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特级教师谈学习策略



特级教师

特级教师谈学习策略

高中生物

学 习 略 策

一、高中生物学的内容特点和能力要求

(一)内容特点


  生物学是研究生命的基础理论科学。因而它为医药、工业、农业、国防 等领域的科学研究提供理论依据,为这些领域实现现代化奠定必要的基础。 比如,本世纪 60 年代开始的“绿色革命”,就是综合应用遗传学、植物生理 学、植物病理学和昆虫学等知识的突出事例。至于现代医学的进展,无疑是 同解剖学、生理学、免疫学、生物化学和遗传学等学科的研究成果分不开的。 当然,生物学的进展与其他科学的进展,特别是自然科学的进展息息相 关。生物学作为一门研究生命现象与生命活动规律的科学,除有它自身的研 究方式方法外,它还要借助于物理学、化学等自然科学的研究方式方法,以 及利用它们的研究成果作为研究生物学的基础。否则,要想深入地揭示生命 的本质和生命规律是不可能的。比如,没有显微镜的发明和应用,就不可能 发现细胞;没有 X 射线衍射技术在生物学研究中的应用,也不可能发现 DNA。 可见,生物学的进展有赖于其他自然科学的进展,有赖于科学技术水平的提
高。
  自然科学的发展,同样要经历一条从简单到复杂,从低级到高级的发展 道路。今天有物理与化学等对物质低级运动形式的研究成果作基础,即为研 究物质高级运动形式的生命活动提供了可能。生物学是颇具魅力的,它将成 为认识生命本质、探索生命起源、揭开生命奥秘和推动国民经济与人类健康 的强有力的武器。科学家们普遍认为,21 世纪将成为生物学世纪。如已故的 英国物理学家、电子的发现者汤姆生曾表示过这样的愿望:假如他再度选择 他的科学生涯的话,他将选择生物学。又如美国的物理学家密立根在展望未 来科学的前景时指出:在未来世纪中有重大变化的科学,将是生物学。苏联 的物理学家达姆也有类似的看法,他曾预言:未来世纪,生物学将成为自然 科学中的主角。这些愿望和预言不是无根据的,而是体现了现代自然科学发 展的一种趋势。
高中生物学的内容虽然不可能涉及过深,但它却是侧重于生物的共性和
生命本质的基础知识,对我们将来的进一步学习、工作乃至生活都是极其有 用的。

1.阐述生物的共性


  生物之所以区分于非生物,是由于非生物不具备而生物所共有的基本特 征。
(1)生物体的基本单位——细胞
  生物界是纷繁多彩的。如果从外形上对这些形形色色的生物加以比较的 话,很难找出它们之间的共同点。如一株蒲公英有根、有叶、有花等等,一
  
只蝴蝶分头、胸、腹三部分,有六足四翅等等,它们的共同点在哪里?但是, 突破了人眼的界限进入显微领域之后,情况就大不相同了。
  从 1665 年英国物理学家罗伯特·虎克发现细胞,到现在已有 300 多年了。 在无数科学家的努力下,由于逐渐采用了物理、化学等新技术和方法,使人 们对细胞的基本结构、化学成分以及细胞生命活动的基本规律,有了较为深 入的了解。
  最初人们认识到细胞是生物体结构与功能的基本单位,应该说是一次巨 大的飞跃。当然,这种认识不是一下子就形成的,它经历了一个逐步完善的 过程。早在古希腊的亚里斯多德就曾说过所有的动物和植物都是由少数的“要 素”组成的。但他所说的“要素”并非指生物体的基本单位,而仍是局限于 对动植物器官等形态上的分析。在显微镜发明和应用之后,法国生物学家拉 马克作过如下概括:“细胞组织是一切体制的一般基础。没有这种基础,生 物就不能存在,也不能形成。”这之后,又有许多科学家对细胞做过许多研 究和叙述。
  真正细胞学说的确立要归功于德国的两位科学家,一是植物学家施来 登,一是动物学家施旺。施来登在他的《有关植物发育的资料》(1838)一 文里,总结细胞研究到当时为止所积累的实验资料得出一个极为重要的结 论:一切植物有机体都是由细胞发展出来的,它们所有组织上的构造只有从 细胞出发才可以解释。施旺把这个重要的结论引用到动物界,并且对有关动 植物的显微结构的资料进行了系统的概括。他在《关于动物和植物在构造和 生长上相适应的显微镜研究》(1839)一书里指出,植物有机体的外部类型 虽然是极其多样的,可是实际上都是由细胞构成的。外部类型上比植物有更 大的多样性的动物有机体,也是由细胞构成的,而且是由和植物细胞完全类 似的细胞构成的,这些细胞在自己的生活现象中的某些方面表现出极其惊人 的一致。
由施来登和施旺所创立的细胞学说,在生物学发展史上是具有划时代意
义的。这个学说指明:第一,不管是植物界的花草树木,还是动物界的虫鱼 鸟兽,都是由细胞组成的,细胞是生物界的形态形成的基础;第二,无论是 单细胞生物,还是多细胞生物,都是由一个细胞发育而来的;第三,生物有 机体的重要生理作用是新陈代谢。在新陈代谢的基础上,生物有机体进行着 生长、发育、运动、繁殖、遗传和变异等一系列的生命活动。而新陈代谢恰 恰是在细胞里和细胞参与下进行的。所以,我们说细胞是生物体(病毒除外) 最基本的结构单位和功能单位。
(2)生命活动的根本——新陈代谢
  一般是把生物体与外界环境之间物质和能量的交换,以及生物体内物质 和能量的转变过程,叫做新陈代谢。新陈代谢的规律性活动则表现在组成生 物体物质的自我更新之中。
  物质的变化与能量的变化是相伴而生的。一般地说,随着物质的合成发 生贮能过程,随着物质的分解而发生放能过程。因此,生物体内的物质和能 量的转变过程主要是化学过程。这一过程的进行,除要求常温常压条件外, 还必须有细胞合成的酶的催化。
  
  由于客观世界是物质的,因而除了物质的运动和运动着的物质,其余一 无所有。基于这样一种认识,有人认为“新陈代谢”不是生命所特有的规律, 在非生命物质运动形式中也可以找到它的表现。例如,硫磺通过铅室法制造 硫酸即是如此。但不应忽视,这种所谓的“新陈代谢”需要有外界的干预和 原料的供给。这就说明它是被动过程,如硫磺形成二氧化硫气体需要有燃烧 条件的干预;二氧化硫生成三氧化硫需要有氧的参与;三氧化硫制成硫酸还 必须与水作用。另外,在制造过程中,虽然也有物质的合成与分解的化学反 应,但反应前与反应后是两种截然不同的物质。也就是说硫磺是硫磺,硫酸 是硫酸,二者已不是同一物质了。因此,非生物体的“新陈代谢”的特点是 不能保持它自身的存在,相反地却是破坏自身存在的一种物质运动方式。
  生物体的新陈代谢则不是由外部条件促成的被动过程,而是一个自我完 成的主动过程。例如光合作用。绿色植物在新陈代谢过程中,一方面是主动 从外界有选择地吸取自己所需的二氧化碳和水,同化成为自身的组成部分; 另一方面又不断地将自身的组成部分异化分解,并释放出能量供给生命活动 的需要。这两方面的作用虽然相反,但却在生物体内同时进行的,且是相辅 相成的物质和能量的转化过程。如果没有同化,异化就没有了可供异化的物 质;如果没有异化,也就断绝了同化所需的能源。因此,它们的对立统一保 证了生物的生存和发展。也就是说,生物体的一切生命活动都不是孤立的、 单一的物理、化学过程,而是包括机械的、分子的、化学的、热的、电的等 等运动形成的高综合表现。更为重要的是,生物体通过新陈代谢不是破坏自 身,而使自身生命力更强。新陈代谢一旦停止,生命也就不复存在。
据此,多数人还是把“新陈代谢”特定为生命活动范畴之内。在这里所
以要介绍一下另一种观点,目的是为了防止概念上的混乱。即便把非生命的 物质运动也叫做新陈代谢,那它与生命活动中的新陈代谢的内涵是有本质区 别的。这也正是我们把新陈代谢作为生物体的基本特征的主要根据。
(3)生物体体积和重量的增加——生长
  生物体的生长是生物的基本特征之一。从新陈代谢来看,同化大于异化 即表现为生长;从细胞来看是细胞的数量增多和细胞体积的加大;从个体来 看是生物体从小到大的变化过程。
生物种类繁多,生长方式各异。单细胞生物在适宜条件下,一般是繁殖
快,生长旺盛。单细胞生物有极高的繁殖速度,少则十几分钟,多则十几个 小时即可分裂一次,分裂后的个体也就很快使体积、重量和细胞浓度增加了 起来。由于它们作用的发挥,依赖于巨大的群体数量,因而对它们的研究就 多了一个概念,即“群体生长”。实际上,它是单细胞生物个体生长的结果 导致个体的繁殖,个体繁殖导致群体数量的增加,所以仍是个体生长的问题。 多细胞生物,特别是高等植物和高等动物,它们的生长方式两相比较的话, 动物的生长尽管也可以从局部解剖找到各个器官系统生长的特定结构,如骨 膜内的成骨细胞、表皮深层的生发层细胞等,但从整体来看,动物的生长是 整个躯体的全面生长,或者说躯体各部基本上是匀称地按比例长高和长大, 并且是到了一定年龄以后则全面停止生长。植物的生长则不同,它们的生长 一般局限于一定区域,如根尖、茎尖等,而且是不断地生长,一直到植物体

