高中生物核心素养生命观念的内涵和意义

对生物学学科核心素养的理解——生命观念的内涵和意义

赵占良

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称新课标）

同实验版课标相比，最突出的变化就是凝炼了生物学学科核心素养，

并以此作为贯穿整个课程设计的主线，从课程目标到课程内容再到课

程的实施和评价，都以发展学生的生物学学科核心素养为宗旨。理解

生物学学科核心素养是实施新课标的关键，而理解生物学学科核心素

养，不能仅靠阅读新课标内容去望文生义，而必须建立在深入理解生

物学学科本质的基础上。

新课标中生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探

究和社会责任，其中生命观念无疑是最具生物学学科特点的一点。新

课标指出：“生命观念是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进

行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，能够理解或解释生物学

相关事件或现象的意识、观念和思想方法。”［1］通过这段话可以看

出，“生命观念”不是具体的知识，更不是具体的生物学事实，而是

指认识主体在了解事实的基础上形成概念后，再进一步提炼和升华，

内化在头脑中的意识、观念和思想方法，关乎如何看待生命世界的态

度和价值取向。在分析和解决与生物学相关的问题时，科学的生命观

念虽不能提供现成的答案，但会指明分析问题的思路和方向。

生命观念具体包括哪些内容呢？新课标列出了几个重要的生命

观念：“如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能

量观等。”［1］新课标在这里使用了“如”和“等”二字，“如”就是

1 / 11

举例子，“等”说明还有其他生命观念。当然，只举出这4个例子，

说明课标修订组认为这4个方面的生命观念是最重要的。

1结构与功能观

关于结构与功能观，常见的理解是：“一定的结构必然有与之相

对应的功能存在，且任何功能都需要一定的结构来完成”［2］“结构

是功能的基础，即有什么样的结构，相应地就会有什么样的功能；另

一方面，功能的实现依赖于特定的结构”［3］。结合生物学的学科本

质来看，这些说法大体正确，但不能绝对化。例如,生物体的有些结

构，只是进化过程的副产品，无害无益。由于没有选择压力，这些结

构在进化中就没有被淘汰，如男性的乳头。

生物学很多思想观念的表述是柔性的，不是刚性的。在生物学中，

“结构决定功能”这一提法就稍显绝对。结构是功能的基础，但二者

并非总是单向的谁决定谁的关系，功能的发挥过程对结构有反作用。

例如，婴幼儿大脑神经元网络的结构，有赖于他的视觉和听觉。如果

整天将其关在黑屋子里边不见人，他的大脑发育一定不好。他见到听

到的东西越多，对他的大脑发育越有好处，大脑神经元网络的建构就

越好。这说明，并非人一生下来就具有一个成熟的大脑神经元网络决

定了大脑的分析和思考能力，而是靠不断地使用大脑，不断地听、看、

接触新奇的环境，来塑造大脑的结构，使思维功能越来越发达。此外，

在结构不变的情况下，执行功能的情况也可能发生变化。例如，人在

熟睡的时候身体结构没有变化，但是走路这一功能就不能实现（除非

梦游）。再如，先天性聋哑患者的发声器官很可能是正常的，但是由

2 / 11

于听觉器官出现了功能障碍，导致不能说话。因此，当一个人不能说

话的时候，不一定是他说话的器官出了问题，而有可能是别的器官出

了问题。我们不能把某个机体功能与某个器官结构简单而绝对地一一

对应起来，那样就有些机械了，就不是生物学的思维了。因此，新课

标没有用“结构决定功能”这一说法，而是用“结构与功能相统一”

