呈現(xiàn)·歸納·解釋·抽象：學生生命觀的養(yǎng)成

朱家禮 鐘能政

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

生命觀是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關系或特征進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，能夠理解或解釋生物學相關事件或現(xiàn)象的意識、觀念和思維方法。生命觀需要經(jīng)過小學、初中到高中三個學段中具體科學概念的建立才能逐漸形成。

一、基于具體事物的生命觀

在小學階段，《小學科學課程標準》提出了“幫助學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”。

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

例如，教學四年級“種子是怎樣傳播的”，組織學生觀察探究常見植物果實的特征就是教學的重要環(huán)節(jié)，首先呈現(xiàn)有代表性的植物果實，如鳳仙花的果實、油菜的果莢、槭樹的果實、蒼耳、鬼針草、葡萄、櫻桃等。接著教師講述：我們已經(jīng)知道果實里有種子，果實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有哪些特征吧！組織學生交流觀察結(jié)果后，教師歸納小結(jié)：果實的結(jié)構(gòu)有利于植物種子的傳播，那么植物的果實為什么會有這樣的形態(tài)結(jié)構(gòu)呢？在引導學生認識了不同環(huán)境里的生物之后，再進行解釋：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)境相適應的。

依據(jù)學生的認知能力，“結(jié)構(gòu)與功能觀”的認識，經(jīng)過事實觀察、歸納概括、解釋現(xiàn)象之后，歷時兩年，完成了一次完整的“概念進階”。

(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。物質(zhì)與能量觀也是生命觀的重要思想。如何讓學生了解生命的物質(zhì)與能量關系，在小學階段還需要通過認識具體生物的生命過程來實現(xiàn)。

例如，教學四年級認識“呼吸與消化”，了解生命需要不斷地同環(huán)境進行物質(zhì)交換。教學過程中，需要借助具體的食物，讓學生認識我們?nèi)梭w必需的六種營養(yǎng)物質(zhì)，理解這些物質(zhì)在人的生命活動中的作用，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。在教學“食物鏈和食物網(wǎng)”的時候，則需要指導學生在認識具體的生物之間具有食物關系中意識到能量是通過食物在生物之間進行傳遞的。

經(jīng)過兩個年級三個教學單元的學習，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”的認識。

(三)基于具體事物的局部與整體觀

生物體是一個統(tǒng)一的整體，而組成生物體各個部分的結(jié)構(gòu)和功能各不相同，但它們在進行各種生命活動的時候并不是孤立的，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現(xiàn)。

例如，教學“我們的身體”，需要引導學生觀察我們身體的外部結(jié)構(gòu)，再引導學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不同的部分構(gòu)成的，然后通過體驗活動，再認識人體的各個部分在人體活動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

共同性是指生物體具有共同的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)基礎和生命活動特性，主要是理解“生物體的物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和生命活動特性是相同的”。多樣性是指生物的類群、種類、結(jié)構(gòu)和生命活動過程等都是多種多樣的。比如，認識植物的身體，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，也會有一些不同”的認識，從而讓學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。這樣的學習貫穿小學科學學習的全過程。

二、基于細胞的生命觀

初中生物學課程目標中明確提出：通過生物學課程的學習，學生將獲得生物學基本事實、概念、原理和規(guī)律等方面的基礎知識。生命觀的建立需要以概念學習為基礎。由此，初中階段生命觀的建立，仍然需要在生物學基本事實的基礎上進行概念學習、現(xiàn)象解釋和抽象。

(一)基于細胞的結(jié)構(gòu)與功能觀

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

(二)基于細胞的物質(zhì)與能量觀

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

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

整個教學過程圍繞“線粒體”的作用展開，對小學階段學習的“物質(zhì)變化與生命中能量的傳遞”的概念在細胞范疇內(nèi)進行再認識。

(三)基于細胞的穩(wěn)態(tài)與平衡觀

穩(wěn)態(tài)是一種復雜的由體內(nèi)各種調(diào)節(jié)機制所維持的動態(tài)平衡，一方面是代謝過程使內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的相對恒定遭到破壞，另一方面是通過調(diào)節(jié)使平衡恢復。整個機體的生命活動正是在穩(wěn)態(tài)不斷受到破壞而又得到恢復的過程中得以維持和進行。指導學生認識細胞膜的作用時，在認識了細胞膜能控制細胞內(nèi)外物質(zhì)的進出之后，需要引導學生討論：通過細胞膜進入細胞體內(nèi)的物質(zhì)都有哪些？在什么樣的情況下這些物質(zhì)才會進入？通過細胞膜排出細胞體的物質(zhì)會有哪些？在什么樣的情況下這些物質(zhì)才會排出？通過討論，學生不僅理解了細胞膜的作用，還能在微觀層面形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀。

(四)基于細胞的進化與適應觀

進化是生命變化的過程和結(jié)果。在小學科學課程學習過程中，學生已經(jīng)建立了與“生物體的結(jié)構(gòu)、功能與環(huán)境”相關聯(lián)的概念，也是進一步建立“生命觀”的前概念。生物的變異和遺傳是進化的基礎，變異為進化提供原料，通過遺傳保存和積累了某些變異。沒有生物的變異，就沒有生物對環(huán)境變化的適應。

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

三、基于聯(lián)系的解釋和抽象

高中生物課程的學習建立在初中生物學概念的基礎上，基于分子的單位，認識細胞的結(jié)構(gòu)、組成和功能，在生命觀的認識和滲透上更加系統(tǒng)和完善。