即将死亡时才停止。 各类生物的生长方式虽然多种多样,但都具有使其体积和重量增加的能
力。因而,生长同样是生物的共性之一。
(4)生物体对环境变化的主动反应——激应性
  激应性是一切生命物质所固有的特性。凡是生物,不论它的生命形态原 始到什么程度,也全都能对一定的刺激发生一定的反应。当然,处于不同发 展阶段的生物体,它们的激应性的形式是有所区别的。
  植物和没有神经系统的动物等,它们的激应性是以原生质对刺激反应的 形式表现出来的。如某些植物的茎、叶受到阳光的刺激的向光运动;变形虫 受食物刺激的摄食活动等。原生质对刺激的反应虽然是原始的生物反应形 式,但是它与无机界的物理、化学反应根本不同。无机界的反应是被动的, 而且是不能自行恢复的。例如,火药不会自行趋向引爆条件,引爆后的物质 与能量已经转化,不再是火药。生物界的反应则不然,它是在新陈代谢基础 上,主动地应答种种刺激,以保证个体的生存和种族的延续。反应之后,自 身不仅没有损伤,且系自我更新的过程,贮以新的能量,以作为对新刺激反 应的能源。
  对于具有神经系统的多细胞动物,特别是高等动物,它们已经有了对刺 激发生反应的专门结构,出现了准确而完善的、各司其职的反射弧,协同活 动的结果即成为动物,包括人类在内的行为的生理基础。
(5)生物体的自我复制——生殖
生物都具有自我繁殖的能力。 通过一个个体或个体的一部分来繁殖后代的生殖方式叫做无性生殖。如
细菌、蓝藻等的分裂生殖;酵母菌、水螅等的出芽生殖;甘薯、马铃薯等的
营养生殖;青霉、蘑菇等的孢子生殖等。在无性生殖中,由于没有两性的结 合,子代较易保留亲代的性状,由于没有胚胎发育,因而缩短了生长发育过 程。这些特点,虽带有原始性,但对其种族的繁衍有其有利的一面。
有性生殖是通过两个配子的融合繁殖后代的一种生殖方式。
  从生物进化的角度来看,配子是在孢子的基础上进化而来。开始是先有 了没有雌雄分化的同型配子,而后才出现了有雌雄分化的异型配子,最后才 发展到大小和形状相差悬殊的精子和卵细胞。
无论属于哪类配子,都有一个两两融合的过程,即受情作用。值得注意
的是,两个配子细胞的相遇与融合是有选择性的。例如,桃花的花粉落在杏 花的雌蕊柱头上,既不能萌发,也不能受精;鲫鱼的精子也绝对不可能与蛙 卵融合。配子之间的这种识别能力,保证了个体的繁殖与种族的延续。
(6)生物体性状的相对稳定——遗传和变异
  在生物的繁殖过程中有一个引人注目的现象,即同种生物世代之间性状 上的相对稳定。种瓜得瓜,种豆得豆;猫不会生狗,狗也不会生猫。这就是 生物的遗传。在生物的繁殖过程中还有另一个引人注目的现象,即同种生物 世代之间或同代不同个体之间的性状不会完全相同。例如,同一个稻穗上的 籽粒,长成的植株在性状上也有或多或少的差异;甚至一卵双生的兄弟也不 可能一模一样,这种差异是表现,就是生物的变异。
  
  遗传和变异是生命活动中的一对矛盾,既对立又统一。遗传是相对的、 保守的;而变异则是绝对的、发展的。没有遗传,不可能保持物种的相对稳 定;没有变异,也就不可能有新的物种的形成,不可能有今天这样一个丰富 多彩、形形色色的生物界。
  由于遗传物质的改变所引起的变异是遗传的;由于环境条件的改变所引 起的变异,一般只表现于当代,不能遗传下去。也就是说,变异可分为两大 类:遗传的变异和不遗传的变异。这里要强调指出,这两类变异的划分是相 对的。因为在一定的环境条件下通过长期定向的影响和选择,由量变的积累 可以转化为质变,不遗传的变异就有可能形成为遗传的变异。
(7)生物体对环境既适应又影响 生物体既能适应一定的环境,又能影响环境,这是生物的共同特征之一。 生物生存的环境,一般可分无机环境与生物环境。 无机环境指的是生物居住的物理、化学条件。不同生物对这些无机环境
因素的适应能力有所不同。例如,有些细菌和蓝藻能在摄氏八十多度的温泉 中生活,而雪藻只要环境温度高于摄氏四度就会死亡。总之,生物对诸如光 线、温度、水分、空气里的氧和二氧化碳的浓度,以及土壤或水域中的酸碱 度和矿物质含量等环境条件,都有一个高限与低限的适应范围。
有机环境指的是生物体周围的其他生物。生物之间的关系是异常复杂
的,从任何角度来分析,都能找到它们之间的直接或间接的关系。如寄生、 共栖、共生的关系;生产者、消费者、分解者之间的关系;种内竞争、种间 竞争的关系等等。有机环境对于生物的生存是极其重要的。例如,东北虎和 华南虎的濒临绝迹的重要原因之一,即是其栖息地的森林面积的缩小;鼠害 成灾的重要原因之一,也正是由于像猫头鹰、蛇等天敌的数量不足所造成的。 无论生活在哪一种环境中的生物,它们都能很好地适应各自的生存环
境。适应是普遍的生命现象。不能适应生存环境的生物,就不能生存。
  生物除适应环境外,还能影响环境。例如,动物的呼吸使大气中氧含量 减少,二氧化碳量增加,这是对环境的影响;绿色植物通过光合作用使大气 中氧含量增加,二氧化碳量减少,这也是对环境的影响。因此,通过生命活 动影响环境则是生物界的普遍现象。

2.揭示生命的本质


  初中生物学侧重于对生命现象的描述,而高中生物学则侧重于对生命本 质的揭示。
  由于对生命机制的研究起步较晚,因而迄今仍有许许多多生命奥秘摆在 世人面前,不得其解。这也正是生物科学的魅力所在。但应该看到,近 30 多年来,由于数学、物理学、化学、工程技术学等领域的科学研究成果在生 物科学研究中的应用与渗透,生命中的难解之谜的被揭破,已不是遥遥无期 的事了。因而高中生物学将目前生物科研上的重大成果列入教材,以作为窥 探生命本质的起步和激发我们继往开来的志趣。
(1)生命的物质性

  生命的物质性,在生命活动中无不有所体现。如细胞的分裂、生长与分 化,不外是构成细胞的物质的规律性动动;生命活动所需的能量要依赖于高 能化合物(主要是 ATP)。对生物体来说,主要利用的是蕴藏在糖、脂肪、 蛋白质等分子的化学键中的能,经过释放、转化过程,才成为可做功的形式; 生物的遗传和变异,也是决定于遗传物质所包含的内容的表达。如基因的化 学物质组成,以及以什么方式发生作用等问题,已得到了初步答案。总之, 任何生命活动都是物质的复杂运动,即有酶和 ATP 参加的化学过程或物理过
程。
(2)生命活动的动力来源
  新陈代谢当然包括物质代谢和能量代谢。但究其实质是一个能量的获 取、转换和消耗的过程,其表现是生物体物质的自我更新。例如,光合作用 的实质是将无机物合成有机物,将光能转换成化学能,并贮藏在有机物中; 呼吸作用的实质是细胞内的有机物的氧化,并生成生物能(ATP)的过程。 我们看到,生物的生殖、生长、发育,对刺激的反应,遗传和变异的表 现,对环境的适应与影响等生命活动,无不需要消耗生物能。因而,我们说 生命活动的动力来源于新陈代谢的产物,因为能是不会无中生有的。新陈代
谢一旦停止,生命也就结束。
(3)遗传机制
  最初,孟德尔所说的遗传因子也好,摩尔根所说的基因也好,还都是个 假设的遗传单位,未得到确切的证实。他们对遗传规律的发现,还只停留在 杂交实验对性状表现的观察分析之上,对遗传机制还不能做出令人信服的科 学解释。当然,对遗传机制的探索,早在本世纪初即引起科学界的关注。例 如,萨顿于 1903 年发表的《遗传中的染色体》论文中,就曾预言:“父本和 母本的染色体联合成对及它们以后在减数分裂中的分离??将构成孟德尔遗 传定律的物质基础。”此后又有许多人做了大量的工作,其中以艾弗里的研 究成果较为突出,他从Ⅲ型(S)肺炎双球菌中分离得到活性的转化因子后, 将其鉴定为“一种高度聚合的、粘性的脱氧核糖核酸钠盐。”此后又经过多 人工作,直到 1953 年沃森和克里克利用了富兰克林 X 射线衍射的资料并进 一步研究,终于阐明了 DNA 的立体结构。对 DNA 结构的认识,导致了近 40 年来的与遗传有关的种种发现。
现在已经认识到,遗传物质的特性有三:具有相对的稳定性;能够自我
复制;能产生可遗传的变异。总之,生物性状的遗传,以生殖细胞作为桥梁。 即在配子形成过程中的减数分裂后,当配子形成合子时,又恢复了亲代体细 胞染色体的数目和内容。而 DNA 恰是染色体重要的成分,所以,染色体是 DNA 的主要载体,基因是有遗传效应的 DAN 片段。
(4)生命的起源
  尽管对生命起源的问题,特别是化学进化过程中的某些环节,目前尚不 清楚,但大体的轮廓已经呈现了出来。生命起源于非生命物质,这已成定论。 根据用放射性同位素方法测定的地球年龄为 46 亿年。根据已发现的最古 老的生物化石,如古杆菌、巴贝通古球藻化石来推算,大约在 30 多亿年前它 们就在地球上出现了。这些已具有细胞结构的生物,显然不是原始的生命形
  
