例析生物學(xué)高考試題中蘊(yùn)含的哲學(xué)原理

孫倩 蔣選榮

摘?要：通過分析近兩年生物學(xué)高考試題中蘊(yùn)含的哲學(xué)原理，探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的新途徑，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)高考;哲學(xué)原理;核心素養(yǎng)

哲學(xué)是關(guān)于世界觀和方法論的理論體系，對自然科學(xué)的發(fā)展具有指導(dǎo)作用。生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學(xué)。通過對生物高考試題中所蘊(yùn)含的哲學(xué)原理進(jìn)行梳理和歸納，有利于從哲學(xué)的角度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、 物質(zhì)性原理的應(yīng)用

世界是物質(zhì)的世界，世界真正的統(tǒng)一性在于它的物質(zhì)性，自然界中所有事物都是由物質(zhì)構(gòu)成的。生命系統(tǒng)從細(xì)胞至生物圈都是由自然界的物質(zhì)構(gòu)成的，細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)。物質(zhì)性是所有生命系統(tǒng)的共同屬性，物質(zhì)決定了生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能。分析生命現(xiàn)象或生命活動規(guī)律時，可以基于物質(zhì)組成角度、結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)角度分析，了解生命的物質(zhì)性。

【例1】?（2017·海南卷，1）有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的敘述，錯誤的是（?）

A. 蛋白質(zhì)的生物活性與蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)

B. 數(shù)量相同的5種氨基酸可以組成不同的多肽鏈

C. 將抗體溶于NaCl溶液中會造成其生物活性的喪失

D. 氨基酸序列相同的多肽鏈可折疊成不同的空間結(jié)構(gòu)

生命系統(tǒng)中的物質(zhì)來自自然界，構(gòu)成物質(zhì)的化學(xué)元素也來自自然界，但是生物體內(nèi)化學(xué)元素種類與數(shù)量與自然界存有差異，這就說明生命系統(tǒng)具有差異性。生命系統(tǒng)的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物質(zhì)組成有關(guān)，功能取決于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本題中氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，其基本組成元素是C、H、O、N等，在R基團(tuán)中可能含有其他元素;這些化學(xué)元素在無機(jī)自然界中都存在，說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性。不同氨基酸的R基團(tuán)不一樣，說明決定氨基酸特性的是R基團(tuán)，即蛋白質(zhì)的功能取決于氨基酸的序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一點(diǎn)可以判斷A、B、D是正確的。改變蛋白質(zhì)中的氨基酸可能會影響生物體的性狀，這也就說明物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變會導(dǎo)致功能改變，從而影響生物體的性狀表現(xiàn)。因而本題選擇C。

二、 物質(zhì)運(yùn)動原理的應(yīng)用

世界上沒有不運(yùn)動的物質(zhì)，也沒有離開物質(zhì)的運(yùn)動。構(gòu)成生命的物質(zhì)也是運(yùn)動的，生命世界中的物質(zhì)的有序運(yùn)動或有規(guī)律的運(yùn)動形成了生命現(xiàn)象。物質(zhì)的運(yùn)動發(fā)生較大變化，會引起生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，甚至破壞生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡。分析細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能時，應(yīng)在分析細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成成分的基礎(chǔ)上對組成物質(zhì)的運(yùn)動屬性進(jìn)行分析，歸納出細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特性。

【例2】?（2018全國Ⅲ卷，3）神經(jīng)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，細(xì)胞內(nèi)外K+和Na+的分布特征是（?）

A. 細(xì)胞外K+和Na+濃度均高于細(xì)胞內(nèi)

B. 細(xì)胞外K+和Na+濃度均低于細(xì)胞內(nèi)

C. 細(xì)胞外K+濃度高于細(xì)胞內(nèi)，Na+相反

D. 細(xì)胞外K+濃度低于細(xì)胞內(nèi)，Na+相反

運(yùn)動是一切事物的變化和過程，這種變化和過程是物質(zhì)的固有屬性，是物質(zhì)存在的形式。本題考查了神經(jīng)調(diào)節(jié)中離子的分布情況變化，是物質(zhì)運(yùn)動的一種形式或表現(xiàn)。物質(zhì)運(yùn)動是有規(guī)律的，要認(rèn)識規(guī)律和運(yùn)用規(guī)律解決問題。在神經(jīng)調(diào)節(jié)過程中就存在以下的運(yùn)動規(guī)律：神經(jīng)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，細(xì)胞膜主要對鉀離子有通透性，鉀離子通過協(xié)助擴(kuò)散的方式外流，使膜外陽離子濃度高于膜內(nèi)，形成外正內(nèi)負(fù)的電位差，阻止鉀離子繼續(xù)外流，故細(xì)胞外的鉀離子濃度依然低于細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時，鈉離子通道被激活，鈉離子通過協(xié)助擴(kuò)散的方式進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，因而細(xì)胞外的鈉離子濃度高于細(xì)胞內(nèi)濃度。通過分析可以判斷本題應(yīng)該選擇D。

