(jì)算公式、函數(shù)式和根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等。比如種群增長(zhǎng)的“J”型曲線和種群數(shù)量公式Nt=N0λt、酶活性受溫度或PH值影響的曲線、不同濃度生長(zhǎng)素對(duì)植物不同器官的作用曲線、組成人體細(xì)胞的化學(xué)元素餅狀圖等等。

4.具體問題具體分析的思想

具體問題具體分析的思想指在矛盾普遍性原理的指導(dǎo)下，具體分析矛盾的特殊性，并找出解決矛盾的正確方法。要求我們?cè)谙雴栴}、做事情時(shí)，應(yīng)做到根據(jù)不同情況采取不同的措施，而不能一概而論。當(dāng)代科學(xué)家邁爾曾說(shuō)過(guò)：“生物學(xué)中的概率幾乎完全是幾率性的，生物學(xué)中只有一條普遍定律，那就是一切生物學(xué)定律都有例外”。在分析生物學(xué)知識(shí)時(shí)，既要總結(jié)生物普遍存在的共性問題，又要考慮生物規(guī)律的特殊性，才能做到全面而準(zhǔn)確地理解生物學(xué)概念和規(guī)律。

細(xì)胞學(xué)說(shuō)提出了“一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來(lái)”的觀點(diǎn)，從此推倒了分隔在動(dòng)植物之間的巨大屏障，但不能推而廣之，認(rèn)為所有生物的結(jié)構(gòu)和功能單位是細(xì)胞，病毒界的生物都是例外。為了揭示生物體遺傳現(xiàn)象的本質(zhì)，科學(xué)家們的研究對(duì)象從肺炎雙球菌到T2噬菌體，最終證實(shí)了DNA才是真正的遺傳物質(zhì)?？茖W(xué)總是在不斷發(fā)展和修正中完善，事實(shí)上并不是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，以煙草花葉病毒為代表的RNA病毒，它們的遺傳物質(zhì)都是RNA。因此，得出如下結(jié)論：絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。還有很多實(shí)例，如不是所有的植物組織無(wú)氧呼吸都產(chǎn)生酒精、不是所有能進(jìn)行有氧呼吸的細(xì)胞都含有線粒體、不是所有的動(dòng)物都是消費(fèi)者、不是所有的細(xì)菌都是分解者等等。這些例子告訴我們，具體的問題一定要具體分析，充分考慮到生物個(gè)體間或同一生物不同結(jié)構(gòu)間的差異性，避免認(rèn)識(shí)問題出現(xiàn)片面化和絕對(duì)化。

5.生物發(fā)展進(jìn)化的思想

一切生物體是由物質(zhì)組成的，生物能完成各種生命活動(dòng)，都以生命的物質(zhì)性為基礎(chǔ)。而運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的固有屬性，一切事物都處于不斷地運(yùn)動(dòng)變化中，都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)發(fā)生、發(fā)展和消亡的過(guò)程。對(duì)于生物界，縱觀生命的演化歷程，“發(fā)生”即生命的起源，“發(fā)展”即生物的進(jìn)化過(guò)程。

目前地球上現(xiàn)存的各種生物，是由更古老的生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的年代進(jìn)化而來(lái)，也是生物與生物、生物與環(huán)境之間相互作用不斷發(fā)展的產(chǎn)物。通過(guò)共同進(jìn)化的過(guò)程，形成了豐富多彩的生物世界，即出現(xiàn)了物種、遺傳和生態(tài)系統(tǒng)多樣性?？傮w來(lái)看，生物進(jìn)化的趨勢(shì)是：在生活環(huán)境上由水生到陸生、在形態(tài)結(jié)構(gòu)上由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、在生理功能上由低等到高等。隨著外界環(huán)境的改變，各種生物將在不斷地進(jìn)化中得以生存和發(fā)展。

6.科學(xué)探究的思想

科學(xué)探究主要指?jìng)€(gè)體通過(guò)自主地調(diào)查和研究來(lái)認(rèn)識(shí)、解釋或解決自然領(lǐng)域科學(xué)問題的活動(dòng)和思維方式?？茖W(xué)探究的過(guò)程要遵循一定的研究程序，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，一般包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)施實(shí)驗(yàn)過(guò)程、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等幾個(gè)環(huán)節(jié)，若結(jié)果支持假設(shè)則理論成立，若結(jié)果否定假設(shè)，則需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或重新假設(shè)。在高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)中，核心理念就是提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)、倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)、面向全體學(xué)生。

在高中生物教材中，一些生物科學(xué)發(fā)展史就能較典型地體現(xiàn)出科學(xué)探究的思想，如光合作用的探究歷程、孟德爾對(duì)遺傳規(guī)律的探索和發(fā)現(xiàn)過(guò)程、薩頓和摩爾根分別對(duì)基因在染色體上的結(jié)論提出的假說(shuō)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程、生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程等等。教材中還設(shè)置了許多探究性實(shí)驗(yàn)供學(xué)生選做，如探究溫度或PH對(duì)酶活性的影響、探索生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度、探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化等等。在現(xiàn)行教材中廣泛滲透科學(xué)探究的思想，目的是讓學(xué)生體驗(yàn)探究活動(dòng)的思路和過(guò)程，掌握嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的思維方法，從而做到真正地理解和應(yīng)用生物科學(xué)知識(shí)。

當(dāng)前，隨著生物新課程的深入推進(jìn)，在繼承以往基本學(xué)科思想的基礎(chǔ)上，還應(yīng)汲取一些當(dāng)今生物學(xué)研究的新思路和新方法。在日常生物教學(xué)中，應(yīng)重視和加強(qiáng)對(duì)學(xué)科思想的有效滲透，以期對(duì)高中生科學(xué)素養(yǎng)的形成產(chǎn)生更積極更深遠(yuǎn)的影響。