例析生物学高考试题中蕴含的哲学原理
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作者:孙倩 蒋选荣
摘 要：通过分析近两年生物学高考试题中蕴含的哲学原理，探索培养学生科学思维的新途径，从而进一步提升学生的生物学核心素养。
关键词：生物学高考;哲学原理;核心素养
哲学是关于世界观和方法論的理论体系，对自然科学的发展具有指导作用。生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。通过对生物高考试题中所蕴含的哲学原理进行梳理和归纳，有利于从哲学的角度培养学生的科学思维，从而进一步培养学生的生物学学科核心素养。
一、 物质性原理的应用
世界是物质的世界，世界真正的统一性在于它的物质性，自然界中所有事物都是由物质构成的。生命系统从细胞至生物圈都是由自然界的物质构成的，细胞是最基本的生命系统。物质性是所有生命系统的共同属性，物质决定了生命系统的结构及其功能。分析生命现象或生命活动规律时，可以基于物质组成角度、结构和功能相适应角度分析，了解生命的物质性。
【例1】 （2017·海南卷，1）有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是（ ）
A. 蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B. 数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C. 将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D. 氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
生命系统中的物质来自自然界，构成物质的化学元素也来自自然界，但是生物体内化学元素种类与数量与自然界存有差异，这就说明生命系统具有差异性。生命系统的物质组成结构，结构决定功能，结构特点与物质组成有关，功能取决于结构基础。本题中氨基酸是构成蛋白质的基本单位，其基本组成元素是C、H、O、N等，在R基团中可能含有其他元素;这些化学元素在无机自然界中都存在，说明生物界与非生物界具有统一性。不同氨基酸的R基团不一样，说明决定氨基酸特性的是R基团，即蛋白质的功能取决于氨基酸的序列及其形成的空间结构。根据这一点可以判断A、B、D是正确的。改变蛋白质中的氨基酸可能会影响生物体的性状，这也就说明物质结构的改变会导致功能改变，从而影响生物体的性状表现。因而本题选择C。
二、 物质运动原理的应用
世界上没有不运动的物质，也没有离开物质的运动。构成生命的物质也是运动的，生命世界中的物质的有序运动或有规律的运动形成了生命现象。物质的运动发生较大变化，会引起生命系统结构和功能发生改变，甚至破坏生命系统的稳态与平衡。分析细胞结构和功能时，应在分析细胞结构组成成分的基础上对组成物质的运动属性进行分析，归纳出细胞的结构特点和功能特性。
【例2】 （2018全国Ⅲ卷，3）神经细胞处于静息状态时，细胞内外K+和Na+的分布特征是（ ）
A. 细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内
B. 细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内
C. 细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反
D. 细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反
运动是一切事物的变化和过程，这种变化和过程是物质的固有属性，是物质存在的形式。本题考查了神经调节中离子的分布情况变化，是物质运动的一种形式或表现。物质运动是有规律的，要认识规律和运用规律解决问题。在神经调节过程中就存在以下的运动规律：神经细胞处于静息状态时，细胞膜主要对钾离子有通透性，钾离子通过协助扩散的方式外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，形成外正内负的电位差，阻止钾离子继续外流，故细胞外的钾离子浓度依然低于细胞内。当神经细胞受到刺激时，钠离子通道被激活，钠离子通过协助扩散的方式进入到细胞内，因而细胞外的钠离子浓度高于细胞内浓度。通过分析可以判断本题应该选择D。
三、 联系原理的应用
世界的一切事物都处于普遍联系中，没有任何一个事物孤立的存在，整个世界就是一个普遍联系的整体。生命系统内部结构和功能之间、生命系统之间、生命系统与无机环境之间都具有直接或间接的联系，生命系统是统一的整体。除此之外，细胞在进行生命活动过程中，无时无刻不发生着代谢活动，即物质和能量的变化;各种细胞结构和功能之间是紧密联系的，共同执行细胞的各项生命活动。分析细胞生命现象或活动时要从多个角度进行思考和分析，避免用孤立、片面的观点分析。
【例3】 （2018浙江卷，8）人体细胞内存在一套复杂的膜系统。下列叙述错误的是（ ）
A. 由单位膜包被的溶酶体含多种水解酶
B. 高尔基体主要进行蛋白质的分拣和转运
C. 肝脏细胞的光面内质网上含氧化酒精的酶
D. 核被膜与质膜的相连可通过线粒体来实现
