呈現(xiàn)·歸納·解釋·抽象：學(xué)生生命觀的養(yǎng)成

朱家禮 鐘能政

(1.合肥市南園學(xué)校 安徽合肥 230001) (2.安徽省教育科學(xué)研究院 安徽合肥 230001)

生命觀是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特征進(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(shí)、觀念和思維方法。生命觀需要經(jīng)過小學(xué)、初中到高中三個(gè)學(xué)段中具體科學(xué)概念的建立才能逐漸形成。

一、基于具體事物的生命觀

在小學(xué)階段，《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出了“幫助學(xué)生初步形成生物的結(jié)構(gòu)與功能、局部與整體、多樣性與共同性相統(tǒng)一的觀點(diǎn)”。

(一)基于具體事物的結(jié)構(gòu)與功能觀

“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”是生物學(xué)基本觀念之一，在小學(xué)，我們一般理解為：一定的結(jié)構(gòu)就必然有與之相對(duì)應(yīng)的功能存在。這樣的生命觀是在觀察具體生物的身體結(jié)構(gòu)、器官特征的基礎(chǔ)上逐漸確立的。

例如，教學(xué)四年級(jí)“種子是怎樣傳播的”，組織學(xué)生觀察探究常見植物果實(shí)的特征就是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，首先呈現(xiàn)有代表性的植物果實(shí)，如鳳仙花的果實(shí)、油菜的果莢、槭樹的果實(shí)、蒼耳、鬼針草、葡萄、櫻桃等。接著教師講述：我們已經(jīng)知道果實(shí)里有種子，果實(shí)成熟之后就要把種子傳播出去，那么，植物是怎么將種子傳播出去的呢？讓我們一起來觀察一下這些帶有種子的果實(shí)有哪些特征吧！組織學(xué)生交流觀察結(jié)果后，教師歸納小結(jié)：果實(shí)的結(jié)構(gòu)有利于植物種子的傳播，那么植物的果實(shí)為什么會(huì)有這樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)呢？在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)了不同環(huán)境里的生物之后，再進(jìn)行解釋：植物及植物器官的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)是與其生活的環(huán)境相適應(yīng)的。

依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力，“結(jié)構(gòu)與功能觀”的認(rèn)識(shí)，經(jīng)過事實(shí)觀察、歸納概括、解釋現(xiàn)象之后，歷時(shí)兩年，完成了一次完整的“概念進(jìn)階”。

(二)基于具體事物的物質(zhì)與能量觀

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)。物質(zhì)與能量觀也是生命觀的重要思想。如何讓學(xué)生了解生命的物質(zhì)與能量關(guān)系，在小學(xué)階段還需要通過認(rèn)識(shí)具體生物的生命過程來實(shí)現(xiàn)。

例如，教學(xué)四年級(jí)認(rèn)識(shí)“呼吸與消化”，了解生命需要不斷地同環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換。教學(xué)過程中，需要借助具體的食物，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)我們?nèi)梭w必需的六種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，理解這些物質(zhì)在人的生命活動(dòng)中的作用，解釋為什么我們每天必須吃各種不同的食物。再聯(lián)系消化、循環(huán)，讓學(xué)生知道物質(zhì)在人體內(nèi)經(jīng)過一系列變化能釋放出能量，供給人體的生命活動(dòng)。在教學(xué)“食物鏈和食物網(wǎng)”的時(shí)候，則需要指導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)識(shí)具體的生物之間具有食物關(guān)系中意識(shí)到能量是通過食物在生物之間進(jìn)行傳遞的。

經(jīng)過兩個(gè)年級(jí)三個(gè)教學(xué)單元的學(xué)習(xí)，從具體的“食物”出發(fā)，完善了“生命過程就是物質(zhì)的變化和能量的傳遞過程”的認(rèn)識(shí)。