［1］或“结构与功能相适应”［1］。

“结构与功能相适应”无疑是生物学中结构与功能观的一种正确

表述，但如果将结构与功能观等同于这句话，就过于简单化了。这句

话不足以表达结构与功能观的丰富内涵，也无需通过许多教学内容来

建构。这句话说的是结构与功能的关系，但结构与功能观不仅仅是对

结构与功能关系的认识，还包括其他方面的内涵。首先是结构观，其

次是功能观，最后才是结构与功能的关系观。

关于结构观，大致包括以下基本认识。（1）生命系统的结构是以

物质作为基础的（这说明结构观与物质观相联系）。（2）生命系统的

结构是有层次的，如个体具有器官、组织、细胞等结构层次；生物圈

具有生态系统、群落、种群、个体等结构层次。（3）生命系统中的结

构与结构之间是有联系的，如细胞内各种膜结构之间相互联系形成生

物膜系统；生产者和各级消费者靠食物联系构成生态系统的营养结

构。（4）生命系统中的结构大多是动态的、活的、变化的，如染色体

和染色质是同一物质在不同时期的存在状态，它们在细胞周期的不同

阶段不仅有形态的改变，还能在相关结构的协助下在细胞内运动。生

命的结构观具有生物学的特点，这种结构观用在物理、化学等学科，

3 / 11

有的适用，有的不一定适用。

关于功能观，首先要认识到功能与性质是不同的概念。化学讲物

质的结构决定性质，性质是物质本身的特性；生物学讲结构具有功能

（即有什么用），功能是作为部分的结构对整体的贡献，这是结构与

功能关系的实质。例如，叶绿体的功能，就要看叶绿体对细胞有什么

贡献。离开了整体，局部结构的功能就无从谈起。因此，认识某层次

结构的功能，不能离开它上一层次的整体。例如，认识细胞器的功能

就不能离开细胞；认识器官的功能，就不能离开生物体。另外，生命

体最基本的特征是自我更新和自我复制（即代谢和繁殖），所以对生

命体各层次结构的功能，大都应当围绕这两个基本特征去理解。生命

系统的维持还依靠3个流：物质流、能量流和信息流。所以对生命系

统各层次结构的功能，也可以从这3个维度去分析。这样，结构与功

能观就为我们分析生物学现象和问题，提供了思想方法上的指导。

在上述结构观和功能观的基础上，才能深入理解结构与功能的关

系。(1)如前所述，在生物学中，对结构与功能观不能机械、线性地

去认识。(2)不能孤立地去看一个结构和它的功能，一个结构功能的

实现需要其他结构的配合。例如，哺乳动物的呼吸系统需要循环系统

的配合；甲状腺分泌激素的功能受到下丘脑和垂体的控制，等等。(3)