(一)基于聯(lián)系的結(jié)構(gòu)與功能觀

細胞內(nèi)有多個相對獨立的結(jié)構(gòu)，分別擔負著物質(zhì)的運輸、合成與分解、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等生命活動。每一個獨立結(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)，這也決定了其在細胞生命活動中的作用。當學生認識到這些基本事實之后，生命觀的內(nèi)化就取決于教師對相關概念的解釋、歸納和整理，既要講清細胞及細胞各結(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，細胞的結(jié)構(gòu)是以物質(zhì)為基礎的，沒有多種多樣的物質(zhì)分子就沒有細胞的存在，強調(diào)細胞的結(jié)構(gòu)、功能和物質(zhì)相聯(lián)系。第二，細胞的結(jié)構(gòu)是有層次的，由多個相對獨立的結(jié)構(gòu)組成。第三，細胞體內(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)在細胞活動的不同時期的存在狀態(tài)。第五，細胞內(nèi)各結(jié)構(gòu)單位的功能不能離開細胞，離開了細胞體，各個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

關于生命的物質(zhì)性，在小學、初中階段的生物學學習中都有所認識，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)成細胞的各種物質(zhì)在細胞體內(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)觀的關系。

生命活動需要能量的驅(qū)動，生命系統(tǒng)內(nèi)各個層級都有能量的流動和轉(zhuǎn)換，這是樹立有聯(lián)系的能量觀的基礎。如高中生物必修一《光合作用》部分，“植物細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)化并儲存為糖分子中的化學能”。這種認知是提煉生命觀的“重要事實”。在講解“光反應”和“暗反應”的時候，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：兩個反應之間相互提供反應的原料，光反應需要消耗二氧化碳，暗反應則會釋放二氧化碳；在能量上也有聯(lián)系，光反應將太陽能轉(zhuǎn)化成化學能儲存在ATP中，而ATP的分解又為暗反應提供能量。

在生命活動的過程中，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)的組分擁有一個相對穩(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態(tài)平衡。溶酶體就是控制細胞穩(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胞器，主要功能是進行細胞內(nèi)的消化，這是重要的事實。在解釋溶酶體功能的時候，需要著眼細胞內(nèi)穩(wěn)定適宜的環(huán)境。當細胞外有營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞時，溶酶體就會利用酸性水解酶進行消化，這樣細胞外的營養(yǎng)物質(zhì)才有可能連續(xù)不斷地進入細胞內(nèi)，保持細胞營養(yǎng)物質(zhì)的穩(wěn)定。假如進入細胞內(nèi)的是病毒，則溶酶體也一樣會利用酸性水解酶進行消殺，確保細胞物質(zhì)、結(jié)構(gòu)不被破壞，維護適宜的細胞環(huán)境，從而保護機體不會生病。如果營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，細胞體的新陳代謝平衡就會被破壞，為了維持細胞進行正常的生命活動，溶酶體還能分解自身物質(zhì)，參與細胞代謝，維持細胞的平衡活動。由此看來，溶酶體一旦受到破壞，就會破壞細胞的穩(wěn)定與平衡，從而使機體受到傷害。因此，“讓所有細胞共享，靠所有細胞共建”，就會認同共享共建的理念。

(四)基于聯(lián)系的進化與適應觀

進化需要解釋生命體是怎么來的，適應需要解釋生命體為什么會是這樣的，進化和適應是相互聯(lián)系的一個問題的兩面。葉綠體和線粒體是細胞內(nèi)兩種產(chǎn)生能量的細胞器，如何解釋它們是怎么來的？為什么具有現(xiàn)在的功能？“內(nèi)共生起源學說”認為，線粒體和葉綠體分別起源于原始真核細胞內(nèi)共生的細菌和藍藻，真核細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)獲得活動能量。當時的生態(tài)系統(tǒng)中還存在著另一種需要氧氣的真細菌，因為其體內(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菌，并與之建立起了一種互惠的共生關系：古核生物為真細菌提供保護和環(huán)境，而真細菌提供更多的能量供給宿主；同時，這種古核生物也可能吞噬了一些原始的藍藻，在古核生物體內(nèi)，藍藻為宿主細胞完成光合作用。在古核生物細胞內(nèi)的真細菌一些原來的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了變化，真細菌的功能也在共生的過程中逐漸特化，最終演變成專門進行能量代謝的細胞器——線粒體，藍藻也在共生的過程中逐漸演變成了光合作用的細胞器——葉綠體。

有了這樣的概念認識，再進行必要的提煉，學生就會認識到：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)同進化的，它們是作為一個有機整體協(xié)同發(fā)展的，我們應該尊重自然、順應自然，與大自然和諧共生。

總之，學生生命觀的培養(yǎng)需要遵循其認知規(guī)律。小學階段，在觀察大量事物的基礎上進行認識、介紹和解釋，逐漸演繹內(nèi)化，學生的生命觀是“具象化”的；初中階段，生命觀建立仍然離不開具體的事實，細胞是認識生命的基礎，也是生命觀建立的載體，學生的生命觀是“微觀化”的；高中階段，學生的認知水平、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事實的基礎上進行廣泛的聯(lián)系，系統(tǒng)地考慮生命體自身、生命體之間、生命體與環(huán)境之間的關聯(lián)，學生的生命觀是“系統(tǒng)化”的。