态,最初的生命应该是非细胞形态的。虽然迄今还没有找到过原始生命的遗 迹,但根据科学推断,它们可能是类似“团聚体”或“微球体”那样的形态。 在非细胞形态的基础上,由于核和膜的形成,再进一步发展到细胞的形态。 奥巴林对生命起源的“团聚体”学说,其要点是:在生物出现以前,地 球上存在了大量有机物,有机物经过复杂的进化过程形成了生命。具体过程 是构成生物体的主要元素碳等,随着地球的形成、地壳变迁,依次由无机物 生成简单的有机物,到构成现在生物体的氨基酸、糖类等复杂的有机物和蛋 白质等生物大分子物质,再进一步从多分子体系生成团聚体,直到产生生命
物质。
  福克斯对生命起源的“微球体”学说,其要点是:福克斯在研究类蛋白 时发现,它在浓缩的水溶液中加热到 130~180℃时,能自发地聚合成直径为
1~2 微米的微球体;虽然没有脂类存在,许多微球体都能发育出一层外膜、 类似细胞膜的双脂质层。在适当条件下,微球体消耗溶解的类蛋白而实现生 长,并以一种极类似于细菌生长分裂的方式进行增殖。
  福克斯指出,与奥巴林的团聚体相比较,微球体的大小均匀、形状相似 且稳定,有在许多细菌群中看到的群聚现象;在高渗、低渗溶液中能够相应 地收缩或膨胀;可被染色成革兰氏阴性或革兰氏阳性,这说明革兰氏阳性是 由于微球体含有丰富的赖氨酸类蛋白的缘故。
福克斯还发现,微球体配制液能催化葡萄糖的分解,并能出现酯酶和过
氧化物酶的功能。他认为这是微球体本身固有的催化活性。一些特定的酶或 许就是从这种随机排列的聚合体演化而来的。
奥巴林和福克斯的实验只是模拟生命的起源,表明生命的行为和特性是
出自物质分子的物理化学特性。可以想象,在活细胞出现以前,原始海洋充 满了小滴,它们进行着特殊的化学作用,有些小滴消失了,有些小滴偶然地 能够诱发“有用的”聚合作用的催化剂。在亿万年内,由于化学选择,凡能 从周围介质中摄取分子和能量的小滴,不仅能提高自身的存活率,而且能分 散成子代的小滴。当然,这不能算作是生命,但它与生命已经是非常相似了。

(二)能力要求


  在高中生物学的学习过程中,需要我们形成的能力仍是:观察能力、实 验能力、分析和解释一些生命现象的能力、运用已有知识进一步学习的自学 能力等几个方面。只是高中阶段的要求较之初中阶段更高了一些。上述能力 各有各的特点,各有各的具体要求,但它们不是孤立的,而应使它们系列化、 整体化,从而达到培养我们科学素质的最终目的。
  一个人能力的高低,往往是从个人所从事的某项活动中表现出来。例如, 北京八十中的吴晓同学在兴城进行的一次生物夏令营活动中,发现距海滩较 近的盐碱地上生长的一种风毛菊的叶脉要比在山坡地上生长的同一种风毛菊 的叶脉密得多。从而联想到,因不同生活条件引起的这种变异,会不会也影 响到叶片其他结构的变异?于是将采集回来的两种叶片做成切片观察,结果 发现,这种对盐碱地的适应,不仅表现在叶脉上,且表现在其他方面。盐碱 地上的风毛菊气孔下陷;栅栏细胞壁较厚,且排列紧密;栅栏组织由三层细 胞构成(山坡地上的风毛菊由一层细胞构成)。北京一七一中的竺洁松同学 在学过植物的向性知识后,曾自行设计实验了磁对植物生长影响的小实验, 并取得了可喜的结果,撰写的小论文受到有关专家的关注。上述两例,应该 说这两位同学通过学习所形成的能力是比较高的,是比较理想的。
可是,对生物学的学习,不仅要求我们记住书本上已经验证了的生物学
事实,也不仅要求我们掌握某项实验技能,还要求我们利用这些知识和技能, 对一些存疑问题提出假设,设计实验,并能对得到的结果作出分析和判断。 这是时代的要求,是我们的努力方向。
为使能力要求得以落实,应注意以下几个方面:
  能力是在知识和技能的基础上形成的。换句话说,没有知识和技能作为 基础,能力的培养就无从谈起。因而要加强基础知识的学习和基本技能的训 练。但是,要注意掌握知识与技能仅是手段,而不是目的。目的是通过基础 知识和基本技能来培养真正的能力。
能力的形成不是一蹴而就的,它有一个循序渐进逐步形成的过程。因而
对基础知识和基本技能都要扎扎实实地从头学起,从头做起,再通过反复练 习,不断巩固,不断提高,能力也就自然而然地螺旋式上升了。
能力的形成与发展离不开实践活动。因而要重视与加强观察、实验、采
集、考察、实习等活动。应看到每一项实践活动,实际上都是对所学知识和 技能的一次检验与矫正,于此活动中,能力也就得到了提高。
  能力的形成既有先天素质的因素,也有后天学习的因素。也就是说情感 与兴趣,学习态度与学习方法等,都必将影响到能力的形成。因而我们要有 成材的渴望,要有远大的志向,如此,我们才能将所学得的知识与技能转化 成能力,才能做到举一反三,触类旁通,并有所作用,有所前进。
  
二、高中生物学的学习方法

1.运用科学观点统帅学习

(1)哲学观点
  哲学,是关于世界观的学说,是人们对于整个世界(自然界、社会和思 维)的根本观点的体系。也是对自然科学知识和社会科学知识的概括与总结。 而高中生物学的内容,恰恰是涉及到生物的共性、生命的本质知识,为此, 在学习过程中应运用辩证唯物主义的观点来统帅我们的学习。具体来说,以 下几个观点,在学习时应给以足够重视。
①生命的物质性。 世界是物质的世界,世界上各种各样的事物和现象,都是物质的不同表
现形态,生命现象也不例外。无论是非细胞结构的病毒、类病毒,还是有细 胞结构的原核生物、真核生物,无论是低等的菌类、藻类,还是高等的动物、 植物,所有的生命现象无一例外的都是由各种化学元素组成的。构成生物的 各种化学元素,在非生物界,即无机自然界中都可以找到,没有一种是生命 物质所特有的。这一点不但说明了生物和非生物的统一性,而且充分说明了 生命的物质性。在生物体内,各种化学元素又进一步构成各种化合物,每一 种化合物都有其重要的生理功能,但是,任何一种化合物都不能单独地完成 某一种生命活动,而只有这些化合物按照一定的方式有机地组织起来,才能 表现出生命现象。各种化合物有机地组织起来,就构成了原生质,原生质就 是生物细胞内的生命物质,有了原生质才能进一步分化为生物细胞的三个基 本结构:细胞膜、细胞质和细胞核。这一由化学元素到细胞结构的形成可用 下表表示:













上表说明了构成生物的各种化合物是生物体结构和生命活动的物质基础,其 中最重要的物质基础是蛋白质和核酸。这就充分说明了生命的物质性。上述 内容主要是高中《生物》第一章学习的内容,在其他章节中也处处体现生命 的物质性。这是我们学习高中《生物》首先应明确和运用的一个基本观点。
②生命物质的运动性。 世界上所有物质,都处于永不停息的运动变化之中,运动是物质的不可
分离的根本属性。整个宇宙都从微观世界到宏观世界,从无机物到有机物, 从自然界到人类社会,无一不在运动着,无时不在变化发展着,生命物质也