(三)基于具體事物的局部與整體觀

生物體是一個(gè)統(tǒng)一的整體，而組成生物體各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和功能各不相同，但它們?cè)谶M(jìn)行各種生命活動(dòng)的時(shí)候并不是孤立的，而是互相密切配合的。這一觀念的形成，也需要通過具體的事物觀察來實(shí)現(xiàn)。

例如，教學(xué)“我們的身體”，需要引導(dǎo)學(xué)生觀察我們身體的外部結(jié)構(gòu)，再引導(dǎo)學(xué)生間接觀察身體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解到我們的身體是由各個(gè)不同的部分構(gòu)成的，然后通過體驗(yàn)活動(dòng)，再認(rèn)識(shí)人體的各個(gè)部分在人體活動(dòng)過程中相互密切地配合著。

(四)基于具體事物的多樣性與共同性相統(tǒng)一的觀點(diǎn)

共同性是指生物體具有共同的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和生命活動(dòng)特性，主要是理解“生物體的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)特性是相同的”。多樣性是指生物的類群、種類、結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)過程等都是多種多樣的。比如，認(rèn)識(shí)植物的身體，我們可以通過觀察多種不同的植物(綠色、開花)，建立這一類植物都具有相同的身體構(gòu)造的概念；然后再具體觀察這些植物的不同器官，發(fā)現(xiàn)它們又存在很大的差異，以此建立“即使是同一種植物，也會(huì)有一些不同”的認(rèn)識(shí)，從而讓學(xué)生從具體事物的層次理解生物的共同屬性，即多樣性與共同性的統(tǒng)一。這樣的學(xué)習(xí)貫穿小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)的全過程。

二、基于細(xì)胞的生命觀

初中生物學(xué)課程目標(biāo)中明確提出：通過生物學(xué)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理和規(guī)律等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。生命觀的建立需要以概念學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)。由此，初中階段生命觀的建立，仍然需要在生物學(xué)基本事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行概念學(xué)習(xí)、現(xiàn)象解釋和抽象。

(一)基于細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能觀

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。學(xué)生的“結(jié)構(gòu)與功能觀”的建立，需要在全面了解動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上解釋細(xì)胞是生命體活動(dòng)的基本單位。比如，認(rèn)識(shí)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、線粒體和葉綠體等，細(xì)胞里這些不同的結(jié)構(gòu)部分都承擔(dān)著具體的生命活動(dòng)的功能。這樣，生物體的“結(jié)構(gòu)與功能觀”在“微觀”的“細(xì)胞”里也獲得了合理的解釋。

(二)基于細(xì)胞的物質(zhì)與能量觀

生物的生命活動(dòng)需要一定的物質(zhì)和能量。生物體內(nèi)物質(zhì)的合成與分解都是在細(xì)胞內(nèi)完成的，且伴隨著能量的吸收或釋放。

例如，教學(xué)“小腸是吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要器官”時(shí)，需要讓學(xué)生觀察、了解哺乳動(dòng)物的小腸結(jié)構(gòu)和功能，認(rèn)識(shí)到構(gòu)成小腸的細(xì)胞通過細(xì)胞膜從環(huán)境中吸收所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，一些有機(jī)物中含有化學(xué)能，在細(xì)胞內(nèi)線粒體的參與下，可以將有機(jī)物分解，釋放其中的化學(xué)能，供細(xì)胞生命活動(dòng)利用。教學(xué)“光合作用”時(shí)，通過理解“光合作用”的概念，知道在植物體內(nèi)細(xì)胞膜吸收環(huán)境中的無機(jī)物；在細(xì)胞內(nèi)葉綠體的結(jié)構(gòu)內(nèi)制造了有機(jī)物，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中；通過線粒體的參與，又可以將有機(jī)物分解，釋放出化學(xué)能，供細(xì)胞的生命活動(dòng)利用。

