浅析基于系统论思想的高中生物学教学

王洪宁

（吉林省农安县实验中学 吉林农安 130200）

浅析基于系统论思想的高中生物学教学

王洪宁

（吉林省农安县实验中学 吉林农安 130200）

高中生物学必修模块是现代生物学的核心内容，揭示了生命系统的本质和特征，对于提高学生的生物科学素养具有不可或缺的作用。这也是探讨在高中生物学教学中引入系统论思想的初衷。

高中生物 教学

生物学科思想反映了生物学的思维特点和学习规律，是生物学知识学习、产生和发展的动力，是学科能力发展的催化剂，是学生认知和理解生物学最具影响力的内容。生物学蕴含着许多科学思想，系统论思想是其中的重要内容，在大多数情况下生物学的具体内容可以在系统思想的框架下得到解释。高中生物学教材也是用系统论思想来诠释生命的。

一、教师可以从系统论视角理解高中生物学的三个必修模块

《分子与细胞》模块突出细胞是基本的生命系统这条主线，选取了系统的层次、细胞的组成、结构、功能及细胞的生命历程等知识。通过学习，学生能够理解生命系统的非线性（整体不等于它的部分之和）与时序性（生命系统的组成要素在时空上有严格的确定的秩序或相对稳定的位置以及生命活动的时序性）本质。

《遗传与进化》模块以基因的本质、功能及其发现历程为主线，选取了减数分裂与受精作用、DNA分子结构和功能、遗传和变异的基本原理、现代生物进化理论及物种形成等知识。通过学习，学生将会理解生命系统是开放的信息系统，它具有自我更新、适应、演化的特性。

《稳态与环境》模块的知识结构是更是凸显了系统论思想。本模块以生物个体、种群、群落和生态系统各个层次生命系统的稳态的干扰和维持为主线，选取了人体稳态的调节和生态系统有关组成要素活动对生态系统稳定性的干扰和维持等知识。通过学习，学生将理解：生命活动过程的本质是物质的变化、能量的转化和信息的传递过程;生命系统的稳态实际上是一种动态平衡，其稳态不仅有其自身的调节，还与所处的环境有着紧密的联系，生命系统正是在稳态不断受到破坏而又同时得到恢复的过程中得以维持和发展的。该模块的学习将进一步帮助学生从系统的角度认识生命。

二、将系统论思想融入生物学知识建构过程需要关注的问题

从系统论观点出发，将系统论思想融入生物学知识建构过程，教师可以引导学生主要从三个方面入手。① 树立系统的整体观。在研究系统的一个要素时，还要观察其他不同的、相互作用的要素，分析它们在多重要素的影响作用下作为一个整体的行为，以及表现出来的新的整体的性质和功能的。② 明确系统整体的性质和功能取决于系统内部的结构和联系的认识。要搞清楚构成系统的要素的性质、数量、空间排列及时序组合，弄清楚系统要素间发生的物质、能量、信息的传递和交流状态。认识系统就要弄清系统内的结构和联系，改造系统就是调整系统的结构和联系。③ 理解生命系统的开放性与动态性。每个系统都是一个更大系统的组成要素，因此系统的性质和功能受到环境的影响。生命系统是开放的，与外界交换物质、能量和信息，才能维持其生命，系统总是处在运动和变化的状态之中。

由于人们对生命系统的研究是多层次、多方向的，在对生命系统研究时，教师需要从不同角度进行分类，所以，不同层次的要素具有相对性。基于系统论的思维方法，不只是考察单个事物，也不只是进行概念、判断、推理，还用模型来模拟、检验推理。它是通过对部分和整体作细致的观察研究、从整体上把握事物。在生物学教学的过程中，教师要注重生命系统的整体性，研究系统的内部结构及联系，强调系统的开放性与动态性。生命是一个复杂、开放、自组织的系统。由于生命系统的复杂性以及非线性、混沌的特点，使生物现象和生命活动规律大部分不遵从因果决定性原则。因此，用系统论的基本思想方法来指导学生的学习，更有利于学生理解生命现象和生物学事实，掌握生物学的概念和基本结构，养成系统思维的习惯，形成学科能力。

三、将系统论思想融入生物学知识体系建构过程

布鲁纳说过：“学生对所学材料的接受必然是有限的，怎样能使这种接受在他们以后一生的思考中有价值？回答是：不论他们选取什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构。”在教学组织过程中，教师引导学生运用系统论思想方法，对本节课的所学知识和概念进行逐一分析，构建学科内容结构的基本思路（图2），明确本节内容在不同学习阶段的呈现形式和学习重点;明确所学知识与先前学习内容以及将来学习内容的逻辑关系;厘清不同内容与学科方法的实然联系，把握学习的核心内容，构建学科的内容体系。在系统论的思想的指引下运用生物学方法分析生命现象和解决问题，使得复杂的生命现象和问题变得简单，使生物学科内容更生动、形象、深刻，也有利于学生领会了相应的生物学方法，避免学生出现学科知识碎片化和浅表化，技能与方法运用的机械、模仿的现象。同时，也使得抽象的学科思想得以彰显，学生对系统论的思想方法也有一个清晰认识。

在血糖平衡模型构建成功的基础上，学生能够很容易构建起分级调节的知识网络。下丘脑作为内分泌系统的枢纽，不仅作为血糖调节中枢，通过传出神经直接作用于胰岛细胞与肾上腺，调节激素分泌，还通过分级调节方式调节甲状腺的活动。在甲状腺激素分泌的分级调节中，利用一般系统科学的空间结构方法分析下丘脑-垂体-甲状腺构成的整体系统：下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素（TRH）作用于垂体，促使垂体释放促甲状腺激素（TSH），促甲状腺激素（TSH）随血液运输到达甲状腺，使甲状腺激素的合成和分泌增加，体现了系统论思想的等级结构性。血液中的甲状腺激素的含量同时也能作为负反馈信号，反过来抑制下丘脑和垂体的分泌。生命系统是一个复杂开放的自组织系统，与环境相互作用的同时，会进行一定的调整以适应外界环境变化，如在寒冷环境中生命体会增加甲状腺激素的合成与分泌。在当前所学的甲状腺激素分泌的分级调节基础上，学生能够更容易理解水盐平衡调节以及体温调节（将来需学）等内容。

在高中阶段，考虑到学生的知识水平与接受能力，将系统论思想引入生物学的学习过程的目的，不是要求学生完整的理解系统的概念，而是期望他们在解决问题的过程，关注整个系统，以便理解和处理整个系统的问题或现象。

教师从系统论思想入手，组织教学活动，能够潜移默化地帮助学生优化认知策略、改善思维品质，使学生的学习过程更有意义，更好地实现生物学科的科学教育价值，为提高学生的科学素养和学生的终身发展奠定基础。