不例外。生命物质的运动,主要表现在包括人类在内的每一个生物体,都在 不断地进行着新陈代谢,构成生命的物质不断地在自我更新着。新陈代谢是 生命物质运动的最基本的形式,也可以说是生物的最基本的特征。生命物质 的运动又可以有不同的层次,或者说,新陈代谢有不同层次的表现。










上表中所反映的生命物质不同层次的运动,彼此之间是相互联系的,微观层 次的物质运动是宏观层次物质运动的基础和组成要素;宏观层次物质运动能 够反映微观层次物质运动的状况。
  从生物的个体发育和系统发育(指生命起源的和种族发展的过程)来看, 生命物质的运动性也很鲜明。生物的个体发育,表现在高等的种子植物方面, 包括了种子的形成和种子萌发长成新个体两个阶段:表现在高等的脊椎动物 方面,包括了胚的发育和胚后发育两个阶段。整个个体发育过程,反映了在 新陈代谢基础上,生命物质的变化发展,从一个受精卵细胞变化发展为一个 复杂的多细胞生物有机体。生物的系统发育,表现出生命物质从无机物到有 机物,从小分子到大分子,从简单到复杂,从水生到陆生,从低级到高级的 变化发展趋向,也就是进化的历程。生物个体发育中生命物质的变化发展, 与系统发育中生命物质的变化发展,是相互联系的,个体发育过程能够重演 系统发育过程的一些主要阶段,而系统发育过程又是由无数个体发育过程, 通过生殖保持生命物质的连续性而组成的。个体发育的过程时间短暂,而系 统发育的过程时间漫长,二者共同反映了生命物质运动、变化发展的历程。 上述内容在高中《生物》其他章节中,生命物质的运动性也多有体现。 例如,第五章遗传和变异中,遗传物质的变化发展规律,直接关系到生命物 质运动中的稳定和不稳定。遗传物质的稳定传递,使生物表现出遗传,这关 系到生物种族的稳定发展;遗传物质的不稳定传递,使生物表现出变异,这 关系到生物种族的向前发展进化。这充分体现了生命物质(主要是核酸、蛋
白质)运动和变化发展的一些重要规律。
③生命物质运动的矛盾性。 世界上的一切事物的内部都存在着矛盾,没有矛盾就没有世界。一切事
物包含的矛盾推动着事物的运动和发展,可以说矛盾是一切事物发展的动 力。生命物质的运动、变化发展的动力或根本原因,是生命物质内部包含着 的矛盾。推动生命物质运动、变化发展的主要矛盾应该是生物新陈代谢过程 中同化作用与异化作用的矛盾。同化作用与异化作用是两个同时进行的相反 过程,同化作用是物质合成、能量贮存的过程,异化作用是物质分解、能量 释放的过程,表明了二者是相互对立的。虽然同化作用与异化作用是相互对 立的,但二者又是相互渗透、相互依存、相互联系的。同化作用和异化作用

过程中,都有物质和能量的变化,同化作用可以说是异化作用的基础,异化 作用可以说是同化作用的动力。我们可以把新陈代谢过程中同化作用与异化 作用这一对矛盾的对立统一关系,用下面的图表表示出来:
















正是同化作用与异化作用这一矛盾的两个对立面又斗争,又统一,所以,才 推动着生命物质的运动和变化发展。如果没有了这一矛盾的对立统一,则生 命物质的运动、变化发展也就停止了,生命也就完结了。用物质运动的矛盾 性观点来看生物的本质特征,就会理解得更为深刻,知识就会掌握得更牢固。 生命物质运动的矛盾性,还体现在其他许多方面,如绿色植物新陈代谢 过程中的光合作用与呼吸作用的对立统一,生物体在个体发育过程中性状表 现的遗传与变异的对立统一等等,也都是生命物质运动、变化发展的重要原
因。
  从上面的分析可知,生命物质内部存在着的矛盾,是生命物质运动、变 化发展的动力,但是,还应该看到,事物与事物之间的矛盾,也就是外部矛 盾,对于事物的变化发展也起着一定的作用。就是说,生命物质与外界复杂 的环境之间的矛盾,对于生命物质的运动和变化发展也起着一定的作用。我 们把存在于事物内部的矛盾看成是事物发展变化的内因,而把存在于事物外 部的矛盾看成是事物发展变化的外因。生命物质运动、变化发展的内因,就 是新陈代谢的同化作用与异化作用的矛盾,遗传与变异的矛盾等,外因则是 生命物质与环境中的非生物因素和生物因素之间的矛盾。
生物体普遍具有遗传和变异的特性,遗传和变异就是生物体内部存在着
的一对矛盾,这对矛盾就是生物进化的内因。生物体在生存过程中必然与周 围环境中的各种生物(包括同种的异种的)和无机自然条件(如干旱、寒冷) 之间存在着矛盾和斗争,这种斗争就是生存斗争,这种斗争或矛盾就是生物 进化的外因。生物与环境之间的矛盾是生物进化的条件,生物内部遗传和变 异之间的矛盾是生物进化的根据,生存斗争是通过遗传和变异而起到选择作 用的,其结果就是适者生存。
  其他方面,如细胞分裂过程中的内因与外因的关系分析,生物个体发育 过程中的内因与外因的关系分析,生命活动的激素调节和神经调节过程中的 内因与外因的关系分析,生物性状表现(表现型)的内因与外因的关系分析, 生态系统发展变化的内因与外因的关系分析等等,都需要用上述的观点来指
  
导。我们在学习过程中,可以试着对上面提到的一些内容来进行分析,一定 会大有收益的。
④生命物质运动中的量变与质变。 世界上任何事物的运动和发展变化都有量变和质变两种状态。量变是一
种逐渐的、不显著的变化,是事物在数量上的增加或减少,而不是根本性质 的变化。质变是根本性质的变化,是事物由一种质的形态向另一种质的形态 的突变或飞跃。生命物质的运动和变化发展,同样具有量变和质变两种状态, 而且总是从量变开始的。我们在高中《生物》第一章的学习中,学习到了细 胞分裂的知识。细胞分裂之前,一定有细胞内物质的积累和细胞的由小长大 而至成熟,这就是量变的过程。当量变到一定的限度,或者说,量变积累到 一定程度,就会引起质变,细胞就会进入细胞分裂的阶段而形成两个新的子 细胞,这就是质变的过程。当细胞分裂成新的子细胞后,又开始了新的量变 过程。就细胞分裂过程中的分裂间期看,往往看不出细胞有什么明显的变化, 细胞似乎是静止的。实际上,这时的细胞内部正发生着很复杂的变化,也就 是量变的过程。当细胞内完成了组成染色体的 DNA 分子的复制和有关蛋白质 的合成,即完成了量变的过程,此时的染色质发生了质的变化,而形成带有 两条姐妹染色单体的染色体了。在生物个体发育过程中,也是量变与质变的 相互转化的发展过程;在生物的新陈代谢过程中,量变与质变的相互转化也 体现其中;在生物的进化发展过程中,在生命活动的激素调节和神经调节过 程中,在生态系统的发展变化过程中,都体现了生命物质运动中的量变和质 变的相互转化。
生命物质的量变和质变,以及也们之间的相互转化,都是生命物质的运
动和变化发展。因此,量变、质变及其相互转化的根本原因,仍在于生命物 质内部的矛盾性。运用量变、质量及其相互转化的观点来指导我们的学习和 统帅所学的知识,一定会收到事半功倍的效果。
其他还有一些重要的哲学观点和范畴,如否定之否定的规律,本质与现
象的关系,认识与实践的关系等等,对我们学习高中《生物》都具有重要的 指导意义。有兴趣的同学可通过政治课的学习和自学等方式来进一步学习。 也可以在生物课的学习中来体会和理解这些观点。应该坚信学习并运用一些 哲学观点来指导和统帅我们学习高中《生物》,是一定会收到良好效果的。
(2)认识论观点
  作为高中学生,对于我们人类认识事物和学习知识的基本过程,应该有 所了解,这对于我们的学习是大有好处的,可以使我们能自觉地按照人类认 识的规律去学习知识,这样学到的知识才是真正牢固掌握的知识,才能灵活 运用知识。
  人的认识是从实践中产生的,又转过来为实践服务,并在实践中得到检 验和证明。就是说,人的认识是从实践到理论,又从理论再到实践的过程。 例如,人类对植物光合作用过程的认识,就是从科学实验的实践中逐步认识 到的。在 17 世纪,有一位比利时的科学家叫海尔蒙特( Helmont)他做了一 个实验:把一棵柳树苗称重后栽种在一个木桶里,桶里的土壤也事先称重。 以后,他只给柳树浇水,不加任何肥料。5 年后,柳树苗长成柳树,重量由
  