整個(gè)教學(xué)過程圍繞“線粒體”的作用展開，對(duì)小學(xué)階段學(xué)習(xí)的“物質(zhì)變化與生命中能量的傳遞”的概念在細(xì)胞范疇內(nèi)進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。

(三)基于細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)與平衡觀

穩(wěn)態(tài)是一種復(fù)雜的由體內(nèi)各種調(diào)節(jié)機(jī)制所維持的動(dòng)態(tài)平衡，一方面是代謝過程使內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的相對(duì)恒定遭到破壞，另一方面是通過調(diào)節(jié)使平衡恢復(fù)。整個(gè)機(jī)體的生命活動(dòng)正是在穩(wěn)態(tài)不斷受到破壞而又得到恢復(fù)的過程中得以維持和進(jìn)行。指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)細(xì)胞膜的作用時(shí)，在認(rèn)識(shí)了細(xì)胞膜能控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的進(jìn)出之后，需要引導(dǎo)學(xué)生討論：通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的物質(zhì)都有哪些？在什么樣的情況下這些物質(zhì)才會(huì)進(jìn)入？通過細(xì)胞膜排出細(xì)胞體的物質(zhì)會(huì)有哪些？在什么樣的情況下這些物質(zhì)才會(huì)排出？通過討論，學(xué)生不僅理解了細(xì)胞膜的作用，還能在微觀層面形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀。

(四)基于細(xì)胞的進(jìn)化與適應(yīng)觀

進(jìn)化是生命變化的過程和結(jié)果。在小學(xué)科學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生已經(jīng)建立了與“生物體的結(jié)構(gòu)、功能與環(huán)境”相關(guān)聯(lián)的概念，也是進(jìn)一步建立“生命觀”的前概念。生物的變異和遺傳是進(jìn)化的基礎(chǔ)，變異為進(jìn)化提供原料，通過遺傳保存和積累了某些變異。沒有生物的變異，就沒有生物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)。

細(xì)胞核中包含著遺傳物質(zhì)，負(fù)責(zé)傳遞遺傳信息，一旦遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，子代就會(huì)表現(xiàn)出與親代不同的性狀，一旦這種性狀能夠更好地適應(yīng)環(huán)境的變化，生物就發(fā)生進(jìn)化。在介紹了細(xì)胞核的作用后，可以引導(dǎo)學(xué)生討論：細(xì)胞核中物質(zhì)成分遺傳給下一代之后，下一代生物可能會(huì)有怎樣的表現(xiàn)？倘若由于各種原因的作用使細(xì)胞核中的一些物質(zhì)發(fā)生了變化，生物體的下一代又會(huì)有什么樣的表現(xiàn)？有可能對(duì)生物產(chǎn)生怎樣的影響？這樣在圍繞細(xì)胞核中物質(zhì)變化的討論中，學(xué)生關(guān)于生命的進(jìn)化與適應(yīng)觀就會(huì)悄然形成。

三、基于聯(lián)系的解釋和抽象

高中生物課程的學(xué)習(xí)建立在初中生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上，基于分子的單位，認(rèn)識(shí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、組成和功能，在生命觀的認(rèn)識(shí)和滲透上更加系統(tǒng)和完善。