细胞各种结构之间由于物质和能量代谢联系在一起，联系具有普遍性，结构方面的联系是为了更好地发挥物质结构的功能，从而保证生命系统的正常生理活动。本题着重考查了生命观念素养中结构和功能观，学生可以用结构和功能观来分析生命现象。细胞膜、核膜、高尔基体膜、内质网膜通过某种方式联系在一起，其中内质网、高尔基体与细胞膜之间通过囊泡的形式间接联系在一起;内质网与核膜、内质网与细胞膜、内质网与线粒体膜是直接联系在一起，协调一致，形成了有机的统一整体，保证有机体生命活动的正常进行。通过分析可知本题中核被膜与质膜的相连是通过内质网的间接联系在一起，所以选择D。
四、 发展原理的应用
任何事物都是发展变化的，发展的实质是新事物取代旧事物的过程。事物的发展是各种因素影响下的结果;任何事物的发展变化过程都是量变与质变的统一。生命世界是发展变化的，包括老细胞分裂产生新细胞的过程、细胞经历分化、衰老、凋亡等过程、遗传物质变化的积累到一定程度最终会引起个体、种群、群落、生态系统的发展变化过程等。分析细胞生命历程、细胞演替时用发展的观点，有利于了解生命的本质，也有利于从进化的角度分析生命现象。 【例4】 （2018江苏卷，13）下图是某处沙丘发生自然演替过程中的三个阶段，下列叙述正确的是（ ）
A. 从形成沙丘开始发生的演替是次生演替
B. 階段Ⅰ的沙丘上草本植物占优势，群落尚未形成垂直结构
C. 阶段Ⅰ与阶段Ⅱ的沙丘上生长的植物种类完全不同
D. 阶段Ⅲ沙丘上的群落对外界干扰的抵抗力稳定性最强
群落是一个动态系统，它是不断发展变化的。随着时间的推移，一些生物的种群会消失，同时会有其他一些生物的种群重新占据空间，成为优势物种，直至最后达到一个相对稳定的状态。群落的演替过程与生物整体进化过程是同步进行，密不可分的。本题中形成沙丘发生的是初生演替，在这一过程中，由于环境的变化和植物之间直接或间接地相互作用，使它们之间不断相互影响，种间关系不断变化，不同阶段植物成为优势物种的种类不同。各个种群在进化的过程中通过相互作用逐渐形成群落结构，主要包括垂直结构和水平结构，本题中沙丘是已形成垂直结构。随着群落的发展，生物种类越多，食物网愈加复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，因而本题选择D。
五、 矛盾原理的应用
矛盾是反映事物之间及其内部要素之间对立统一关系的哲学范畴，矛盾具有普遍性和特殊性。对立统一规律是事物矛盾运动的规律，也是唯物辩证法最基本的规律，它揭示了事物发展的源泉和动力。生物的生命活动受多种因素影响，其中就普遍存在矛盾的关系，例如细胞生命活动的调节、内环境稳态、生态系统稳定性等。用矛盾的对立统一原理分析细胞生命活动和生命现象，有利于对生命现象形成客观、全面的认识，了解生命活动的规律。
【例5】 （2018江苏卷，29节选）下图为某植物叶肉细胞中有关甲、乙两种细胞器的部分物质及能量代谢途径示意图（NADPH指[H]），请回答下列问题：
（3）甲输出的三碳糖在氧气充足的条件下，可被氧化为 后进入乙，继而在乙的 （填场所）彻底氧化分解成CO2;甲中过多的还原能可通过物质转化，在细胞质中合成NADPH，NADPH中的能量最终可在乙的 （填场所）转移到ATP中。
（4）乙产生的ATP被甲利用时，可参与的代谢过程包括 （填序号）。
①C3的还原 ②内外物质运输 ③H2O裂解释放O2 ④酶的合成
矛盾的对立属性称为斗争性，统一属性称为同一性，这两种属性一方面是相互区别的，另一方面又是相互联结的。呼吸作用与光合作用既是独立的生理活动，但彼此之间又相互联系。这一点就体现了矛盾的对立统一性。光合作用是最基本的物质和能量代谢过程，合成有机物并将光能转化为稳定的化学能储存在有机物中。在此生理活动基础上，细胞呼吸氧化分解有机物并释放能量，维持正常的生命活动。两项生命活动的正常进行，维持了地球上所有生命系统稳定、有序地进行各项生命活动。本题主要考查了光合作用与呼吸作用之间的关系。本题中在氧气充足的条件下，叶绿体产生的三碳糖除了供自身使用，还提供给线粒体，通过呼吸作用氧化分解，从而为生命活动供能。除此之外叶绿体能够通过光反应自身产生ATP，因而线粒体通过氧化分解叶绿体提供的有机物释放的能量则可用于光反应以外的生命活动，如C3的还原、内外物质运输、酶的合成等。这一系列物质和能量的转化过程就体现了矛盾的对立统一性。因而第（3）题答案为丙酮酸、基质中、内膜上;（4）①②④。
高中生物学课程的实施明确了本课程的宗旨是培养学生的学科核心素养，而哲学思想、思维形式及衍生的方法论对高中生物学教学具有思维引领作用。通过对高考生物学试题中蕴含的哲学原理的分析，有利于教师摆脱经验、理论的束缚，完善自己的教育主张，形成自己特有的教学风格。同时也提供了培养学生科学思维的新方式，从而进一步提升学生的生物学核心素养。
参考文献：
[1]蒋选荣.渗透哲学原理，培养生命观念[J].浙江教育教学，2019（5）：49-52.
[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准[M].北京：人民教育出版社，2017.
[3]蒋选荣.新时代高中生物学教学哲学建构[J].教学与管理，2019（10）：53-55.
作者简介：
孙倩，江苏省扬州市，扬州大学生物科学与技术学院;
蒋选荣，江苏省扬州市，扬州新华中学。
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