浅析辩证思维在高中生物教材中的渗透

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  摘要:当今是知识经济时代、物欲横流和充满诱惑的时代,在2017年高中生物新课程标准出来的背景下,尤其重视学生的生物学核心素养的培养,科学思维的培养和提升是四大素养之一,辩证思维属于科学思维的一种。教材作为学生获取信息和教师教学的主要工具之一,通过研读和分析高中生物教材,主要从辩证思维的概念、高中生物教材中的生物科学史、生物知识以及课后练习题等来阐述辩证思维在高中生物教材中的渗透,增强学生学习生物学兴趣,拓展学生的思维方式,能用辩证的观点看待和解决问题,利于培养创新型人才和国家、国际发展需要的人才。
  关键词:辩证思维;高中生物教材;渗透
  一、 前言
  在生物教材中不单呈现生物学知识、方法,还体现了辩证思维在生物教材中的渗透。习近平总书记在党的十九大报告中说到,优先发展教育事业,建设双一流的大学,实现立德树人的根本任务。当前,培养和提升学生生物学核心素养是生物学教师的任务和职责之一,其中生物学核心素养包括生命觀念、科学思维、科学探究和社会责任。辩证思维在提升学生生物学核心素养中起到和发挥了重要的作用,辩证思维更有助于学生从理解、认同理论基础知识上升到一定的高度,形成一定的生命观念,有助于学生形成一定的社会责任,在此过程中学生必定有相应的科学探究和科学思维的活动过程,包括实践性操作探究活动和一定的心理活动。辩证思维有利于学生创造性思维的开发,有利于创新型人才的培养,符合国家发展和国际发展的需要型人才的需求。
  二、 辩证思维的基本概念
  辩证思维是指人们通过概念、判断、推理等思维形式对客观事物辩证发展过程的正确反映,即对客观辩证法的反映。辩证思维最基本的特点是将对象作为一个整体,从其内在矛盾的运动、变化及各个方面的相互联系中进行考察,以便从本质上系统地、完整地认识对象。
  三、 辩证思维在人教版高中生物教材的渗透
  (一) 生物科学发现史中无处不渗透辩证思维
  辩证思维的存在推动科学、技术的发展。可谓科学发现是一个在争论中不断探索前进的过程;科学的发展离不开技术的支持;科学家实事求是,不畏艰苦,坚持不懈,百折不挠的精神值得学习。
  1. 高中生物必修一“对生物膜结构的探索历程”。
  在19世纪末,欧文顿提出脂质组成膜;20世纪初,得到脂质和蛋白质是膜的主要成分;1925年荷兰科学家得出结论:膜质分子是2层。除了脂质外,蛋白质也是细胞膜的成分。那么,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢?在1940年有学者推测脂质两边各覆盖着有蛋白质的存在。直到1950年,有了电子显微镜用来观察细胞膜。1959年,罗伯特森提出了蛋白质—脂质—蛋白质三层结构的生物膜静态结构;1960年后,科学家对这一静态结构提出了质疑,对于细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好做出解释。随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究,在1970年,科学家采用了荧光染料作为标记,标记小鼠细胞和人的细胞的融合实验,实验及其他实验的证据结果表明了细胞膜具有流动性。在1972年,桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型为大多数人接受。
  想一想,在以上这些发现过中,若是没有人提出质疑,没有人用辩证思维去思考这些科学家提出的观点,那么还会有后来这些更重大的发现吗?
