(完整版)高中生物核心素養(yǎng)生命觀念的內涵和意義

對生物學學科核心素養(yǎng)的理解——生命觀念的內涵和意義

趙占良

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）

同實驗版課標相比，最突出的變化就是凝煉了生物學學科核心素養(yǎng)，

并以此作為貫穿整個課程設計的主線，從課程目標到課程內容再到課

程的實施和評價，都以發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)為宗旨。理解

生物學學科核心素養(yǎng)是實施新課標的關鍵，而理解生物學學科核心素

養(yǎng)，不能僅靠閱讀新課標內容去望文生義，而必須建立在深入理解生

物學學科本質的基礎上。

新課標中生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探

究和社會責任，其中生命觀念無疑是最具生物學學科特點的一點。新

課標指出：“生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進

行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，能夠理解或解釋生物學

相關事件或現象的意識、觀念和思想方法。”［1］通過這段話可以看

出，“生命觀念”不是具體的知識，更不是具體的生物學事實，而是

指認識主體在了解事實的基礎上形成概念后，再進一步提煉和升華，

內化在頭腦中的意識、觀念和思想方法，關乎如何看待生命世界的態(tài)

度和價值取向。在分析和解決與生物學相關的問題時，科學的生命觀

念雖不能提供現成的答案，但會指明分析問題的思路和方向。

生命觀念具體包括哪些內容呢？新課標列出了幾個重要的生命

觀念：“如結構與功能觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、物質與能

量觀等。”［1］新課標在這里使用了“如”和“等”二字，“如”就是

舉例子，“等”說明還有其他生命觀念。當然，只舉出這4個例子，

說明課標修訂組認為這4個方面的生命觀念是最重要的。

1結構與功能觀

關于結構與功能觀，常見的理解是：“一定的結構必然有與之相

對應的功能存在，且任何功能都需要一定的結構來完成”［2］“結構

是功能的基礎，即有什么樣的結構，相應地就會有什么樣的功能；另

一方面，功能的實現依賴于特定的結構”［3］。結合生物學的學科本

質來看，這些說法大體正確，但不能絕對化。例如,生物體的有些結

構，只是進化過程的副產品，無害無益。由于沒有選擇壓力，這些結

構在進化中就沒有被淘汰，如男性的乳頭。

生物學很多思想觀念的表述是柔性的，不是剛性的。在生物學中，

“結構決定功能”這一提法就稍顯絕對。結構是功能的基礎，但二者

并非總是單向的誰決定誰的關系，功能的發(fā)揮過程對結構有反作用。

例如，嬰幼兒大腦神經元網絡的結構，有賴于他的視覺和聽覺。如果

整天將其關在黑屋子里邊不見人，他的大腦發(fā)育一定不好。他見到聽

到的東西越多，對他的大腦發(fā)育越有好處，大腦神經元網絡的建構就

越好。這說明，并非人一生下來就具有一個成熟的大腦神經元網絡決

定了大腦的分析和思考能力，而是靠不斷地使用大腦，不斷地聽、看、

接觸新奇的環(huán)境，來塑造大腦的結構，使思維功能越來越發(fā)達。此外，

在結構不變的情況下，執(zhí)行功能的情況也可能發(fā)生變化。例如，人在

熟睡的時候身體結構沒有變化，但是走路這一功能就不能實現（除非

夢游）。再如，先天性聾啞患者的發(fā)聲器官很可能是正常的，但是由

于聽覺器官出現了功能障礙，導致不能說話。因此，當一個人不能說

話的時候，不一定是他說話的器官出了問題，而有可能是別的器官出

了問題。我們不能把某個機體功能與某個器官結構簡單而絕對地一一

對應起來，那樣就有些機械了，就不是生物學的思維了。因此，新課

標沒有用“結構決定功能”這一說法，而是用“結構與功能相統(tǒng)一”

［1］或“結構與功能相適應”［1］。

“結構與功能相適應”無疑是生物學中結構與功能觀的一種正確

表述，但如果將結構與功能觀等同于這句話，就過于簡單化了。這句

話不足以表達結構與功能觀的豐富內涵，也無需通過許多教學內容來

建構。這句話說的是結構與功能的關系，但結構與功能觀不僅僅是對

結構與功能關系的認識，還包括其他方面的內涵。首先是結構觀，其

次是功能觀，最后才是結構與功能的關系觀。

關于結構觀，大致包括以下基本認識。（1）生命系統(tǒng)的結構是以

物質作為基礎的（這說明結構觀與物質觀相聯(lián)系）。（2）生命系統(tǒng)的

結構是有層次的，如個體具有器官、組織、細胞等結構層次；生物圈

具有生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個體等結構層次。（3）生命系統(tǒng)中的結

構與結構之間是有聯(lián)系的，如細胞內各種膜結構之間相互聯(lián)系形成生

物膜系統(tǒng)；生產者和各級消費者靠食物聯(lián)系構成生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結