(一)基于聯(lián)系的結(jié)構(gòu)與功能觀

細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，分別擔(dān)負(fù)著物質(zhì)的運(yùn)輸、合成與分解、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等生命活動(dòng)。每一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)也都是由多種多樣的分子組成的，各種分子具有不同的性質(zhì)，這也決定了其在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用。當(dāng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些基本事實(shí)之后，生命觀的內(nèi)化就取決于教師對(duì)相關(guān)概念的解釋、歸納和整理，既要講清細(xì)胞及細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的功能，又要注意各結(jié)構(gòu)之間、各結(jié)構(gòu)與整體之間的聯(lián)系。第一，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是以物質(zhì)為基礎(chǔ)的，沒有多種多樣的物質(zhì)分子就沒有細(xì)胞的存在，強(qiáng)調(diào)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和物質(zhì)相聯(lián)系。第二，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是有層次的，由多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)組成。第三，細(xì)胞體內(nèi)各結(jié)構(gòu)在各自發(fā)揮其功能的過程中相互之間也是有聯(lián)系的，如細(xì)胞內(nèi)各種膜結(jié)構(gòu)之間互相聯(lián)系形成生物膜系統(tǒng)。第四，細(xì)胞內(nèi)各結(jié)構(gòu)都是活的、變化的，如染色體和染色質(zhì)是同一種物質(zhì)在細(xì)胞活動(dòng)的不同時(shí)期的存在狀態(tài)。第五，細(xì)胞內(nèi)各結(jié)構(gòu)單位的功能不能離開細(xì)胞，離開了細(xì)胞體，各個(gè)功能體的作用就不能發(fā)揮。

(二)基于聯(lián)系的物質(zhì)與能量觀

關(guān)于生命的物質(zhì)性，在小學(xué)、初中階段的生物學(xué)學(xué)習(xí)中都有所認(rèn)識(shí)，到了高中，再提生命的物質(zhì)性，就是要突出這些“物質(zhì)”的兩個(gè)特性：第一，生命體內(nèi)各構(gòu)成物質(zhì)之間功能不同，但又有聯(lián)系，比如生命體內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，在發(fā)揮作用的時(shí)候，DNA發(fā)揮著指揮者的作用，蛋白質(zhì)就是執(zhí)行者，糖類就是能量的提供者。第二，構(gòu)成細(xì)胞的各種物質(zhì)在細(xì)胞體內(nèi)結(jié)構(gòu)是有序的，不是雜亂的。這就是生命的物質(zhì)觀和結(jié)構(gòu)觀的關(guān)系。

生命活動(dòng)需要能量的驅(qū)動(dòng)，生命系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)層級(jí)都有能量的流動(dòng)和轉(zhuǎn)換，這是樹立有聯(lián)系的能量觀的基礎(chǔ)。如高中生物必修一《光合作用》部分，“植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中獲取能量，并在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能”。這種認(rèn)知是提煉生命觀的“重要事實(shí)”。在講解“光反應(yīng)”和“暗反應(yīng)”的時(shí)候，就需要用聯(lián)系的觀念，圍繞物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化的線索，講清兩者之間的區(qū)別，更要把握好兩者之間的聯(lián)系：兩個(gè)反應(yīng)之間相互提供反應(yīng)的原料，光反應(yīng)需要消耗二氧化碳，暗反應(yīng)則會(huì)釋放二氧化碳；在能量上也有聯(lián)系，光反應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中，而ATP的分解又為暗反應(yīng)提供能量。

在生命活動(dòng)的過程中，物質(zhì)與物質(zhì)之間有聯(lián)系，物質(zhì)與能量之間有聯(lián)系；物質(zhì)是變化的，能量是流動(dòng)的。

(三)基于聯(lián)系的穩(wěn)態(tài)與平衡觀

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(duì)穩(wěn)定適宜的環(huán)境，生命系統(tǒng)內(nèi)部存在著各種因素和過程的動(dòng)態(tài)平衡。溶酶體就是控制細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和平衡的因子。

溶酶體是一種由單層膜包圍的含有多種酸性水解酶的細(xì)胞器，主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化，這是重要的事實(shí)。在解釋溶酶體功能的時(shí)候，需要著眼細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定適宜的環(huán)境。當(dāng)細(xì)胞外有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，溶酶體就會(huì)利用酸性水解酶進(jìn)行消化，這樣細(xì)胞外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才有可能連續(xù)不斷地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，保持細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的穩(wěn)定。假如進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的是病毒，則溶酶體也一樣會(huì)利用酸性水解酶進(jìn)行消殺，確保細(xì)胞物質(zhì)、結(jié)構(gòu)不被破壞，維護(hù)適宜的細(xì)胞環(huán)境，從而保護(hù)機(jī)體不會(huì)生病。如果營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，細(xì)胞體的新陳代謝平衡就會(huì)被破壞，為了維持細(xì)胞進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，溶酶體還能分解自身物質(zhì)，參與細(xì)胞代謝，維持細(xì)胞的平衡活動(dòng)。由此看來，溶酶體一旦受到破壞，就會(huì)破壞細(xì)胞的穩(wěn)定與平衡，從而使機(jī)體受到傷害。因此，“讓所有細(xì)胞共享，靠所有細(xì)胞共建”，就會(huì)認(rèn)同共享共建的理念。