三、 聯(lián)系原理的應(yīng)用

世界的一切事物都處于普遍聯(lián)系中，沒有任何一個事物孤立的存在，整個世界就是一個普遍聯(lián)系的整體。生命系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能之間、生命系統(tǒng)之間、生命系統(tǒng)與無機(jī)環(huán)境之間都具有直接或間接的聯(lián)系，生命系統(tǒng)是統(tǒng)一的整體。除此之外，細(xì)胞在進(jìn)行生命活動過程中，無時無刻不發(fā)生著代謝活動，即物質(zhì)和能量的變化;各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能之間是緊密聯(lián)系的，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動。分析細(xì)胞生命現(xiàn)象或活動時要從多個角度進(jìn)行思考和分析，避免用孤立、片面的觀點(diǎn)分析。

【例3】?（2018浙江卷，8）人體細(xì)胞內(nèi)存在一套復(fù)雜的膜系統(tǒng)。下列敘述錯誤的是（?）

A. 由單位膜包被的溶酶體含多種水解酶

B. 高爾基體主要進(jìn)行蛋白質(zhì)的分揀和轉(zhuǎn)運(yùn)

C. 肝臟細(xì)胞的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含氧化酒精的酶

D. 核被膜與質(zhì)膜的相連可通過線粒體來實(shí)現(xiàn)

細(xì)胞各種結(jié)構(gòu)之間由于物質(zhì)和能量代謝聯(lián)系在一起，聯(lián)系具有普遍性，結(jié)構(gòu)方面的聯(lián)系是為了更好地發(fā)揮物質(zhì)結(jié)構(gòu)的功能，從而保證生命系統(tǒng)的正常生理活動。本題著重考查了生命觀念素養(yǎng)中結(jié)構(gòu)和功能觀，學(xué)生可以用結(jié)構(gòu)和功能觀來分析生命現(xiàn)象。細(xì)胞膜、核膜、高爾基體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜通過某種方式聯(lián)系在一起，其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體與細(xì)胞膜之間通過囊泡的形式間接聯(lián)系在一起;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體膜是直接聯(lián)系在一起，協(xié)調(diào)一致，形成了有機(jī)的統(tǒng)一整體，保證有機(jī)體生命活動的正常進(jìn)行。通過分析可知本題中核被膜與質(zhì)膜的相連是通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的間接聯(lián)系在一起，所以選擇D。

四、 發(fā)展原理的應(yīng)用

任何事物都是發(fā)展變化的，發(fā)展的實(shí)質(zhì)是新事物取代舊事物的過程。事物的發(fā)展是各種因素影響下的結(jié)果;任何事物的發(fā)展變化過程都是量變與質(zhì)變的統(tǒng)一。生命世界是發(fā)展變化的，包括老細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過程、細(xì)胞經(jīng)歷分化、衰老、凋亡等過程、遺傳物質(zhì)變化的積累到一定程度最終會引起個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展變化過程等。分析細(xì)胞生命歷程、細(xì)胞演替時用發(fā)展的觀點(diǎn)，有利于了解生命的本質(zhì)，也有利于從進(jìn)化的角度分析生命現(xiàn)象。

【例4】?（2018江蘇卷，13）下圖是某處沙丘發(fā)生自然演替過程中的三個階段，下列敘述正確的是（?）

A. 從形成沙丘開始發(fā)生的演替是次生演替

B. 階段Ⅰ的沙丘上草本植物占優(yōu)勢，群落尚未形成垂直結(jié)構(gòu)

C. 階段Ⅰ與階段Ⅱ的沙丘上生長的植物種類完全不同

D. 階段Ⅲ沙丘上的群落對外界干擾的抵抗力穩(wěn)定性最強(qiáng)

群落是一個動態(tài)系統(tǒng)，它是不斷發(fā)展變化的。隨著時間的推移，一些生物的種群會消失，同時會有其他一些生物的種群重新占據(jù)空間，成為優(yōu)勢物種，直至最后達(dá)到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。群落的演替過程與生物整體進(jìn)化過程是同步進(jìn)行，密不可分的。本題中形成沙丘發(fā)生的是初生演替，在這一過程中，由于環(huán)境的變化和植物之間直接或間接地相互作用，使它們之間不斷相互影響，種間關(guān)系不斷變化，不同階段植物成為優(yōu)勢物種的種類不同。各個種群在進(jìn)化的過程中通過相互作用逐漸形成群落結(jié)構(gòu)，主要包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)，本題中沙丘是已形成垂直結(jié)構(gòu)。隨著群落的發(fā)展，生物種類越多，食物網(wǎng)愈加復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高，因而本題選擇D。

