系統論、控制論和信息論在《穩態與環境》模塊教學中的應用

《穩態與環境》是高中生物課程三個必修模塊之一，該模塊的知識架構由生命活動的調節與穩態（個體水平）和生物與環境（群體水平）兩部分組成，教學內容都是生物科學的核心內容，也是現代生物科學發展最迅速、成果應用最廣泛、與社會和個人生活關系最密切的內容。

一、教學實踐

1. 系統論在教學中的應用

本世紀初生物學家貝塔朗菲針對當時流行的只著眼于將自然現象分解的機械論觀點與方法，指出“不能只是孤立地研究部分和過程，還必須研究各部分的相互作用，應把生物作為一個整體或系統來考慮”。動物和人體生命活動的調節包括神經系統的調節、體液的調節和免疫調節，是相對獨立的調節方式，但對于機體穩態的維持來說，它們是一個完整的整體，相互制約，缺一不可。植物的激素調節中參與調節的激素有很多，每種生理活動都有幾種激素參與，不是哪種激素可以獨立完成的，也就是說，各種植物激素的調節作用不是孤立的，它們之間的相互影響正是植物整體性和穩態維持的表現。生命系統和環境也是相互作用的，生物會影響環境，環境的改變也會對生物的生存產生影響，生物和環境構成了一個統一的整體，他們之間反復相互作用，產生了演替。

2. 控制論在教學中的應用

在控制論中，“控制”的定義是：為了“改善”某個或某些受控對象的功能或發展，需要獲得并使用信息，以這種信息為基礎而選出的、于該對象上的作用，就叫作控制。控制的基礎是信息，一切信傳遞都是為了控制，進而任何控制又都有賴于信息反饋來實現。信息反饋是控制論的一個極其重要的概念：由控制系統把信息輸送出去，又把其作用結果返送回來，并對信息的再輸出發生影響，起到制的作用，以達到預定的目的。

3. 信息論在教學中的應用

人體作為一個復雜的有機體，能保持它的組織化、有序化，維持相對的穩定狀態，在于不斷接受內外環境的刺激（信息），進行調節和控制，達到一種動態的平衡和穩定。人體的信息量遠比一般自動化機器大得多。神經系統作為第一信使→通過內分泌系統第二信使→到細胞膜（核）第三信使（包括CAMP和GAMP）→最后落實控制物質代謝的酶。此種相互控制鏈，從信息→傳導→信息受體。生物體不斷地受到外界環境的影響，接受新信息，通過遺傳和變異的統一，促進了生物的進化。

二、合理應用“三論”在模塊教學中的效能

1. 有效提升生物學知識教育的價值

在三論的理念引導下，學生更注重從個體和群體水平研究組成生命系統的要素及要素間的相互作用與相互影響，而不是把系統割裂成要素孤立地去研究。明白了“系統整體功能大于組成系統要素的功能和”的道理，明確系統是具有“層次性”和“動態性”等特點，知道環境保護需要生物科學提供基礎性研究成果，才能在人與自然之間找到合適的平衡點，從而保證可持續發展的實現，對生命有了系統化認識。

2. 有效提升教學內容的可擴展性

利用系統論、控制論和信息論引導學生分析教材，具有系統性，層次分明等特點，使學生能夠站在比較高的層次，用比較現代化的理念橫向比較組成個體的細胞、組織、器官、系統的區別；比較組成生態系統的個體、種群、群落的區別；縱向比較個體內部各組成成分之間、生態系統內部各組成成分之間，生物與無機環境之間的聯系。這樣學生理解本模塊的內容也就更透徹了，并且還能和其他模塊的相關知識有機的結合起來。

3. 有效提升生物課程人文精神教育的價值

生物是人文性較強的科學課程，生物科學技術的重大發展很快就影響人類的思想。利用系統論分析使學生意識到生物的存在和發展是群體行為而非個體行為，從而加強群體意識教育；利用控制論分析人類中心和種間平等問題，通過對生態系統的研究使人們意識到，各種生物即使是最低等或最丑惡的，對維持生態平衡都有它的貢獻和價值。在生態系統內容教學中，滲透著種間平等的思想，調整原以人類為中心的觀念，形成人與自然和諧發展的觀點；利用信息論分析生態位、競爭排斥原理，使學生認識到生態位的分化不一定是競爭到你死我活，向新的領域和空間發展也是一種競爭；利用三論分析生態倫理和環境道德觀念問題，培養學生正確的人口觀、資源觀、生態觀和環境觀的形成。

責任編輯 邱 麗