  2. 高中生物必修一酶的本质一节“资料分析——关于酶本质的探索”。
  教材81页给学生提供关于酶的探索的背景,接下来,依次根据科学家探索发现历程进行陈述:在1857年,巴斯德通过显微镜观察,得出发酵与活的酵母细胞有关,但却认为发酵是整个酵母细胞而不是细胞中的某些物质在起作用;而这时李比希坚持认为发酵是由酵母细胞中的某些物质引起的反应,但是他又认为“这些物质只有在酵母细胞死亡裂解时才能发挥作用”。当时这两种观点争执不下,结束这一争论的是毕希纳,他将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶,由于当时技术上的困难,无法直接对酿酶进行鉴定。在1917~1926年,美国科学家萨姆纳证明酿酶是蛋白质,从刀豆种子中提取纯酶,但酶的结晶纯度并不是很高。后来其他科学家证明胃蛋白酶、胰蛋白酶等许多酶是蛋白质;1980年,美国科学家切特和奥特曼证明少数酶是RNA。经过以上科学家关于酶本质的探索历程,总结得到“酶是活细胞产生的、一类具有催化作用的有机化合物,其中绝大多数是蛋白质,少数是RNA”。在探索过程中,教材的编写体现了辩证思维,教会学生辩证思维的重要性,并且提炼出“科学发现是一个在争论中不断探索前进的过程;科学的发展离不开技术的支持;科学家实事求是,不畏艰苦,坚持不懈,百折不挠的精神值得学习”。
  (二) 生物知识渗透着辩证思维,学习者更加全面地掌握知识
  学习生物知识时,不但只看到某一知识或是某一物质一方面意义,还应看到另一方面的意义。在高中生物必修一《分子与细胞》第五章第1节“降低化学反应活化能的酶”中,教材首先呈现的是细胞代谢的概念,再以小标题的形式呈现酶在细胞代谢中的作用:首先描述了细胞代谢有关知识,在人体代谢过程中会产生有害物质,如过氧化氢,幸好体内有过氧化氢酶将其分解成水和氧。其中主要以实验探究“比较过氧化氢在不同条件下的分解”,通过实验条件的引导,条件有水浴加热、滴加新鲜的肝脏研磨液、质量分数为3.5%的FeCl3溶液等,教材中使用90℃的温度进行水浴加热,给学生提供了这样的想法,如果是在人体机体内或是有生命活动的机体能否进行高温加速过氧化氢的分解,若是能进行会发生造成什么样的结果,若不能为什么呢?
  学生对此进行深刻分析后,联系自身,在平时人体的温度一般不超过36.5℃,超过这个温度人体就会发高烧,产生各种病症,温度过高会烧坏大脑和烧坏体内的酶,会造成生命危险;温度过低人体也会出现一些病症,对机体也会造成伤害,有些甚至危及生命。学生明白酶能够降低化学反应的活化能,酶在机体内的主要作用就是能够使生命活动在温和的条件下高效进行。这是酶这种物质对有生命特征的生物的作用。那么酶对于它本身而言,自身存在有什么意义和价值呢?接下来教材80页呈现了第2个小标题“酶的本质”,在81页通过资料分析呈现关于酶本质的探索的科学史来给学生进行解答,通过科学家波折的探索历程,得到酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物,其中大部分酶是蛋白质,极少数是RNA。酶是一种有机催化剂,有催化剂所具备的特点和功能,对自身而言,质量和化学性质等在整个细胞代谢过程中不变,在机体内虽不可重复使用,但机体可随着细胞代谢的更新再使用。   (三) 教材中栏目“练习”中渗透着辩证思维
  在人教版高中生物教材栏目“练习”的习题中,深刻地透露着辩证思维,其目的在于学习了知识之后,能够用它来解决问题并解释生活中的现象,开拓学生的眼界、拓展学生的思维,联系生活实际辩证地看待问题或事物,不能只停留在书本知识上。例如,在必修1第1章“走进细胞”第2节“细胞多样性和统一性”的练习栏目“拓展题——目前,对基因的研究可以说是如火如荼,方兴未艾。既然生物科学的研究已经深入到基因水平,还需要研究细胞吗?说说你的看法。”这里教材编写的旨意在于,即使生物科学的研究水平已经深入到基因水平,但是还是需要研究细胞,人类的发展和认识是一个动态的过程,细胞的发展亦是如此,何况由于科学技术水平的限制,细胞内并不是所有的结构都已经被人类研究透彻。