原来的 2.2 千克重增至 76.5 千克,而土壤的重量只减少了 60 多克。通过这 样一个实验,海尔蒙特认识到,柳树增加的物质,主要不是从土壤中来的, 最大的可能是从水中得来的。以后,有人做了化学分析,知道柳树增加的物 质有很大一部分是碳元素,而碳元素绝不是从水里来的。于是有的科学家又 猜想,柳树增加的物质可能是从空气中得来的,因为空气中有含碳的化合物
——二氧化碳气。根据这个设想,科学家又设计了实验:把柳树栽在一间温 室内,如果把室内的二氧化碳气抽去,柳树便停止生长;把二氧化碳气放进 室内,柳树又开始生长。通过科学实验的实践,人们终于认识到,柳树原来 利用的是水和二氧化碳来增加自身重量的。就这样,经过科学家们一代一代 的努力,绿色植物的光合作用之谜被人们认识到了。人们对光合作用的认识, 又用到生产实践中,使农业生产得到很大的发展。
  今天,我们学习的高中《生物》中的内容,都是许许多多的前人(包括 科学家和普通劳动者)在他们实践的基础上总结出来的理论。这些理论可以 说都是前人经验的总结,是经过实践证明过的,我们没有必要、也不可能再 去重复前人总结这些理论的全部实践过程,就是说,我们学习的知识多是间 接的知识。因此,我们的学习过程,就要注意这些间接的、理论性的知识, 如何与实践相结合这一重要问题。这牵涉到我们认识过程的两个阶段的问 题。
认识过程的两个阶段或两种形式,指的是感性认识和理性认识。感性认
识是认识的低级阶段,即感觉和印象的阶段。感性认识是在人的实践活动基 础上产生和发展起来的,它所得到的是直观的、生动的认识,是认识的来源 和一切认识的基础。但是感性认识只能认识事物的片面、现象和外部联系, 不能认识事物的全体、本质和内部联系。
理性认识是认识的高级阶段,即判断、推理和概念的形成的阶段。理性
认识是在感性认识的基础,综合感性材料并加以整理和改造而成的,它是人 在实践中认识发展的进一步深化。理性认识能反映事物的全体、本质和内部 联系。
虽然,我们学习的都是间接的知识,但也要注意从感性认识开始,逐步
上升为理性认识。在课堂上,我们一定注意到了,教师总是用活的生物或标 本、模型、挂图、板图或生动形象的语言等各种教学手段来加强直观性。随 着教育事业的发展,现在越来越多的电化教育手段也广泛应用,幻灯、投影、 电影、电视录像、计算机等手段,对加强教学的直观性都起着重要作用。教 师在教学中所以要加强直观性,主要是为了使我们在学习中对所学的知识先 有感性认识。我们平时在课余时间,有意识地、认真观察大自然中的各种生 物及生物现象,也会获得大量的感性认识。课内外的感性认识,是我们进一 步获得理性认识的基础。课堂上,教师会对各种感性材料加以分析、讲解、 综合,然后,总结出理论性的内容,即上升为理性认识。有了理性认识,就 增强了我们认识事物和学习知识的能力,并扩大了我们认识事物和学习知识 的范围。例如,我们学习原核生物时,首先要看书中的插图或教师讲课用的 挂图,当然也可以看有关的电影、录像,以形成对原核生物的感性认识。在 此基础上,教师会总结出构成原核生物的细胞内,没有成形的细胞核等理性

认识。有了这一理性认识,当我们遇到放线菌、衣原体等生物的归属问题时 就会解决,即它们的细胞结构中都没有成形的细胞核,所以它们都属于原核 生物。这就增强了学习能力,扩大了学习范围。
  前面已经提到,我们没有必要、也不可能重复前人的全部实践过程。但 是,有些重要的理论知识的实践过程,还是可以适当地重复一下,以增强我 们的感性认识,这对学习理论知识,即形成理性认识是有重要意义的。在我 们学习的高中《生物》的内容中,安排了几个实验,虽然这些实验都是验证 性实验,即先讲理论知识,后用实验来验证理论,但是,有的学校,有的教 师,就采用了先实验后讲课的方式。例如,叶绿体中含有哪些色素?对此问 题的解决是先做“叶绿体中色素的提取和分离”的实验,通过实验,先有了 滤纸条上四个色素带的顺序、颜色、宽窄等感性认识,再来进一步认识各是 什么色素,以及含量和作用等理性知识。这种做法符合从实践到理论,从感 性认识到理性认识的过程的。
  当然,把实验全部按验证性实验来对待也是有意义的,虽然,感性材料 是在理性认识之后出现的,但仍然起到形成感性认识和加深理性认识的作 用。
  总之,在我们学习高中《生物》的过程中,要想取得成功,就要从“认 识论”的角度,明确我们认识事物、学习知识的过程。在学习中,要注意观 察我们周围环境中的各种感性材料和教师提供的各种感性材料;注意教师是 如何把大量的感性材料进行分析处理,而上升为理性知识的;注意抓住一切 能进行实践的机会,如实验课、课外活动等,认真地动手、动眼、动脑,以 获得感性认识;注意对理性认识的理解、掌握和运用,特别是要运用各种生 物学理论知识去分析、解释周围的生物现象,和解决一些生物方面的实际问 题。一句话,要想学好生物学知识,必须做到理论联系实际,完成从实践到 理论,再从理论到实践,这样两个认识上的“飞跃”。
(3)系统论观点
学习一点系统论知识对我们的学习是十分有益的。 对于“系统”这个词,我们大家是很熟悉的,高等动物和人的身体是由
神经系统、循环系统、消化系统、呼吸系统、排泄系统、内分泌系统、生殖
系统和运动系统构成的,在自然界还有生态系统等。实际上,世界上所有的 事物都是成为系统的,不成系统的事物是不存在的,大至宇宙中的太阳系, 小至原子都自成系统。生物体本身也是一个系统,那么,反映生物系统的生 物学知识,也就形成一个知识系统。
  什么是系统呢?在初中学习生物学和生理卫生知识中,曾学习过“系统” 的概念:能够完成一种或几种生理功能而组成的多个器官的总和,叫做系统。 这个概念是个狭义的概念,仅仅适用于生物学和生理卫生。现在我们还必须 从系统论的角度,明确广义的“系统”的概念是什么?所谓系统,就是由相 互联系的某些部分(或要素)组成的,具有特定功能的整体。这一广义的概 念则适用于任何事物。下面我们以生物系统和生物知识系统为例,来分析一 下系统的特征:
第一,系统都包含有两个以上的部分(或要素)。就高中《生物》所学

习的内容看,重点反映的是生物的本质,而初中各门生物课重点反映的是生 物的一些现象。高中《生物》的知识系统,包含了七章内容,这七章的知识, 可以分成五个部分(或要素):















  这五个部分相互联系共同构成了高中《生物》知识系统的整体。构成整 体的每一个部分,又可以称之为子系统,因此,我们又可以把上述的五个部 分看成是五个子系统,即物质和结构系统、自我更新系统、自我复制系统、 自我调控系统、生物与环境相互关系的系统(即生态系统)。这五个生物学 的知识系统,实际上也就是生命系统中的五个子系统,这五个子系统相互联 系、相互作用,构成了生命物质运动的整体。
按照系统的这一基本特征,我们就可以把我们学习的高中《生物》知识,
分成为五个单元。每个单元是一个子系统,每个子系统中又是由两个以上的 部分(或要素)组成,即又可以把每个子系统分成为更小的、相互联系的子 系统。
第二,组成系统的各个部分(或要素)彼此之间相互作用、相互制约,
形成各种不同的联系和不同的结构。上述五个子系统之间的相互作用、相互 制约是显而易见的。生命的物质和结构系统可以说是其他子系统的物质、结 构基础,生命的各种活动都是物质的运动、变化,都是在细胞这个基本结构 单位中进行的。生命的自我更新系统可以说是其他子系统的生理基础,生命 的各种活动都是在新陈代谢的基础上完成的。生命的物质、结构和生理,又 都必须有增殖过程,这就是自我复制系统所完成的功能。生命物质运动、更 新和各项生命活动,以及生命物质与环境之间的相互关系,都必须有自我调 控系统来进行协调。生命的自我更新系统、自我复制系统、自我调控系统的 功能,如果没有与环境之间的相互作用,是不可能完成的。可见,各子系统 之间的联系,是系统的一个重要特征。
  如果我们把五个子系统之间的联系,看成是知识系统的横向联系的话, 那么,各子系统内部知识的联系可以看成是纵向联系。以第一章细胞(即生 命的物质和结构系统)的内容为例,从化学元素到化合物,再到原生质,再 到细胞,其纵向联系很清楚。从横向联系看,蛋白质的分子结构和功能,不 但在第一章的细胞结构和分裂中有所体现,而且在第二章,即生命的自我更 新系统中,体现在酶的作用和蛋白质代谢等方面;在第三章和第五章的生命 的自我复制系统中,体现在染色体的规律性变化和基因控制蛋白质合成等方
  
