高中生物核心素養生命觀念的內涵和意義

對生物學學科核心素養的理解——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，

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，都以發展學生的生物學學科核心素養為宗旨。理解

生物學學科核心素養是實施新課標的關鍵，而理解生物學學科核心素

養，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

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、穩態與平衡觀、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

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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，他的大腦發育一定不好。他見到聽

到的東西越多，對他的大腦發育越有好處，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、

接觸新奇的環境，來塑造大腦的結構，使思維功能越來越發達。此外，

在結構不變的情況下，執行功能的情況也可能發生變化。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聲器官很可能是正常的，但是由

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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）生命系統的結構是以

物質作為基礎的（這說明結構觀與物質觀相聯系）。（2）生命系統的

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

具有生態系統、群落、種群、個體等結構層次。（3）生命系統中的結

構與結構之間是有聯系的，如細胞內各種膜結構之間相互聯系形成生

物膜系統；生產者和各級消費者靠食物聯系構成生態系統的營養結

構。（4）生命系統中的結構大多是動態的、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，它們在細胞周期的不同

階段不僅有形態的改變，還能在相關結構的協助下在細胞內運動。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，

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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需要循環系統

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)發揮功能的過程可能對結構有反作用。如肌肉的功能是

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運動，而運動又可以使肌肉發達，兩者相輔相成。總之，柔性的、非

線性的、相互聯系的、動態變化的、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、物種的進化及生態系統的

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

物種不一定對環境的適應能力更強，而是占領更多的生態位，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、生物與環境相適應兩個方

面。適應既有普遍性（生物區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

與適應觀所基于的大概念。有了這樣的大概念，再上升到意識、態度

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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系統是協同進化的，

它們是作為一個有機整體不斷發展的，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”“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穩態與平衡觀

之所以把穩態與平衡觀列為生命觀念之一，是因為穩態和平衡是

從細胞到生物圈所有層次生命系統普遍存在的特性。在新課標和實驗

版課標中都有這樣一段話：“所有的生命系統都存在于一定的環境之

中，在不斷變化的環境條件下，依靠自我調節機制維持其穩態。”［1］

這段話值得細細品味，它是貫穿新課標“穩態與調節”和“生物與環

境”模塊的一條主線。

穩態的概念包括以下幾個要點。（1）穩態是指什么？穩態是生命

系統維持自身相對穩定狀態的特性和能力。對于這一點很多教師是有

誤解的，認為穩態是一種相對穩定的狀態。其實不論在生理學還是在

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生態學中，穩態都是指生命系統或生態系統的一種能力和特性。（2）

穩態有什么意義？人教版《生物?必修3?穩態與環境》中寫道：“穩

態是生命系統的特征，也是機體生活的條件”。生命系統穩態的意義

就是使系統的組分擁有一個相對穩定適宜的環境，如人體的穩態可使

機體細胞擁有穩定、有序、適宜的環境。如果人體內環境的溫度、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）穩態如何實現？穩態通過自我調節實現（自穩）。在

不同類型的生物、不同層次的生命系統中，調節機制多種多樣。例如，

人體的穩態通過神經調節、激素調節和免疫調節來實現；生態系統的

穩態通過種群數量的調節來實現。（4）穩態作為生命系統的顯著特征，

說明生命系統的內部狀態不會被動地隨環境的變化而同樣程度地改

變，這體現了生命的自主性。

生命系統內部存在著各種因素和過程的平衡，這種平衡是動態

的。例如，同化作用和異化作用的平衡、營養平衡（血糖平衡、水鹽

平衡等）、生態平衡（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），生態平衡也離不開生態系統內部信息的調控。這又與生命的信

息觀相聯系。

在理解穩態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、思路甚至是態度

傾向，形成穩態與平衡觀。例如，認識到人體的穩態“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

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其遷移至分析人類社會的發展，認同和諧穩定的重要意義，認同人類

命運共同體的理念。認識到生命系統的自我調節能力是有限的，就會

轉化為做相關決策時把握分寸、尊重客觀規律的意識。

生命系統的穩態與平衡是相互聯系的。二者都通過系統的自我調

節來實現，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。

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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，生命系統都是耗散結構，需要引入能量來維持有序性。

（2）生命系統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，二者總是偶聯的

（通過ATP的合成和分解）。（4）光能是幾乎所有生命系統中能量來

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觀、生態觀有內在聯系。生命

系統是開放系統，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，它的存在和發展都需要能量來驅動（非

生命形態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。

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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、穩態

與平衡觀、物質與能量觀是重要的生命觀念，它們是相互聯系的。

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。生命系統都是物質、能量和信

息的統一體。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。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育的遺傳信息）；人體的神經調節、激

素調節、免疫調節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

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育工作者的重視。

參考文獻

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及教學［J］.課程?教材?教法,2017(9):93-99.

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