李鈺賀，宮百慧

（吉林師范大學(xué)，吉林 四平 136000）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）中明確指出，普通高中的培養(yǎng)目標(biāo)是進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，著力發(fā)展其核心素養(yǎng)[1-2]。其中，生命觀念作為高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中的第一個(gè)組分，可以簡單地理解為生物學(xué)概念、規(guī)律的提煉和升華，是形成科學(xué)自然觀和世界觀的基礎(chǔ)。學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念[3-4]。生命是由物質(zhì)、能量和信息構(gòu)成的統(tǒng)一體，生命活動(dòng)離不開信息。然而，在高中生物課堂中，教師往往從物質(zhì)和能量的角度引導(dǎo)學(xué)生理解生命，容易忽略對(duì)學(xué)生生命信息觀的培養(yǎng)。本研究從生命信息觀的維度出發(fā)，整理在高中生物課堂中培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀的教學(xué)思路。

1 生命信息觀概述

生命本質(zhì)上既是物質(zhì)的，又是信息的。生命體以物質(zhì)為基礎(chǔ)，依靠信息來控制和調(diào)節(jié)[5-6]。在生命系統(tǒng)中，信息承擔(dān)著消息、指令或信號(hào)的職責(zé)，以維持機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。從細(xì)胞到生態(tài)系統(tǒng)，信息尤為關(guān)鍵，并貫穿現(xiàn)代生命科學(xué)的全部研究。生命信息觀將信息看作生命的組織形式，是對(duì)生命信息特質(zhì)的抽象概括。生命與信息之間是無法割裂的，沒有信息就沒有生命，沒有生命也就沒有信息。生物教師不能在教學(xué)中跳脫信息談生命和生命現(xiàn)象。

1.1 信息在分子水平上的交流與傳遞

基因的表達(dá)過程（轉(zhuǎn)錄和翻譯）是展示遺傳信息在分子水平上流通的完美實(shí)例。脫氧核糖核酸（Deoxyribo Nucleic Acid，DNA）分子是由4種脫氧核苷酸組成的多聚體，其遺傳信息就蘊(yùn)含在這4種脫氧核苷酸的排列順序中[7-8]。轉(zhuǎn)錄和翻譯是基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程中的兩個(gè)主要步驟。

DNA先在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄出互補(bǔ)的信使核糖核酸（Messenger Ribonucleic Acid，mRNA），實(shí)現(xiàn)遺傳信息從雙鏈DNA分子到單鏈RNA分子的遞送，即轉(zhuǎn)錄過程；然后，細(xì)胞質(zhì)中的核糖體通過破譯mRNA上蘊(yùn)含的遺傳密碼合成蛋白質(zhì)，完成遺傳信息從mRNA分子到蛋白質(zhì)中氨基酸順序的轉(zhuǎn)變，即翻譯過程。

在轉(zhuǎn)錄過程中，雙鏈DNA分子是信息的遞送者，單鏈RNA分子是信息的接收者；在翻譯過程中，單鏈RNA分子是信息的遞送者，氨基酸脫水縮合而成的多肽是信息的接收者。此外，DNA分子的自我復(fù)制也是遺傳信息在分子水平上流通的例證。

1.2 信息在細(xì)胞水平上的交流與傳遞

組成生物體的蛋白質(zhì)大多是在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上合成的，各種蛋白質(zhì)合成之后要分別運(yùn)送到細(xì)胞中的不同部位，保證細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。有的蛋白質(zhì)要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，成為分泌蛋白；有的蛋白質(zhì)需要穿過各種細(xì)胞器膜進(jìn)入細(xì)胞器，構(gòu)成細(xì)胞器蛋白[9-10]。

在核糖體上合成的分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后，還要經(jīng)過加工，如折疊、組裝、加上一些糖基團(tuán)等，才能成為比較成熟的蛋白質(zhì)。

不同運(yùn)輸小泡的形成和定向運(yùn)輸都是由信號(hào)指導(dǎo)的。被釋放到細(xì)胞外的蛋白質(zhì)會(huì)被運(yùn)送到指定的位置，這就是分泌蛋白的靶向運(yùn)輸。機(jī)體內(nèi)的眾多蛋白質(zhì)能被精準(zhǔn)地送達(dá)全身各處的原理如下：每個(gè)需要運(yùn)輸?shù)亩嚯亩加幸欢伟被嵝蛄校Q為信號(hào)肽序列，引導(dǎo)多肽精準(zhǔn)地前往不同的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。

1.3 信息在個(gè)體水平上的交流與傳遞

生命體是一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需要信息傳遞。激素、神經(jīng)遞質(zhì)、淋巴因子等細(xì)胞分泌的化學(xué)物質(zhì)作用于靶細(xì)胞的受體，將信息輸送至靶細(xì)胞[11-12]?！吧窠?jīng)—體液—免疫”調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中大多以物質(zhì)傳遞的方式進(jìn)行信息傳遞。