面;在第四章的生命的自我调控系统中,体现在某些蛋白质类激素方面;在 第六章和第七章的生物与环境关系的系统中,体现在生命起源和生态系统的 物质循环等方面。其他实例很多,不多列举。
  上面提到的横向联系、纵向联系,以及其他一些联系,都可以看成是生 物学知识系统的内部联系。生物学知识系统与其他学科知识系统的联系,则 可以看成是外部联系,主要表现在生物学知识与数学、物理、化学等学科知 识之间的联系。例如,蛋白质、核酸分子结构的复杂性、多样性是比较难懂 的知识,如果联系化学知识、数学知识,就不难理解和掌握;遗传中的机率 问题,联系数学知识也很容易理解和掌握;细胞吸水原理、物质出入细胞的 三种方式、植物的蒸腾作用、能量代谢等问题,联系物理知识,就变得比较 容易了。再如,联系政治课学习的一些辩证唯物主义观点来理解生物的现象 和本质,就能深刻地理解,利于掌握。从上面的分析,可以看出,系统与子 系统是相对的,生物学知识相对于各章节的子系统来说,它是系统,但是, 相对于中学全部的知识系统来说,它又是一个子系统,这可以说是系统的另 一个基本特征。
第三,组成系统的各个子系统,都由更小单位的部分(或要素)组成, 反之,任何系统又是更大系统的组成部分(或要素)。或者说,任何系统按 照一定的隶属关系而形成等级或形成层次。生命的物质和结构系统的层次性 是极明显的,可以用下面的图表表示:











  生命物质的自我更新系统,也有不同的层次,这在前面已经提到了,自 我更新系统的层次与上列图表所表示的结构层次是一致的。生命物质的自我 复制系统中的生殖发育过程,虽然主要是个体水平的,但是,仍然是建立在 细胞水平(主要是细胞的增殖)和分子水平(主要是遗传物质的复制和蛋白 质等物质的积累)基础之上的,从群体水平看,则是系统发育的层次了。生 命物质的自我复制系统中的遗传和变异现象,也分成为分子遗传、细胞遗传、 个体遗传和群体遗传的不同层次。生命物质与环境关系的系统中,生命起源 的系统层次性主要表现在分子水平上,即生命起源化学进化过程的四个阶 段;生态系统的结构和功能也有其层次。
  第四,任何系统的存在和发展,必然是开放的,封闭将导致系统的崩溃 和灭亡。生命系统就是个开放的系统,生命的存在和表现出各种特征,必须 与周围的环境之间发生错综复杂的作用,与环境之间必须有物质、能量和信 息的交流,生命才得以维持和发展。一旦生物与环境之间的交流停止了,或 将生物封闭起来,则生物体内的物质和能量完全用于内耗,由于没有外来能 量和物质的补充,必将导致生命物质运动的停止、生命系统的瓦解。生命系
  
统既然是个开放系统,那么,反映生命系统的生物学知识系统,也应该是个 开放系统。知识系统的开放主要体现在三个方面:学习生物学知识一定要与 其他相关学科,如数、理、化等相联系,相互渗透、相互运用,这样才能学 好生物学知识;学习生物学知识一定把生命系统的开放性作为我们认识生命 的一个重要观点,这样在学习中才能把各子系统的知识间的相互关系注重起 来,如新陈代谢的自我更新系统必然与生态系统有密切联系;学习生物学知 识一定要有适合自己的思维方法和学习方法,例如,学习生物学知识的任何 一部分内容,都要使知识向周围扩散,以使各部分知识都能从多侧面、多角 度建立联系,此点后面还要具体地加以分析和介绍。
  明确了什么是系统,以及系统的一些基本特征后,还需要学习一点系统 论的几个主要原理,以指导我们的学习。
①整体原理。 整体原理对于我们的学习是有重大意义的。我们在学习高中《生物》知
识的过程中,都非常重视知识的系统性、完整性和连贯性,而整体原理就把 三方面统一起来。整体原理说的是,任何系统都是有结构的,都是有内部联 系的,从而使各个部分联接成一个整体,并且系统整体的功能不等于各孤立 部分功能之和,即
E 整体 ∑E 部分
  任何系统整体的功能 E 整体,等于各孤立部分功能的总和 E 部分再加上各 部分相互联系形成结构而产生的功能 E 联系,即
E 整体=∑E 部分+E 联系
  我们学习的高中《生物》的知识系统就是一个知识的整体,同样,其中 第一章的生命的物质和结构系统,也是一个知识系统的整体,其他章节的知 识系统也是个整体。整体中各部分之间通过各种联系而形成了整体的知识结 构、知识系统。例如,高中《生物》第二章生物的新陈代谢,如前面所说, 是生命物质的自我更新系统。这一系统是由绿色植物的新陈代谢和高等动物 的新陈代谢,这两个大的部分组成的,而其中绿色植物的新陈代谢又由一些 更小的部分构成,可用下面的图表表示:
  

  图表反映了绿色植物新陈代谢的知识系统的整体,这个图表的功能不但 能使我们在学习中对代谢的每个部分的知识,如水分代谢、矿质代谢、光合 作用和呼吸作用等有清楚的了解,而且这个图表还增加了一些新的功能,即 知识与知识之间联系所产生的功能。图表中用“·”标出了部分知识内容, 这些内容就可以联系其他知识内容,如叶绿体、线粒体,就联系了第一章的 知识;水分代谢中水分的利用,就联系了后面的光合作用和蒸腾作用的知识, 以及前面第一章有关水在细胞中的作用等知识。同样的道理,绿色植物新陈 代谢的四个部分之间,也有着各种联系,与动物新陈代谢之间也有着各种联 系,生物的新陈代谢与其他的知识系统也有着各种联系。只要我们把知识按 照整体的原理来理解和掌握,就可以把知识学活,而不用死记硬背。死记硬 背就是孤立地去记忆知识,而忽视了知识之间的各种联系,这种方法既耗费 精力和时间,又收不到好的学习效果,是应该加以改变的。本书后面的许多 图表,都是从整体原理的角度,对知识加以整理,使之形成有结构、有系统 的整体,知识的各种联系非常清楚,因而使图表的功能大大增加,也会使学 习的成效大大提高。
②有序原理 有序原理说的是,任何系统只有开放与外界有信息的交换,才可能有序。
与外界没有信息交换的封闭系统,要使它有序是不可能的。例如,生物的进 化是从简单到复杂,从水生到陆生、从低级到高级的发展过程,这一过程就 是生命系统在与自然环境之间进行物质、能量和信息的交换中进行的,也就 是说,生命系统是个开放系统,生物才能进化,才能由无序到有序。再比如,

高等动物的胚胎发育过程,也是在与环境之间进行各种交流中进行的,因而 胚胎发育才有一定的时间顺序、空间顺序,这种有序使其发展能顺利完成, 如果胚胎发育过程中,生命系统封闭起来,则其时间和空间顺序将打破,即 由有序变为无序,将导致系统的崩溃。
  根据有序原理,我们在学习高中《生物》的过程中,第一,应注意使我 们的思维系统成为一个开放的系统,自觉主动地、生动地争取与外界交换各 种有用的信息,这包括课堂上认真听讲(输入信息)、认真思考(加工信息), 认真作业、复习考试(输出信息),课下阅读生物课外读物、观察和解释各 种生物现象、动手采集和制作标本等。通过课内外的信息交流,使我们的思 维越来越有序。其中,特别是思考的作用不容忽视,我们接受信息后的思考 过程,实际就是在大脑里,使各部分贮存的信息建立起联系,形成知识的结 构、系统,成为更加有序的知识整体。第二,应注意使我们学习的高中《生 物》知识系统也成为一个开放系统,这主要体现在要使生物知识与实际结合 起来,与其他学科的学习结合起来。学习生物知识要理论联系实际,此点不 言自明,故不多叙。学习生物知识一定要与相关学科的知识相联系,特别是 与数学、物理、化学、地理等学科的知识相互联系,这在前面已经谈到,此 处不再重复。第三,应注意对我们学习的高中《生物》知识的系统重新加以 组织,使之更加适合于我们学习,更加有序。高中《生物》知识本身是有序 的,我们可以结合自身的学习习惯、思维习惯、学习方法、知识和能力基础 等,对知识进行再加工,形成新的知识结构,使之更加有序,更加利于我们 掌握和运用知识。本书中的大量图表就是对课本知识经过再加工而形成的更 加有序的知识结构。例如,前面说到的绿色植物的新陈代谢图表,我们可以 把它再加工、提高为如下的图表:


  图表反映的是绿色植物新陈代谢中的四个部分之间的关系,图中每个箭 头都表明了彼此之间的联系,如①表示根吸收水分中的 1%左右用于光合作 用等生命活动;②表示水分代谢与矿质代谢是两个相对独立的过程,水分是 矿质元素吸收的溶剂;③表示水分是呼吸作用的良好溶剂,并参与到呼吸作 用之中;④表示呼吸作用为水分代谢提供能量;⑤表示光合作用是呼吸作用 的物质和能量基础;⑥表示呼吸作用为光合作用提供部分能量;⑦表示矿质 代谢为光合作用提供原料,进一步形成糖类以外的其他有机物;⑧表示呼吸
作用为矿质元素的吸收提供了 H+和 HCO3-(CO2+H2O→H2CO3 H++HCO),以 及能量。
  把绿色植物新陈代谢的两个图表结合起来,就形成了一个不同于课本知 识系统的新的知识系统,这个新的知识系统不仅反映了绿色植物新陈代谢的 全过程,而且反映了知识间的相互联系,因而比课本的系统更加有序,更利 于理解和掌握。
  其他还有一些原理,如反馈原理,在后面的一些内容中还将涉及到,这 里不再展开谈论;再如,系统与要素的关系、结构与功能的关系等原理后面 也会谈到,也不再展开谈论。
  