功能的实现需要外部条件。有的教师在总结结构与功能观的时候，往

往忽略了这一点。例如，光合作用是叶绿体的功能，在黑暗中虽然结

构没发生变化，却无法进行光合作用，因为光照是进行光合作用的必

要条件。(4)发挥功能的过程可能对结构有反作用。如肌肉的功能是

4 / 11

运动，而运动又可以使肌肉发达，两者相辅相成。总之，柔性的、非

线性的、相互联系的、动态变化的、作用与反作用的结构与功能观，

才是生物学的结构与功能观。建立这样的生命观念，对培育学生的辩

证思维和辩证唯物主义世界观有不可替代的价值，这鲜明地体现了生

物学科课程的育人价值。

2进化与适应观

生物是怎么来的？生物是怎样进化的？进化的结果是怎样的？

对这些问题的基本看法就是进化观。这些基本看法可以概括为以下几

点：生物是不断进化的，现在的生物都是进化来的，现存的所有生物

之间都有亲缘关系，它们有着共同的祖先；进化的过程大体是从简单

到复杂，从低等到高等，从水生到陆生；进化的机制主要解释为现代

生物进化理论，包括以自然选择学说为核心的物种形成理论以及协同

进化理论；进化的结果表现为分子的进化、物种的进化及生态系统的

进化；进化的方向是多元的，进化的结果是不完美的，进化产生的新

物种不一定对环境的适应能力更强，而是占领更多的生态位，更加充

分地利用地球上的资源和空间等等。

适应的含义包括结构与功能相适应、生物与环境相适应两个方

面。适应既有普遍性（生物区别于非生物的特征之一），也有相对性。

适应的方式具有多样性。适应就是生物的遗传变异与环境相互作用的

结果，也就是自然选择的结果。

上述内容与其说是进化与适应观的基本内容，不如说是形成进化

与适应观所基于的大概念。有了这样的大概念，再上升到意识、态度

5 / 11

和思想方法层面，才能形成看待生命世界的进化观（个人认为进化与

适应观可以统称为进化观，适应是进化论的核心概念之一）。例如，

认同人类不是神创造的，而是大自然演化的产物，同其他生物一样是

自然界的一员，而不是凌驾于其他物种之上的主宰；认同每个生物身

上都凝聚着数十亿年的进化史，生命来之不易，包括人类的生命在内，

都是亿万年生物的遗传基因与环境相互作用的产物，因此应当珍爱生

命、敬畏生命；认识到自然界的各种生物和生态系统是协同进化的，

它们是作为一个有机整体不断发展的，进而认同人类应当尊重自然、

顺应自然、保护自然，与大自然和谐共生；在面对奇妙的生命现象寻

求解释时，如“为什么所有的生物都共用一套遗传密码系统”“细胞

内叶绿体和线粒体是如何起源的”，都可以从进化的视角去分析（体

现进化观的方法论价值）。

3稳态与平衡观

之所以把稳态与平衡观列为生命观念之一，是因为稳态和平衡是

从细胞到生物圈所有层次生命系统普遍存在的特性。在新课标和实验

版课标中都有这样一段话：“所有的生命系统都存在于一定的环境之

中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。”［1］

这段话值得细细品味，它是贯穿新课标“稳态与调节”和“生物与环

境”模块的一条主线。

稳态的概念包括以下几个要点。（1）稳态是指什么？稳态是生命

系统维持自身相对稳定状态的特性和能力。对于这一点很多教师是有

误解的，认为稳态是一种相对稳定的状态。其实不论在生理学还是在

6 / 11

生态学中，稳态都是指生命系统或生态系统的一种能力和特性。（2）

稳态有什么意义？人教版《生物•必修3•稳态与环境》中写道：“稳

态是生命系统的特征，也是机体生活的条件”。生命系统稳态的意义

就是使系统的组分拥有一个相对稳定适宜的环境，如人体的稳态可使

机体细胞拥有稳定、有序、适宜的环境。如果人体内环境的温度、pH、

渗透压等过高或过低，或者病原体在体内大量繁殖，都会危及细胞的

生命活动。（3）稳态如何实现？稳态通过自我调节实现（自稳）。在

不同类型的生物、不同层次的生命系统中，调节机制多种多样。例如，

人体的稳态通过神经调节、激素调节和免疫调节来实现；生态系统的

稳态通过种群数量的调节来实现。（4）稳态作为生命系统的显著特征，

说明生命系统的内部状态不会被动地随环境的变化而同样程度地改

变，这体现了生命的自主性。

生命系统内部存在着各种因素和过程的平衡，这种平衡是动态

的。例如，同化作用和异化作用的平衡、营养平衡（血糖平衡、水盐

平衡等）、生态平衡（生产者和消费者数量的平衡等）。生物体内部各

种过程的平衡受信息的调控（遗传信息、激素、神经冲动、细胞因子

等），生态平衡也离不开生态系统内部信息的调控。这又与生命的信

息观相联系。

在理解稳态和平衡概念的基础上，学生可通过进一步抽象概括、

提炼升华，使之内化为看待事物和分析问题的视角、思路甚至是态度

倾向，形成稳态与平衡观。例如，认识到人体的稳态“让所有细胞共

享，靠所有细胞共建”［4］，就会认同共建共享的理念，甚至可以将

7 / 11

其迁移至分析人类社会的发展，认同和谐稳定的重要意义，认同人类

命运共同体的理念。认识到生命系统的自我调节能力是有限的，就会

转化为做相关决策时把握分寸、尊重客观规律的意识。

生命系统的稳态与平衡是相互联系的。二者都通过系统的自我调