1.4 信息在生態(tài)系統(tǒng)水平上的交流與傳遞

生命活動(dòng)的正常進(jìn)行、生物種群的繁衍和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定都離不開信息的傳遞。生態(tài)系統(tǒng)中的信息被分為物理信息、化學(xué)信息、行為信息3類，現(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)將生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞中所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活[13-14]。

2 高中生物學(xué)教科書中培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀的相關(guān)內(nèi)容

人教版普通高中生物教材將課程標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的主張貫穿始終，全面整合了信息在生命中的流動(dòng)及其功能。其中，必修二“遺傳與進(jìn)化”模塊中的大部分內(nèi)容是圍繞遺傳信息展開的，從第一章開始就帶領(lǐng)學(xué)生踏上了遺傳信息的發(fā)現(xiàn)之旅。遺傳信息的物質(zhì)載體、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯直至遺傳信息在生物繁衍過程中的變化、在生物進(jìn)化過程中的演變等內(nèi)容，都對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的生命信息觀大有裨益[15-16]。本研究對(duì)該模塊前五章內(nèi)容進(jìn)行分析和總結(jié)，整理適合培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀的內(nèi)容，如表1所示。

表1 人教版教科書“遺傳與進(jìn)化”模塊培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀的示例

3 在生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀的途徑和策略

生物學(xué)科在培養(yǎng)學(xué)生生命信息觀上具有顯著的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的生命信息觀不只要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的生命信息，還要利用所學(xué)知識(shí)理解生命現(xiàn)象的各種信息觀原理，懂得利用生命信息觀思考和搭建生物學(xué)知識(shí)體系。教師在教學(xué)中可以利用信息傳遞的特點(diǎn)幫助學(xué)生理解生命系統(tǒng)的復(fù)雜性，強(qiáng)調(diào)在實(shí)際生活中對(duì)生命信息觀的發(fā)掘、理解和應(yīng)用。本研究從信息傳遞的特點(diǎn)中甄選出以下4點(diǎn)，幫助教師在教學(xué)中更好地與生命系統(tǒng)的復(fù)雜性相結(jié)合，有效培養(yǎng)學(xué)生的生命信息觀。

3.1 可傳遞性

信息可借助一定的載體進(jìn)行傳遞，沒有傳遞就沒有所謂的信息。DNA是主要的遺傳物質(zhì)，DNA在親代與子代之間的傳遞也攜帶著遺傳信息，以此從親代傳遞到子代，細(xì)胞之間、父子之間、種群之間的傳遞都可以用來證明生命信息的可傳遞性。另外，中心法則既高度概括了遺傳信息在不同大分子間的單向傳遞，也詮釋了生命信息的可傳遞性。

3.2 依附性

信息的依附性是指信息必須依附媒介才能傳播，即信息要借助某種符號(hào)表現(xiàn)出來，而這些符號(hào)又要依附在紙張或其他載體物質(zhì)上。生命信息也必須依附媒介傳播，如興奮在神經(jīng)元之間的單向傳播必須由上一個(gè)神經(jīng)元釋放某種化學(xué)物質(zhì)（神經(jīng)遞質(zhì)），作用于下一個(gè)神經(jīng)元的胞體或樹突實(shí)現(xiàn)。在這一實(shí)例中，生命信息無法獨(dú)立完成傳播，必須依附在神經(jīng)遞質(zhì)上傳遞。

3.3 可處理性

信息的可處理性是指信息如果經(jīng)過分析和處理往往會(huì)產(chǎn)生新的信息，使信息得到增值?；虻倪x擇性表達(dá)是指在細(xì)胞分化中，基因在特定的時(shí)間和空間條件下有選擇表達(dá)的現(xiàn)象，結(jié)果是形成了形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細(xì)胞。在基因的表達(dá)過程中，DNA上的遺傳信息經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)移到mRNA前體上，形成mRNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。

3.4 可貯存性

信息可以貯存，以備他時(shí)或他人使用。在免疫調(diào)節(jié)機(jī)制中，對(duì)相同病原體的記憶被貯存在記憶細(xì)胞中，記憶細(xì)胞可以在抗原消失后存活幾年甚至幾十年，再接觸這種抗原時(shí)，能迅速增殖分化，分化后快速產(chǎn)生大量抗體。

4 展望

在生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中，存在諸多可以利用信息觀分析理解的實(shí)例現(xiàn)象，利用信息觀的思維也能更加直觀清晰地理解生命系統(tǒng)的原理。在中學(xué)階段，復(fù)雜的生命現(xiàn)象大多被學(xué)生理解為一成不變或是有直接因果關(guān)系的。此時(shí)，教師要在實(shí)際教學(xué)中合理利用生命信息觀特點(diǎn)和思維指導(dǎo)學(xué)生，最終讓學(xué)生獨(dú)立體會(huì)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生信息觀的目的。在實(shí)踐方面，如何通過教學(xué)將生命信息觀的培養(yǎng)切實(shí)有效地融入學(xué)生的實(shí)際生活中、如何檢測學(xué)生生命信息觀的培養(yǎng)情況，這些問題都有待進(jìn)一步研究。