2.确立正确的思维方法


  我们的学习过程,是一种特殊的认识过程,在此过程中要想掌握更多的 知识和获取知识的方法,就应该了解我们思维的过程和特点,以确立和运用 正确的思维方法。其中,了解概念的形成过程和进行判断、推理的过程和特 点是十分重要的一个方面。此外,了解我们思维的基本方式——分析与综合 的特点,以及形象思维与抽象思维、发散思维与集中思维的关系等方面也是 很重要的。下面分别谈谈这些方面。
(1)掌握和运用概念、判断、推理的思维方法
①概念。 什么是概念?概念是怎样形成的?这是首先应该明确的问题。概念是一
种思维形式,是反映客观事物一般的本质特征的。我们在认识事物和学习知 识的过程中,把所感觉到和学习到的事物或知识的共同特点抽出来,加以概 括,就形成了概念。一般来说,一个词就可以是一个概念,这样,我们面对 的概念是非常庞杂的,其实许多词(或概念)是我们以前学过的,成为我们 学习的新词(或概念)的基础。我们现在所说的概念,是指过去从未学习过 的,从未接触过的概念,可称之为基本概念。在高中《生物》的学习中,会 遇到许多基本概念,下面结合具体实例来进一步说明概念的形成。
例如,酶就是一个很重要的基本概念,这一概念是怎样形成的呢?原来
在生物体内发现了许许多多种特殊的蛋白质,它们都具有催化生物体和细胞 新陈代谢中各种生物化学反应的能力,而且它们都是由生活着的细胞产生 的,它们还具有多样性、专一性、高效性和需要一定的物理、化学条件等特 性。对于上千种以上的所有的酶的特性,进行分析后,将其中共同的、最本 质的特性抽出来,并加以概括,用极精炼的语言来表述,这样就形成了“酶 是活细胞产生的具有催化能力的一种特殊蛋白质”这样一个概念。因此,概 念是指通过抽象和概括而形成的对事物的本质特征的反映。
任何一个概念都有内涵和外延,内涵和外延是概念的基本特征。概念的
内涵是指概念所反映的事物的本质特征,概念的外延是指概念反映的具有这 种本质特征的事物的范围。如酶这一概念的内涵就是酶所反映的本质特征, 即酶都是由活细胞产生的;酶都具有催化能力;酶的化学成分都是蛋白质。 酶的外延,就高中《生物》所涉及到的范围看,就是课本中提到的各种酶, 如与光合作用、呼吸作用有关的酶,核糖体里的酶,与 ADP、ATP 相互转化有 关的酶,DNA 复制过程中的解旋酶,蛋白质生物合成过程中的转录酶,逆转 录酶,各种各样的消化酶??等等。
  对于高中《生物》中的各种基本概念,都应学会分析它们的内涵和外延, 下面将高中《生物》第一章中的基本概念的内涵和外延列表如下,其他章节 的基本概念可以试着进行分析。
  当掌握了许多概念后就会发现,有些不同的概念具有某些相同的内涵, 这就容易造成概念的混淆,干扰概念的正确掌握。例如,与酶这一概念的内 涵有某些相同之点的概念是“激素”。在动物激素中,有些激素(胰岛素、
  
生长激素等)也是活细胞产生的,化学成分也是蛋白质,这与酶的本质特征 是相同的。但是,酶与这些激素又有不同的内涵,即有明显的区别:酶具有 催化能力,而激素不具有催化能力;生物体的每一个活细胞都能产生酶,而 动物激素是由内分泌腺细胞产生的;酶的种类多种多样,而属于蛋白质的动 物激素只有有限的几种;酶的作用具有专一性,而激素的作用是对全身各细 胞发生作用的。由此看来,酶和激素虽然有些内涵相同,但其特性、作用却 有明显区别,是截然不同的两个概念。正确地掌握概念才能区分不同的概念。
②判断。
基本概念 内涵 外延 易混概念 细胞 生物体的结构和功能的基本单位 原核细胞和真核细胞 病毒(噬菌体) 原生质 细胞内的生命物质;主要成分是蛋白质和核 酸,这些物质通过新陈代谢不断地自我更 新;一个细胞就是一小团原和质,它分化为 细胞中膜、细胞质和细胞核等部分 细胞膜、细胞质、细胞核 细胞质细胞壁 结合水 细胞中的一部分水与细胞内的其他物质相
结合;是细胞结构的组成成分 与细胞内其他物质结合
的水 自由水 自由水 细胞中的大部分水以游离的形式存在,可以 自由流动;是细胞内的良好溶剂 细胞中游离的、自由流动 的水 结合水 缩合 一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分
子的氨基相连接,同时失去一分子水的结合 方式 两个以氨基酸分子相连
接的方式 羧基聚合 肽键 连接两个氨基酸分子的化学键 (同左) 肽链 二肽 由两个氨基酸分子缩合而成的化合物 (同左) 多肽肽链




基本概念 内涵 外延 易混概念 细胞周期








 姐妹 染色单体 细胞进行有丝分裂具有一定的周 期性,连续分裂的细胞,从一次分 裂完成时开始, 到下一次分裂完成时为止,分为分 裂间期和分裂期两个阶段


细胞分裂间期,染色体复制后,每 个染色体都形成两个完全一样的 染色单体,共用
一个着丝点 高等植物的细胞周 期
动物的细胞周期





细胞分裂间期、前 期、中期的染色体 上的染色单体 无丝分裂 减数分裂







染色体 无丝分裂 细胞分裂过程中不出现纺锤丝和
染色体的变化 蛙红细胞的无丝分裂
裂 有丝分裂

由于我们学习的知识是多种多样的,因而概念是丰富多彩的,而一个概
念只能反映某一个或某一类特定的知识内容,至于概念与概念之间有什么关 系,概念本身是无法表达的,这就需要进一步运用判断的思维形式了。
  判断是指确定事物的特性或事物之间关系的思维形式,判断的过程,实 质上是对事物的某种肯定认识或否定认识的确定,即不是肯定某事物有某种 特性或事物间有某种联系,就是否定它们。例如,当我们掌握了自由扩散、 协助扩散、主动运输这三个概念后,就可以判断它们彼此之间的关系,而这 种判断经常出现在测验和考试题中。
例题协助扩散和主动运输的共同点是: A.都遵循渗透原; B.都需要载体蛋白质协助; C.都需要消耗细胞新陈代谢释放的能量; D.物质都是从低浓度一边到达高浓度一边。
                      答[ ] 对这一问题的判断基础是正确地掌握协助扩散和主动运输这两个概念,
这样才能通过比较,了解二者间的关系,然后对供选答案做出肯定或否定的 判断。由于协助扩散和主动运输这两个概念具有相同的一点内涵:都需要载 体蛋白质的协助,因此,就可以对供选答案中的 B 项做出肯定判断,而对 A、 C、D 三项做出否定的判断。这也是解选择题常用的“排除法”的思维基础之
一。
例题 下列微生物属于自养生物的是: A.酵母菌;B.硝化细菌; C.病毒;D.乳酸菌。
答[ ]
  对这一问题的判断基础是明确自养生物这一概念的内涵和外延,以及自 养生物与异养生物这两个概念之间的区别和联系。自养生物这一概念的内涵
是:能把从外界吸收来的水、CO2、无机盐等无机物合成复杂的有机物,供自 身生长发育需要的生物;其外延是:能进行光合作用的所有绿色植物和能进 行化能合成作用的微生物等。根据这一认识,即可对供选答案的 A、C、D 三 项做出否定判断,而对 B 项做出肯定判断。
③推理。 当我们能正确地掌握概念的内涵和外延以后,一般都可以对知识及其彼
此间的联系,做出正确的判断。但是,我们面对丰富多彩的生物学知识,只 靠掌握概念和进行简单的判断是不可能全面地掌握知识的。当我们对已有的 各种判断及其相互间的关系,进行新的思考,以引出新的判断,从而解决新 问题,掌握新知识,这就是一种推理的思维形式了。例如,我们明确了原核 细胞的概念内涵和外延后,即可对细菌、蓝藻的细胞做出肯定判断,而对绝 大多数生物的细胞做出否定判断。但是,我们遇到一种新的、大家都不很熟 悉的生物时,就可以通过推理的思维形式来判断这种新生物的细胞属于何种

