系统论思想在高中生物教学中的渗透

屈燕飞

摘 要 在高中生物（人教版）教材选修三的“生态工程的基本原理”一节中，从一道旁栏思考题“你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？”出发引出系统整体性的原理，在此基础上整理总结了高中生物三个模块中体现整体功能大于部分之和的例子，进一步反思了高中生物教学应从哲学的一个层次——系统论的高度传授知识。

关键词 高中生物 系统论 整体与部分

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1 课堂意外引出的系统整体性原理

高中生物（人教版）选修三教材中第五章第一节“生态工程的基本原理”阐述了生态工程的五个基本原理，其中有系统学和工程学原理，前者又包括“系统的结构决定功能”和“系统整体性”。系统整体性原理是指系统各组分之间要有适当的比例关系，这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即1+1>2。对此课本是以珊瑚礁的藻类和珊瑚虫的营养关系为例，由于笔者所在的学校是当地的一所重点高中，学生的综合素质较高，因此笔者当时只是简单地在课堂上举了这个例子，没有注意学生理解的理解程度。可是课后有部分学生反应他们不理解，所以笔者对这个例子做进一步的解释：

珊瑚虫是一种产在热带海中的腔肠动物，大多群居生活，能够吸收海水中矿物质来建造外殼，以保护身体，虫体会一代代死去，而它们分泌的外壳却长年在一起慢慢形成千姿百态的珊瑚礁，珊瑚虫体内有藻类植物共同生活，这些藻类靠珊瑚虫排出的废物生活，同时给珊瑚虫提供氧气。通常情况下，如果珊瑚虫失去了共生关系的藻类，就会死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”失去其鲜艳的色彩，进而生物的多样性锐减，从而造成系统的崩溃。因此珊瑚和藻类实现的总体功能大于它们单独的功能，简单来说就是它们彼此共生互利。

接着笔者提出有一道旁栏思考题，“你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？”

之后立刻有学生回答：“老师，豆科植物的根和固氮菌他们也是互利共生的，还有内环境是由免疫-神经-体液这样的网络构成的，它维持着生物体内环境的相对稳定，但这种稳定是这三者共同起作用才能达到的，也体现了1+1>2。”他的回答十分出乎意料。笔者的本意是利用珊瑚礁和藻类的关系让学生举出高中阶段互利共生的例子，但没有想到学生还能举出学过的其他例子。学生完全是用系统论思想中整体与部分的关系在考虑这个问题。

2 整理总结高中生物三个模块中体现整体功能大于部分之和的例子

为了更好地理解系统整体性原理，教师应该先从整体与部分的关系入手，整体指由事物的各内在要素相互联系构成的有机统一体及其发展的全过程，部分指组成有机统一体的各个方面、要素及其发展过程中某一阶段。整体与部分就地位而言，整体处于主导地位，统率着部分。就功能而言，整体与部分的关系有三种情形：① 整体具有部分根本没有的功能；② 整体的功能大于各个部分功能之和；③ 整体的功能小于各个部分功能之和。高中生物课本中的系统整体性原理的定义仅仅指第二种情形。现将人教版生物必修中有关系统整体功能大于部分之和的例子全部找出。

必修1：生命系统的结构层次为：细胞→组织→器官→系统→个体→种群和群落→生态系统→生物圈。把细胞看成最基本的一个生命系统，组成这个生命系统的成分，如各种细胞器要相互协调、相互分工，这个系统才能完成各种生命活动；由形态相似，结构、功能相同的细胞和细胞间质联合在一起构成了组织，组织有了和构成它自身细胞不同的功能……最后大到生物圈，各种不同的生态系统相互作用构成了生物圈，这个生物圈能够长期维持相对稳定的状态。

必修2：受精作用——精子与卵子的相互识别成为受精卵，这个受精卵分裂分化最终成一个个体；肺炎双球菌转化实验中的最后一组实验，将R型活细菌与加热后杀死的S型细菌混合后注射到小鼠内，小鼠最后死亡，从死亡小鼠的体内分离出S型活细菌；DNA分子结构中，双链DNA并不是两条单链的相加，最终获得的是有功能的蛋白质产物；一个DNA分子是由若干个有遗传效应的DNA片段组成，但最后在生物体的不同部分，并非全部的遗传性状都表现出来；染色体结构变异中果蝇的第二种染色体片段没有重复的时候表现型是正常眼，重复时候变现型是棒状眼；在染色体数目变异中，与二倍体植株相比，多倍体的植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加；共同进化中两种生物最终都进化出了相互适应的生物性状特征，如课本中某种兰花和专门给它传粉的蛾。

必修3：稳态是由免疫-神经-体液共同调节的结果；在植物的生长发育和适应环境变化的过程中，各种植物激素并不是孤立地起作用，而是多种激素相互作业、共同调节；种群和群落中，种群的一些特征是个体没有的，不同种群构成的群落的特征是种群也没有的。

3 基于系统论思想的反思

在生物教学中渗透系统论的思想，要注意系统中整体与部分关系。如“分子与细胞”模块，教材的编排就是把细胞作为最基本的生命系统，几个章节中分别介绍了这个系统的组成、结构、功能及其发展；“遗传和变异”模块的编排类似于必修1，把基因作为一个系统，按照人们认识基因这个系统的过程，介绍这个微观系统的位置、组成、结构以及功能，最后介绍了人们认识这个系统的目的（人们如何利用生物的基因）。生物是一个开放的系统，将生物和生物学知识体系放在系统的位置上加以认识和考察，有利于学生从整体上把握生物学知识，从本质上理解生物学知识，使生物学知识成为一个有明显结构层次、线条清晰的知识体系。教师在教学中注重体现系统论的思想和方法，对培养学生从整体上和本质上掌握生物学知识体系，提高学科内综合能力等，都具有良好的效果。在教学过程中，要让学生的思想自由地释放出来，教师要多给予展现自我想法的机会，相信会有令人意想不到的结果。

参考文献：

[1] 魏宏森，曾国屏.系统论系统科学哲学[M].北京：清华大学出版社，1995.

[2] 桂起权，傅静，任晓明.生物科学的哲学[M].成都：四川教育出版社，2003.

[3] 关娟.生物学科思想论[D].济南：山东师范大学，2003.

[4] 刘克让.生物学科思想再认识[J].中学生物学，2016（08）：4-5.