运用一般系统理论指导高中生物教学

更新时间:2024-03-31 作者:用户投稿原创标记本站原创
系统的思想源远流长,贝塔朗菲在20世纪30年始研究生物学领域的系统问题,“把生命看成是一个既具有高度的自主性,又与外界交换物质和能量的开放系统,强调生命的整体性、动态过程性、能动性和组织等级性”。系统思想是一般系统论的认识基础,是对系统的本质属性的根本认识。研究系统的原则主要是整体性原则、结构和功能原则、目的性原则、最优化原则,其核心是如何根据系统的本质属性使系统最优化。系统论的创立,使人类的思维方式发生了深刻的变化。系统论对高中生物教学具有重要的指导意义。

一、高中生物教学需要系统论的支撑

高中新版生物教材随着科技的进步、生命领域探究的深入和现代生命科学的发展,充分体现了生命系统的复杂性。编排体系上明显不同于以往,更加重视生物科学的探究过程和方法,关注与社会的联系,注重对科学过程理解的亲历实验和探究。
高中生物教师基本都经历过教改培训。但实际教学中依然很难适应新教材,过去的教学经验、方法不适用了,又缺乏新的理论支撑。一般系统论为解决复杂问题提供了理论依据和方法,用系统论的方式揭示生命现象,能让学生用开放的观点观察自然现象,理解生命的历程,领悟生命的发生、发展和消亡的普遍规律,继而能应用于实践活动。

二、新版教材用系统论的思想构建知识体系

新教材在必修内容知识体系的构建上,充分体现了系统思想。
必修一《分子与细胞》知识体系构建,完全按照系统的思想构建。从内容安排上看,编者让学生理解生命系统的基本内容的意图非常明显,建立细胞是最基本的生命系统这一概念,重点突出了系统的整体性。要求学生学会用系统剖析的方法,探究复杂的生命现象,并为后面学习更高层次的生命系统打下铺垫。
必修二《遗传与变异》,从生命系统遗传的物质和结构基础出发,阐述遗传的发展和变化规律,然后是生命系统各组分间的相互作用,突出了系统组分的复杂性以及各组分之间的关联性;通过遗传、进化与环境的关系,目的让学生了解系统的适应性。
必修三《稳态与环境》,从宏观世界介绍更高层次生命系统的组成,按个体、种群、群落、生态系统做主线,进一步突出高层次生命系统的整体性和关联性,通过系统内组分的相互作用以及系统与环境的相互作用,进行生命系统的自我调节,从而达到生命系统的稳态,更深入地介绍了系统的适应性。

三、高中生物教师应用一般系统论的原则引领教学

整体性原则:整体的性质不是要素具备的;要素的性质影响整体;要素性质之间相互影响。
整体性原则利于高中学生理解复杂的生命现象。例如:《分子与细胞》的教学内容从系统整体性的视角出发,从组成细胞的主要物质以及细胞的基本结构入手,构建最基本的生命系统——细胞。在实际教学中,学习细胞的基本结构,往往会机械地将细胞的各组分孤立化,用细胞器的功能解释细胞的功能,比如讲述线粒体的功能,造成学生用线粒体去解释细胞的有氧呼吸,认为有了线粒体细胞就可以进行有氧呼吸,没有线粒体就只能进行无氧呼吸。如果我们用整体性的原则出发,线粒体是真核细胞具有的重要结构,当细胞有了线粒体这一要素,就可以更加高效率地利用能量正确认识。高中生物教学,要避免类似这样用细胞器功能说明细胞功能、局部说明整体的错误。
用系统论的整体性原则指导高中生物教学,要求教学对一个生命系统的要素进行分析,分析某一层次的生命系统具有哪些要素,重要要素影响了系统的哪些功能,各要素之间有什么样的联系,整体大于局部之和。让学生建立对生命系统的统一认识,并尝试着用整体性的观点去揭示生命现象。
结构功能原则:1、系统论认为,组成系统的要素不变时,结构决定功能。反之,结构相同,要素不同,则功能不同。2、结构、要素都不同,则可以有相同的功能。3、同一结构可能有多种功能。
结构功能原则要求我们在分析研究生命系统时,必须把握好系统结构和功能的辩证发展规律,不能通过简单地叠系统组成成分的功能推导出系统的功能。比如:基因和蛋白质之间存在着广泛而复杂的相互作用。一个生物个体通常拥有成千上万种的基因,而蛋白质作为基因产物之一,种类和数量就更为庞大。构成生命的这些大分子不是孤立地进行活动和执行生物功能,而是相互之间有着直接或间接的联系,这些联系构成了复杂的调控体系,从而决定系统的功能。同种生物具有相同的生命功能,不同的生物具有不同的特征,其核心内容就在于生物具有独特的DNA和蛋白质。在另一方面,许多不同生物具有不同的DNA和蛋白质,却可以有相同的生命功能。如:蓝藻和绿色植物从源于:论文参考文献标准格式www.808so.com
组成的要素上差别极大,但都能进行光合作用。
目的性原则:即在反馈机制的作用下,系统能保持内部的稳定以及与环境的协调的一种特性。
目的性原则要求我们在研究系统发展趋向时,必须把握它的反馈机制。《稳态与环境》模块中的知识结构反映了生命的系统性、层次性以及适应性。稳态是生命系统的一种状态,它不仅指个体内环境理化性质的相对恒定的状态,而且存在于生命的各个层次上,细胞、群落和生态系统在没有受到激烈的外界环境因素影响时,都处于稳态。生命系统的稳态实际上是一种动态平衡。一方面这种稳态由于内部代谢过程和外部环境因素的影响而不断遭到破坏,另一方面,通过一定的反馈调节机制,又使生命系统恢复新的平衡。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。生态系统是一个开放系统,具有一定的自我调节能力,在不断变化的环境条件下,依靠自我调节机制维持其稳态,实现物质循环和能量流动的相对稳定。
最优化原则:即现实系统都是变化、发展的,应当在动态中协调系统各方面的关系,使系统达到最优化。
每一个层次的生命系统系统都不是孤立的、封闭的,与其周围的环境是相互联系、相互作用的。生命系统与周围环境的有机关联,使生命系统成为开放系统。具体说,生命系统要同其周围的环境进行物质、能量与信息的交换,有相应的输出和输入以及量的增减。环境是生命系统存在发展的外界条件,生命系统又给予外界环境一定的影响,二者处于相互联系之中;而且,生命系统通过各种调节,使系统的结构和功能达到最优化。纵观整个高中生物必修教材的内容,我们不难发现,众多的知识点都在描述结构与功能的相适应。例如:不同代谢水平的细胞,其细胞器含有的数量在变化,从而达到功能的最优化。同样有大量的篇幅在描述生命与环境的高度适应,小到一个细胞,大到一个生态系统,都在动态变化的过程中,通过系统内部的调节,使生命系统的功能达到最优化。
总之,高中生物教学中,教师用系统论的思想方法去解释生命现象,适当地让学生了解系统一些基本属性,引导学会用系统论的方法去解决复杂问题,为学生开启新的思维方式,既有利于教师讲解复杂的生命知识,又有利于学生对生命系统的理解。

点赞:23831 浏览:107526