细胞。
  例题 放线菌的细胞与细菌、蓝藻的细胞基本结构相同,因此放线菌属 于:
A.没有细胞核的生物; B.原核生物; C.真核生物;
D.既不是原核生物也不是真核生物。
                      答[ ] 解此题的推理过程是:在掌握原核细胞这一概念的内涵和外延的基础
上,有这样几个判断,凡是细胞中没有成形的细胞核的细胞,就是原核细胞; 细菌、蓝藻的细胞内没有成形的细胞核,所以它们是原核生物;放线菌的细 胞与细菌、蓝藻细胞的基本结构相同,即细胞内也没有成形的细胞。上述三 个判断中,第一个判断可以认为是推理的大前提,第二三个判断是推理的小 前提。据此可以推理得出结论,放线菌属于原核生物,从选项看,应选择 B 项。上述推理过程可以简化为:凡细胞内没有成形细胞核的生物都是原核生 物(大前提),放线菌细胞内没有成形的细胞核(小前提),所以,放线菌 属于原核生物(结论)。
推理的过程,首先要求大前提是正确的,即基本概念要正确地掌握。其
次要求推理过程要合乎逻辑,我们把做为推理依据的已有判断叫前提,根据 已有判断引出的新判断叫结论。前提与结论之间存在着必然的联系,我们的 推理就是要找出这种联系,从而学到新知识,解决新问题。推理的过程一般 是间接的认识活动,这正体现了思维的间接性,也说明了我们的思维活动主 要是推理的过程。另外,在推理过程中,还要注意防止其他因素的干扰。上 例中,对原核细胞的理解,有些人往往认为是没有细胞核的细胞,把“没有 成形的细胞核”与“没有细胞核”等同起来。虽然造成这种错误认识的主要 原因是对概念的内涵没有掌握好,但是,“想当然”的心理因素也是干扰做 出正确推理的一个重要原因。由于推理是一种很重要的思维形式,所以,下 面再通过两个例题来进行分析。
例题 进入小肠的食糜中,除了含有食物成分中的淀粉、蛋白质、脂肪等
有机物外,还含有: A.甘油和脂肪酸;B.葡萄糖和多肽; C.麦芽糖和多肽;D.氨基酸和麦芽糖。
答[ ]
  此题进行推理时所依据的已有判断是:凡是经过口腔的化学消化,食物 成分中的部分淀粉会水解为麦芽糖;凡经过胃的化学消化,食物成分中的部 分蛋白质会分解为多肽。另一个判断是:进入小肠的食糜一定是先经过了口 腔和胃的化学消化。因此,结论是:食糜中还应含有麦芽糖和多肽,从题目 的选项看,应选 C 项,而其他各项均不符合题目的要求。
  例题 一只白色公羊与一只白色母羊交配,生下一只黑色小羊(白色 B 对黑色 b 是显性),那么,白色公羊和白色母羊的基因型一定是:
A.BB 和 BB;B.bb 和 bb;

C.Bb 和 Bb;D.BB 和 Bb。


答[ ]

  此题是典型的逻辑推理题,是由已知的、看得见摸得着的子代的表现型, 来推出未知的、看不见摸不着的亲代的基因型。此题推理时依据已有判断是: 凡是具有隐性性状个体的基因型一定是纯合的,由两个隐性基因组成,即 bb,且一个来自父方,一个来自母方;凡是具有显性性状个体的基因型,至 少含有一个显性基因,而另一个基因是显性基因或隐性基因,即 BB 或 Bb。 上述判断可以说是推理的大前提。推理的小前提是:白色公羊和母羊是小黑 羊的父方和母方,又都具有显性性状。推理的结论是白色公羊和母羊的基因 型只能是 Bb 和 Bb,从选项看应选择 C 项。选项中的 A、D 两项的基因型不会 产生出黑色小羊,虽然它们都是白色;B 项的基因型虽能产生出黑色小羊, 但它的表现型都不是白色。上述的逻辑推理过程,习惯上称之为“反(逆) 推法”,掌握并运用好此法,对学习遗传和变异的知识是相当重要的,这在 后面的分析中还将提及此法。
从以上实例和分析我们可以明确以下几点。 第一,概念是判断、推理的基础。在学习过程中要对知识进行正确的判
断和推理,必须正确地理解和掌握概念的内涵和外延。学习中发生的各种错 误判断和推理,多数情况都是由于概念不清,或是死记硬背概念而并不理解 概念。反过来看,正确的判断和推理,又可以进一步加深对概念的理解和掌 握,以及促进概念的灵活运用。明确了这一点,在高中《生物》的学习中, 应该改变死记硬背的学习方法,代之以正确的思维方法和学习方法,在理解 和掌握概念上下功夫。
第二,分析综合是形成概念,进行判断、推理的基本思维方法。如前所
述,形成概念的过程,就是对知识的各种特性进行分析和综合的过程。简单 地说,分析就是把事物或知识的整体分解为部分,综合就是把事物或知识的 各个部分结合为整体。这种基本的思维方法贯穿、渗透于概念、判断、推理 等思维形式中,因此,我们在学习高中《生物》的过程中,要自觉地对各种 知识进行分析和综合,进而形成科学的学习方法。
第三,基础知识、基本技能是掌握和运用概念、判断、推理等思维形式
的知识基础。就是说,思维能力和方法的形成不能脱离开具体的知识,只有 在学习知识的过程中才能逐步形成能力。就像任何思维活动都借助于概念、 判断、推理一样,任何能力的形成都要借助于基础知识和基本技能。我们在 学习知识过程中如能形成较强的思维能力,反过来又会促进知识的学习和掌 握,二者相辅相成,同步增长。明确了这一点,在学习高中《生物》的过程 中,就要切实掌握好基础知识和基本技能,以保证各种思维形式和方法的运 用有坚实的知识基础。
(2)掌握和运用发散思维和集中思维的方法
  我们在学习高中《生物》的过程中,不但要学习掌握生物学的基础知识, 而且要在学习知识的过程中,不断形成和提高我们的学习能力,在各种能力 中,思维能力是个核心能力。因此,要在学习中特别对自己思维能力的培养。 思维能力的形成和提高,会使我们具有正确的思维方法,进而形成正确的、
  
符合自己特点的学习方法。思维方法除了上面提到的概念、判断、推理等思 维形式外,还有其他很多方面,下面着重谈谈发散思维和集中思维的方法。 人的思维,从性质上看,可以分为显现型思维和创造型思维两点。显现 型思维的特点是,我们的思维活动只再现教师思维的结果,只是重复现成的、 已知的知识,一般不会产生出新的、具有创造性的结果。创造性思维的特点 是,通过自己的分析、综合、比较、概括、抽象等思维活动而得到知识,不 是简单地重复教师思维的结果,而是能够产生出新的、具有创造性的结果。 在我们的学习中,显现型思维是不可缺少的,它是我们进行创造型思维的基 础。但是仅有显现型思维又是不够的,还必须有创造型思维的训练,才有利
于能力的形成和提高,才有利于成才,进行创造性的学习和工作。 创造型思维的结构一般应包含发散思维和集中思维两个方面。什么是发
散思维?发散思维也叫扩散思维,这是一种从不同的方向、不同的途径、不 同的角度去考虑、设想的展开型思维方法。在我们的学习中,如果以某一知 识点为中心,从不同的方向、途径、角度,在尽可能短的时间内,去发现、 寻找与此中心有密切联系的、尽可能多的知识点,这就是一种发散思维。例 如,我们在学习绿色植物的光合作用这部分重点知识时,就可以用光合作用 的反应式作为发散的中心,联系有关光合作用和呼吸作用的众多知识,下面 的图表就是这种思维发散的结果和表达方式。
图表中的数字表示了在思维发散中,与光合作用反应式有联系的其他知
识点:①光合作用的原料及其来源,其中的
  H2O,可以联系水分代谢和水在细胞中存在的形式等知识;②光合作用的 产物;③光合作用的场所,可联系叶绿体的结构和功能;④光合作用的实质 之一,即把 CO2 和 H2O 转变成有机物;⑤光合作用的实质之一,即把光能转 变成化学能,储存在有机物中;⑥光合作用过程中的光反应,水分解后的氧 变为氧气,同时联系光反应的其他产物:[H]ATP;⑦光合作用过程中的暗 反应,[H]做为还原剂去还原三碳化合物,生成 C6H12O6;⑧光合作用的重要 意义,主要是提供了有机物、能量和氧气;此外,还可以根据光合作用的反 应式来联系有氧呼吸的反应式,因为二者是相反的过程,总反应式正好是相 反的。
  再比如,当我们学习到细胞核遗传的基本规律时,就可以在学习到的知 识基础上,以基因这一概念为中心来进行思维的发散,联系三个规律、减数 分裂等知识,把众多有关基因的传递情况进行全面的考虑。我们学过的基因 不外乎是等位基因和非等位基因两类,这两类基因又因为在染色体上的位置 不同,而有不同的传递行为,如果把所有的情况都考虑到,则可形成如下页 的图表:
从下页表可以看出,以基因为中心,通过思维的发散,把
特级教师谈学习策略的下一页
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