構。（4）生命系統(tǒng)中的結構大多是動態(tài)的、活的、變化的，如染色體

和染色質是同一物質在不同時期的存在狀態(tài)，它們在細胞周期的不同

階段不僅有形態(tài)的改變，還能在相關結構的協(xié)助下在細胞內運動。生

命的結構觀具有生物學的特點，這種結構觀用在物理、化學等學科，

有的適用，有的不一定適用。

關于功能觀，首先要認識到功能與性質是不同的概念。化學講物

質的結構決定性質，性質是物質本身的特性；生物學講結構具有功能

（即有什么用），功能是作為部分的結構對整體的貢獻，這是結構與

功能關系的實質。例如，葉綠體的功能，就要看葉綠體對細胞有什么

貢獻。離開了整體，局部結構的功能就無從談起。因此，認識某層次

結構的功能，不能離開它上一層次的整體。例如，認識細胞器的功能

就不能離開細胞；認識器官的功能，就不能離開生物體。另外，生命

體最基本的特征是自我更新和自我復制（即代謝和繁殖），所以對生

命體各層次結構的功能，大都應當圍繞這兩個基本特征去理解。生命

系統(tǒng)的維持還依靠3個流：物質流、能量流和信息流。所以對生命系

統(tǒng)各層次結構的功能，也可以從這3個維度去分析。這樣，結構與功

能觀就為我們分析生物學現象和問題，提供了思想方法上的指導。

在上述結構觀和功能觀的基礎上，才能深入理解結構與功能的關

系。(1)如前所述，在生物學中，對結構與功能觀不能機械、線性地

去認識。(2)不能孤立地去看一個結構和它的功能，一個結構功能的

實現需要其他結構的配合。例如，哺乳動物的呼吸系統(tǒng)需要循環(huán)系統(tǒng)

的配合；甲狀腺分泌激素的功能受到下丘腦和垂體的控制，等等。(3)