节来实现，而且是互为条件、互为因果的关系。这或许是新课标将二

者并列为一条生命观念的原因。

4物质与能量观

关于生命的物质观，首先是认同生命的物质性。生命本身没有什

么神秘的非物质的力量来支配。前文所述的一切生命特征，都有其物

质基础。生命本质上是物质的，这是辩证唯物主义自然观的基础。如

何理解物质性？从元素层面看，没有特殊的生命元素，组成生命体的

元素自然界中都有，它们都来自于无机自然界。但是，组成生命体的

物质又有特殊性，生命体有选择地从外界吸收有用的物质，且生物大

分子（如蛋白质、核酸、多糖）是生命体独有的。因此，生命体在物

质上跟无机自然界既有联系，又有其独特性。例如，DNA、蛋白质

和多糖等都是生物体内才有的有机物，这些有机物的分工很明确。

DNA是指挥者，蛋白质是执行者，这个过程需要糖类氧化分解提供

能量。生命的物质性，还体现在物质的运动变化是一切生命活动的基

础。生命体内部的物质并不是随机堆放在细胞中就能完成生命活动

的，而是有序地组织起来形成结构。结构是物质的有序组织形式，这

就是物质观和结构观的联系。生命体的各种结构都有其独特的物质基

础，这也是物质观的内容。

8 / 11

生命的能量观需要建立在以下重要概念的基础上。（1）生命过程

需要能量驱动，生命系统都是耗散结构，需要引入能量来维持有序性。

（2）生命系统的各个层次都有能量的流动和转换。（3）能量以物质

为载体。细胞内的化学反应有放能反应和吸能反应，二者总是偶联的

（通过ATP的合成和分解）。（4）光能是几乎所有生命系统中能量来

源的最终源头，但是对大多数生命体来说，光能并不能直接利用，而

是要通过化学反应转化为化学能才能被利用（即使在绿色植物体内，

也有许多细胞不能进行光合作用）。（5）生命系统的能量流动同样遵

循能量守恒定律。这些概念经过进一步提炼，就可以升华为生命的能

量观。

生命的物质和能量观与生命的系统观、生态观有内在联系。生命

系统是开放系统，时刻进行着物质和能量的输入输出。生物之间相互

依存、相互竞争，乃至捕食与被捕食，主要也是为了获得生存、繁殖

所需要的物质和能量。换言之，生物之间的关系大抵都是围绕获取生

存所需要的物质和能量来建立的。

归根结底，上升到生命的物质和能量观层面，学生应该认识到生

命体是物质的特殊存在形式，它的存在和发展都需要能量来驱动（非

生命形态的物质不需要靠外界输入能量来维系），而能量的传递和利

用又需要以物质为载体。除此之外，没有什么神秘的、不可知的力量

支配生命，这对于树立辩证唯物主义世界观是十分重要的。有了这样

的生命观念，面对神秘主义的歪理邪说（如通过一定方式让人体吸收

宇宙中的能量），自然就不会盲目信从了。

9 / 11

综上所述，新课标中明确列出的结构与功能观、进化与适应观、稳态

与平衡观、物质与能量观是重要的生命观念，它们是相互联系的。

5其他生命观念

生命观念除上述内容外，还包括其他观念，如生命的信息观［5］。

生命本质上既是物质的，也是信息的。生命系统都是物质、能量和信

息的统一体。生命体的组成以物质为基础，生命活动靠能量来驱动，

同时也靠信息来控制和调节。包括我们人类在内，有性生殖的生物从

亲代那里承接的主要是遗传信息（小小的受精卵里没有多少物质和能

量，但是有一整套控制个体发育的遗传信息）；人体的神经调节、激

素调节、免疫调节都离不开信息的传递。现代生物科技靠掌握的基因

序列数据（即遗传信息），就可以人工合成基因，甚至可以人工合成

生命。从物种繁衍的角度看，死亡的是个体，代代相传的是遗传信息。

换言之，生物个体都是生命长河中遗传信息的临时载体。引申之，对

人类之外的生物来说，个体存在的意义就是当好遗传信息的传递者。

推而广之，从人类文明发展的角度看，从伟大人物到普罗大众，都会

随着生命的结束“还原”为无机物，但他们所继承和创造的文明的信

息会绵延不绝，这似可理解为生命的信息观对人生的启迪。

生物学课程的思想观念、教育价值，并不仅限于生命观念，还包

括科学本质观、科学价值观以及世界观、人生观等。新课标指出，高

中生物学课程要“展示生物学的基本内容，反映自然科学的本质”［1］，

这就是要求学生通过本课程的学习形成科学本质观。实际上，新课标

在“教学建议”中有一大段是阐述科学本质观的，应当引起生物学教

10 / 11

育工作者的重视。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版

［M］.北京:人民教育出版社,2018.

［2］唐庆圆.例析高中生物中的“结构与功能观”［J］.中学生物

学,2016(6):3-4.

［3］刘丹.高中生物必修教材中渗透结构与功能观的研究［J］.中学

生物教学,2016(11):4-6.

［4］朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书：生物：必修3

稳态与环境［M］.北京:人民教育出版社,2004：1.

［5］张秀红.核心素养视域下的生物学观念：内涵、价值、内容体系

及教学［J］.课程•教材•教法,2017(9):93-99.

11 / 11