(四)基于聯(lián)系的進(jìn)化與適應(yīng)觀

進(jìn)化需要解釋生命體是怎么來的，適應(yīng)需要解釋生命體為什么會(huì)是這樣的，進(jìn)化和適應(yīng)是相互聯(lián)系的一個(gè)問題的兩面。葉綠體和線粒體是細(xì)胞內(nèi)兩種產(chǎn)生能量的細(xì)胞器，如何解釋它們是怎么來的？為什么具有現(xiàn)在的功能？“內(nèi)共生起源學(xué)說”認(rèn)為，線粒體和葉綠體分別起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌和藍(lán)藻，真核細(xì)菌的直接祖先是一種巨大的、不需要氧氣的、具有吞噬能力的古核生物，它們靠吞噬并分解糖類物質(zhì)獲得活動(dòng)能量。當(dāng)時(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中還存在著另一種需要氧氣的真細(xì)菌，因?yàn)槠潴w內(nèi)含有一種酶，因而能更好地利用糖類物質(zhì)，釋放更多的能量。巧合的是古核生物吞噬了真細(xì)菌，并與之建立起了一種互惠的共生關(guān)系：古核生物為真細(xì)菌提供保護(hù)和環(huán)境，而真細(xì)菌提供更多的能量供給宿主；同時(shí)，這種古核生物也可能吞噬了一些原始的藍(lán)藻，在古核生物體內(nèi)，藍(lán)藻為宿主細(xì)胞完成光合作用。在古核生物細(xì)胞內(nèi)的真細(xì)菌一些原來的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了變化，真細(xì)菌的功能也在共生的過程中逐漸特化，最終演變成專門進(jìn)行能量代謝的細(xì)胞器——線粒體，藍(lán)藻也在共生的過程中逐漸演變成了光合作用的細(xì)胞器——葉綠體。

有了這樣的概念認(rèn)識(shí)，再進(jìn)行必要的提煉，學(xué)生就會(huì)認(rèn)識(shí)到：任何生命的存在都不是孤立的，都存在著必然或偶然的聯(lián)系；大自然的各種生物和生態(tài)系統(tǒng)都是協(xié)同進(jìn)化的，它們是作為一個(gè)有機(jī)整體協(xié)同發(fā)展的，我們應(yīng)該尊重自然、順應(yīng)自然，與大自然和諧共生。

總之，學(xué)生生命觀的培養(yǎng)需要遵循其認(rèn)知規(guī)律。小學(xué)階段，在觀察大量事物的基礎(chǔ)上進(jìn)行認(rèn)識(shí)、介紹和解釋，逐漸演繹內(nèi)化，學(xué)生的生命觀是“具象化”的；初中階段，生命觀建立仍然離不開具體的事實(shí)，細(xì)胞是認(rèn)識(shí)生命的基礎(chǔ)，也是生命觀建立的載體，學(xué)生的生命觀是“微觀化”的；高中階段，學(xué)生的認(rèn)知水平、思維能力都發(fā)展到了較高水平，生命觀的樹立需要在科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行廣泛的聯(lián)系，系統(tǒng)地考慮生命體自身、生命體之間、生命體與環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)，學(xué)生的生命觀是“系統(tǒng)化”的。