功能的實現需要外部條件。有的教師在總結結構與功能觀的時候，往

往忽略了這一點。例如，光合作用是葉綠體的功能，在黑暗中雖然結

構沒發(fā)生變化，卻無法進行光合作用，因為光照是進行光合作用的必

要條件。(4)發(fā)揮功能的過程可能對結構有反作用。如肌肉的功能是

運動，而運動又可以使肌肉發(fā)達，兩者相輔相成。總之，柔性的、非

線性的、相互聯(lián)系的、動態(tài)變化的、作用與反作用的結構與功能觀，

才是生物學的結構與功能觀。建立這樣的生命觀念，對培育學生的辯

證思維和辯證唯物主義世界觀有不可替代的價值，這鮮明地體現了生

物學科課程的育人價值。

2進化與適應觀

生物是怎么來的？生物是怎樣進化的？進化的結果是怎樣的？

對這些問題的基本看法就是進化觀。這些基本看法可以概括為以下幾

點：生物是不斷進化的，現在的生物都是進化來的，現存的所有生物

之間都有親緣關系，它們有著共同的祖先；進化的過程大體是從簡單

到復雜，從低等到高等，從水生到陸生；進化的機制主要解釋為現代

生物進化理論，包括以自然選擇學說為核心的物種形成理論以及協(xié)同

進化理論；進化的結果表現為分子的進化、物種的進化及生態(tài)系統(tǒng)的

進化；進化的方向是多元的，進化的結果是不完美的，進化產生的新

物種不一定對環(huán)境的適應能力更強，而是占領更多的生態(tài)位，更加充

分地利用地球上的資源和空間等等。

適應的含義包括結構與功能相適應、生物與環(huán)境相適應兩個方

面。適應既有普遍性（生物區(qū)別于非生物的特征之一），也有相對性。

適應的方式具有多樣性。適應就是生物的遺傳變異與環(huán)境相互作用的

結果，也就是自然選擇的結果。

上述內容與其說是進化與適應觀的基本內容，不如說是形成進化

和思想方法層面，才能形成看待生命世界的進化觀（個人認為進化與

適應觀可以統(tǒng)稱為進化觀，適應是進化論的核心概念之一）。例如，

認同人類不是神創(chuàng)造的，而是大自然演化的產物，同其他生物一樣是

自然界的一員，而不是凌駕于其他物種之上的主宰；認同每個生物身

上都凝聚著數十億年的進化史，生命來之不易，包括人類的生命在內，

都是億萬年生物的遺傳基因與環(huán)境相互作用的產物，因此應當珍愛生

命、敬畏生命；認識到自然界的各種生物和生態(tài)系統(tǒng)是協(xié)同進化的，

它們是作為一個有機整體不斷發(fā)展的，進而認同人類應當尊重自然、

順應自然、保護自然，與大自然和諧共生；在面對奇妙的生命現象尋

求解釋時，如“為什么所有的生物都共用一套遺傳密碼系統(tǒng)”“細胞

內葉綠體和線粒體是如何起源的”，都可以從進化的視角去分析（體

現進化觀的方法論價值）。

3穩(wěn)態(tài)與平衡觀

之所以把穩(wěn)態(tài)與平衡觀列為生命觀念之一，是因為穩(wěn)態(tài)和平衡是

從細胞到生物圈所有層次生命系統(tǒng)普遍存在的特性。在新課標和實驗

版課標中都有這樣一段話：“所有的生命系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之

中，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調節(jié)機制維持其穩(wěn)態(tài)。”［1］

這段話值得細細品味，它是貫穿新課標“穩(wěn)態(tài)與調節(jié)”和“生物與環(huán)

境”模塊的一條主線。

穩(wěn)態(tài)的概念包括以下幾個要點。（1）穩(wěn)態(tài)是指什么？穩(wěn)態(tài)是生命

系統(tǒng)維持自身相對穩(wěn)定狀態(tài)的特性和能力。對于這一點很多教師是有

誤解的，認為穩(wěn)態(tài)是一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)。其實不論在生理學還是在

生態(tài)學中，穩(wěn)態(tài)都是指生命系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)的一種能力和特性。（2）

穩(wěn)態(tài)有什么意義？人教版《生物?必修3?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中寫道：“穩(wěn)

態(tài)是生命系統(tǒng)的特征，也是機體生活的條件”。生命系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的意義

就是使系統(tǒng)的組分擁有一個相對穩(wěn)定適宜的環(huán)境，如人體的穩(wěn)態(tài)可使

機體細胞擁有穩(wěn)定、有序、適宜的環(huán)境。如果人體內環(huán)境的溫度、pH、

滲透壓等過高或過低，或者病原體在體內大量繁殖，都會危及細胞的

生命活動。（3）穩(wěn)態(tài)如何實現？穩(wěn)態(tài)通過自我調節(jié)實現（自穩(wěn)）。在

不同類型的生物、不同層次的生命系統(tǒng)中，調節(jié)機制多種多樣。例如，

人體的穩(wěn)態(tài)通過神經調節(jié)、激素調節(jié)和免疫調節(jié)來實現；生態(tài)系統(tǒng)的

穩(wěn)態(tài)通過種群數量的調節(jié)來實現。（4）穩(wěn)態(tài)作為生命系統(tǒng)的顯著特征，

說明生命系統(tǒng)的內部狀態(tài)不會被動地隨環(huán)境的變化而同樣程度地改

變，這體現了生命的自主性。

生命系統(tǒng)內部存在著各種因素和過程的平衡，這種平衡是動態(tài)

的。例如，同化作用和異化作用的平衡、營養(yǎng)平衡（血糖平衡、水鹽

平衡等）、生態(tài)平衡（生產者和消費者數量的平衡等）。生物體內部各

種過程的平衡受信息的調控（遺傳信息、激素、神經沖動、細胞因子

等），生態(tài)平衡也離不開生態(tài)系統(tǒng)內部信息的調控。這又與生命的信

息觀相聯(lián)系。

在理解穩(wěn)態(tài)和平衡概念的基礎上，學生可通過進一步抽象概括、

提煉升華，使之內化為看待事物和分析問題的視角、思路甚至是態(tài)度

傾向，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。例如，認識到人體的穩(wěn)態(tài)“讓所有細胞共

享，靠所有細胞共建”［4］，就會認同共建共享的理念，甚至可以將

其遷移至分析人類社會的發(fā)展，認同和諧穩(wěn)定的重要意義，認同人類

命運共同體的理念。認識到生命系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有限的，就會

轉化為做相關決策時把握分寸、尊重客觀規(guī)律的意識。

生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡是相互聯(lián)系的。二者都通過系統(tǒng)的自我調