五、 矛盾原理的應(yīng)用

矛盾是反映事物之間及其內(nèi)部要素之間對立統(tǒng)一關(guān)系的哲學(xué)范疇，矛盾具有普遍性和特殊性。對立統(tǒng)一規(guī)律是事物矛盾運(yùn)動的規(guī)律，也是唯物辯證法最基本的規(guī)律，它揭示了事物發(fā)展的源泉和動力。生物的生命活動受多種因素影響，其中就普遍存在矛盾的關(guān)系，例如細(xì)胞生命活動的調(diào)節(jié)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等。用矛盾的對立統(tǒng)一原理分析細(xì)胞生命活動和生命現(xiàn)象，有利于對生命現(xiàn)象形成客觀、全面的認(rèn)識，了解生命活動的規(guī)律。

【例5】?（2018江蘇卷，29節(jié)選）下圖為某植物葉肉細(xì)胞中有關(guān)甲、乙兩種細(xì)胞器的部分物質(zhì)及能量代謝途徑示意圖（NADPH指[H]），請回答下列問題：

（3）甲輸出的三碳糖在氧氣充足的條件下，可被氧化為?后進(jìn)入乙，繼而在乙的?（填場所）徹底氧化分解成CO2;甲中過多的還原能可通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化，在細(xì)胞質(zhì)中合成NADPH，NADPH中的能量最終可在乙的?（填場所）轉(zhuǎn)移到ATP中。

（4）乙產(chǎn)生的ATP被甲利用時，可參與的代謝過程包括?（填序號）。

①C3的還原?②內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸?③H2O裂解釋放O2?④酶的合成

矛盾的對立屬性稱為斗爭性，統(tǒng)一屬性稱為同一性，這兩種屬性一方面是相互區(qū)別的，另一方面又是相互聯(lián)結(jié)的。呼吸作用與光合作用既是獨(dú)立的生理活動，但彼此之間又相互聯(lián)系。這一點(diǎn)就體現(xiàn)了矛盾的對立統(tǒng)一性。光合作用是最基本的物質(zhì)和能量代謝過程，合成有機(jī)物并將光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在有機(jī)物中。在此生理活動基礎(chǔ)上，細(xì)胞呼吸氧化分解有機(jī)物并釋放能量，維持正常的生命活動。兩項(xiàng)生命活動的正常進(jìn)行，維持了地球上所有生命系統(tǒng)穩(wěn)定、有序地進(jìn)行各項(xiàng)生命活動。本題主要考查了光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系。本題中在氧氣充足的條件下，葉綠體產(chǎn)生的三碳糖除了供自身使用，還提供給線粒體，通過呼吸作用氧化分解，從而為生命活動供能。除此之外葉綠體能夠通過光反應(yīng)自身產(chǎn)生ATP，因而線粒體通過氧化分解葉綠體提供的有機(jī)物釋放的能量則可用于光反應(yīng)以外的生命活動，如C3的還原、內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸、酶的合成等。這一系列物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化過程就體現(xiàn)了矛盾的對立統(tǒng)一性。因而第（3）題答案為丙酮酸、基質(zhì)中、內(nèi)膜上;（4）①②④。

高中生物學(xué)課程的實(shí)施明確了本課程的宗旨是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，而哲學(xué)思想、思維形式及衍生的方法論對高中生物學(xué)教學(xué)具有思維引領(lǐng)作用。通過對高考生物學(xué)試題中蘊(yùn)含的哲學(xué)原理的分析，有利于教師擺脫經(jīng)驗(yàn)、理論的束縛，完善自己的教育主張，形成自己特有的教學(xué)風(fēng)格。同時也提供了培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的新方式，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣選榮.滲透哲學(xué)原理，培養(yǎng)生命觀念[J].浙江教育教學(xué)，2019（5）：49-52.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2017.

[3]蔣選榮.新時代高中生物學(xué)教學(xué)哲學(xué)建構(gòu)[J].教學(xué)與管理，2019（10）：53-55.

作者簡介：

孫倩，江蘇省揚(yáng)州市，揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;

蔣選榮，江蘇省揚(yáng)州市，揚(yáng)州新華中學(xué)。