  在第2章第3节核酸练习栏目“二、拓展题——随着人们生活水平提高的同时,各种营养保健品也陆续和大家见面,像维生素类、蛋白粉等皆有,现在连核酸保健品都上市了,请同学们到药店或是超市去做一些相关调查,统计核酸保健品的种类,收集它的说明书,结合已有的知识,做一个关于核酸保健品的功效评价。如果你是一个投资的人,你会将资金投入到核酸保健品的开发中吗?为什么?”大家都知道核酸是细胞内携带遗传信息的物质。核酸和基因有什么关系呢?具体地说,基因是DNA上具有一定碱基排列顺序的片段。所谓的“核酸保健品”可不能随便服用,这关系着人体甚至人类的健康以及遗传、变异的方向。
  (四) 人教版高中生物中渗透着假说—演绎的科学方法
  必修2《遗传与进化》渗透假说—演绎的科学方法,在假说—演绎过程中渗透着辩证思维的过程和方法。例如“遗传物质是蛋白质到核酸的转变”,必修2第3章“基因的本质”第1节“DNA是主要的遗传物质”,教材在问题探讨栏目是这样编写的:在20世纪中叶的时候,科學家发现蛋白质和DNA是染色体的主要组成物质,在这两种物质中,哪一个才是遗传物质呢?这个问题在生物学界引起了激烈的争论。在20世纪20年代时,人们对于蛋白质的认识已经较透彻,蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子,由于氨基酸数目较多并且排列的顺序不同,就可以形成不同的蛋白质,此时因没有发现其他的生物大分子有类似的结构就认为蛋白质是生物体的遗传物质。
  这就是当时大多数科学家对遗传物质的早期推测;到了20世纪30年代时,对于DNA有了一定的了解,但出于对其分子结构没有清晰的了解,蛋白质是遗传物质的观点未受到任何的影响。直到1928年格里菲斯的肺炎双球菌的转化实验,到1944年艾佛里实验,再到1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验,前后经历24年,才改变了遗传物质不是蛋白质而是DNA,人们也才相信DNA是遗传物质。在此之前,艾佛里的实验虽引起了人们的注意,但实验的结论还是受到人们的怀疑。后来的研究证明,遗传物质除了DNA外,还有RNA,如烟草花叶病毒,因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,因而说DNA是主要的遗传物质。如果没有一些科学界的质疑,没有一些科学家用辩证的观点来看待另一些科学家的研究成果,会有后来的发现吗?这也就说明了辩证思维的重要性和科学性。
  四、 辩证思维在生物学中的意义
  生物学知识本身就存在,通过辩证思维更好地把握事物的本质和规律,事物的存在有其自身价值和外在价值。这里阐述自身价值,比如,对于动植物而言,它们虽然不能像人类一样拥有丰富的情感世界及高超的智力和智能,它们的生活方式和人类不一样,但是它们本身就是地球家园的一员,同理一些真菌或是细菌也是如此,都是生态系统的一员,人类是地球和生态系统中最活跃最善于各种活动的种群,因而承担起了最艰巨的任务和责任,保护地球和维护生态系统的平衡,做到这些这就要求人类必须用同等平等的眼光看待地球上和生态系统上所有的生物,把这些生物看成有生命的人类的小伙伴,人类应该对之爱之、惜之和它们和谐共处,共同建造美好的生态家园。再者对于学生而言,开阔学生思维、打开学生视野,领悟辩证思维的重要性,不管是在看待问题或是解决问题,甚至提出新颖性的问题等方面,有更全面的把握。对于教师而言,能够更好地、全面地把握教材、研读教材,明确教学目标,做好传道授业解惑的工作。
  五、 结语
  辩证思维在高中生物教材中体现的地方还有很多,同理其他课程中渗透辩证思维的肯定也不少。提高学生对于生物学的学习兴趣,可对高中生物教材进行更深层次的挖掘和专研教材,明白教材编写人员的编写的内涵,从而更加高效地进行教学,促进学生的发展和全面提高学生的素质,提升学生个人方面的素养:生物学素养、哲学素养、政治素养、生态环境素养等等,从社会角度而言,更有利于培养孩子看待问题和解决问题的能力,提升其生活技能,更利于培养创新型人才和国家未来建设者和接班人。
  参考文献:
  [1]徐晓祥.议论文写作中辩证思维探究——以《喧嚣与宁静》为切入口[J].中华活页文选(教师),2017(5).
  [2]生物课程教材研究开发中心,课程教材研究所.分子与细胞[M].北京:人民教育出版社,2007.
  [3]生物课程教材研究开发中心,课程教材研究所.遗传与进化[M].北京:人民教育出版社,2007.
  作者简介:朱满秀,李亚军,贵州省贵阳市,贵州师范大学生命科学学院。
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