節(jié)來實現，而且是互為條件、互為因果的關系。這或許是新課標將二

者并列為一條生命觀念的原因。

4物質與能量觀

關于生命的物質觀，首先是認同生命的物質性。生命本身沒有什

么神秘的非物質的力量來支配。前文所述的一切生命特征，都有其物

質基礎。生命本質上是物質的，這是辯證唯物主義自然觀的基礎。如

何理解物質性？從元素層面看，沒有特殊的生命元素，組成生命體的

元素自然界中都有，它們都來自于無機自然界。但是，組成生命體的

物質又有特殊性，生命體有選擇地從外界吸收有用的物質，且生物大

分子（如蛋白質、核酸、多糖）是生命體獨有的。因此，生命體在物

質上跟無機自然界既有聯(lián)系，又有其獨特性。例如，DNA、蛋白質

和多糖等都是生物體內才有的有機物，這些有機物的分工很明確。

DNA是指揮者，蛋白質是執(zhí)行者，這個過程需要糖類氧化分解提供

能量。生命的物質性，還體現在物質的運動變化是一切生命活動的基

礎。生命體內部的物質并不是隨機堆放在細胞中就能完成生命活動

的，而是有序地組織起來形成結構。結構是物質的有序組織形式，這

就是物質觀和結構觀的聯(lián)系。生命體的各種結構都有其獨特的物質基

礎，這也是物質觀的內容。

生命的能量觀需要建立在以下重要概念的基礎上。（1）生命過程

需要能量驅動，生命系統(tǒng)都是耗散結構，需要引入能量來維持有序性。

（2）生命系統(tǒng)的各個層次都有能量的流動和轉換。（3）能量以物質

為載體。細胞內的化學反應有放能反應和吸能反應，二者總是偶聯(lián)的

（通過ATP的合成和分解）。（4）光能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量來

源的最終源頭，但是對大多數生命體來說，光能并不能直接利用，而

是要通過化學反應轉化為化學能才能被利用（即使在綠色植物體內，

也有許多細胞不能進行光合作用）。（5）生命系統(tǒng)的能量流動同樣遵

循能量守恒定律。這些概念經過進一步提煉，就可以升華為生命的能

量觀。

生命的物質和能量觀與生命的系統(tǒng)觀、生態(tài)觀有內在聯(lián)系。生命

系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，時刻進行著物質和能量的輸入輸出。生物之間相互

依存、相互競爭，乃至捕食與被捕食，主要也是為了獲得生存、繁殖

所需要的物質和能量。換言之，生物之間的關系大抵都是圍繞獲取生

存所需要的物質和能量來建立的。

歸根結底，上升到生命的物質和能量觀層面，學生應該認識到生

命體是物質的特殊存在形式，它的存在和發(fā)展都需要能量來驅動（非

生命形態(tài)的物質不需要靠外界輸入能量來維系），而能量的傳遞和利

用又需要以物質為載體。除此之外，沒有什么神秘的、不可知的力量

支配生命，這對于樹立辯證唯物主義世界觀是十分重要的。有了這樣

的生命觀念，面對神秘主義的歪理邪說（如通過一定方式讓人體吸收

宇宙中的能量），自然就不會盲目信從了。

綜上所述，新課標中明確列出的結構與功能觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)

與平衡觀、物質與能量觀是重要的生命觀念，它們是相互聯(lián)系的。

5其他生命觀念

生命觀念除上述內容外，還包括其他觀念，如生命的信息觀［5］。

生命本質上既是物質的，也是信息的。生命系統(tǒng)都是物質、能量和信

息的統(tǒng)一體。生命體的組成以物質為基礎，生命活動靠能量來驅動，

同時也靠信息來控制和調節(jié)。包括我們人類在內，有性生殖的生物從

親代那里承接的主要是遺傳信息（小小的受精卵里沒有多少物質和能

量，但是有一整套控制個體發(fā)育的遺傳信息）；人體的神經調節(jié)、激

素調節(jié)、免疫調節(jié)都離不開信息的傳遞。現代生物科技靠掌握的基因

序列數據（即遺傳信息），就可以人工合成基因，甚至可以人工合成

生命。從物種繁衍的角度看，死亡的是個體，代代相傳的是遺傳信息。

換言之，生物個體都是生命長河中遺傳信息的臨時載體。引申之，對

人類之外的生物來說，個體存在的意義就是當好遺傳信息的傳遞者。

推而廣之，從人類文明發(fā)展的角度看，從偉大人物到普羅大眾，都會

隨著生命的結束“還原”為無機物，但他們所繼承和創(chuàng)造的文明的信

息會綿延不絕，這似可理解為生命的信息觀對人生的啟迪。

生物學課程的思想觀念、教育價值，并不僅限于生命觀念，還包

括科學本質觀、科學價值觀以及世界觀、人生觀等。新課標指出，高

中生物學課程要“展示生物學的基本內容，反映自然科學的本質”［1］，

這就是要求學生通過本課程的學習形成科學本質觀。實際上，新課標

在“教學建議”中有一大段是闡述科學本質觀的，應當引起生物學教

育工作者的重視。

參考文獻

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