程濤　李翔

［摘 要］穩(wěn)態(tài)與平衡觀是《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》提出的重要生命觀念之一。建立穩(wěn)態(tài)與平衡觀，有助于學(xué)生認識動態(tài)的穩(wěn)態(tài)與相對的平衡。文章具體分析高中生物學(xué)教材中的穩(wěn)態(tài)與平衡事實，并提出相應(yīng)教學(xué)策略，旨在幫助學(xué)生把握穩(wěn)態(tài)與平衡的實質(zhì)，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

［關(guān)鍵詞］穩(wěn)態(tài)與平衡觀；生命觀念；教學(xué)策略

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）08-0075-04

自《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》頒布以來，“生命觀念”核心素養(yǎng)逐步進入生物學(xué)教師的眼簾。生命觀念是最基本、最重要的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，具體是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法［1］。穩(wěn)態(tài)與平衡觀是生命觀念之一。生命系統(tǒng)是具有調(diào)節(jié)能力的穩(wěn)態(tài)與平衡系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)是動態(tài)的，平衡是相對的。生命系統(tǒng)所處的環(huán)境是變化的，意味著生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡必然不是靜態(tài)的、絕對的，只有通過調(diào)節(jié)才能實現(xiàn)相對穩(wěn)定與平衡。高中生物學(xué)教材從分子、細胞、個體、群體等多個層面向?qū)W生展示了生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡。本文具體分析高中生物學(xué)教材中的穩(wěn)態(tài)與平衡事實，提出相應(yīng)的教學(xué)策略，幫助學(xué)生把握穩(wěn)態(tài)與平衡的實質(zhì)，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

一、分子與細胞層面的穩(wěn)態(tài)與平衡

分子與細胞層面的穩(wěn)態(tài)屬于微觀層次，體現(xiàn)在細胞組成成分的種類及比例、生化反應(yīng)的速率以及細胞的相關(guān)生理過程等。只有當組成細胞的物質(zhì)維持穩(wěn)態(tài)，才能使細胞的結(jié)構(gòu)與功能維持穩(wěn)態(tài)。

（一）原癌基因與抑癌基因表達的穩(wěn)態(tài)

細胞癌變是細胞不正常的生命歷程，除由病毒癌基因造成外，細胞癌基因突變或者異常表達也會導(dǎo)致癌變。原癌基因與抑癌基因是細胞內(nèi)的兩類基因，在正常細胞中原癌基因表達水平低，負責(zé)調(diào)節(jié)細胞周期，控制細胞生長和分裂的進程，發(fā)生突變或者過量表達會引起細胞增殖異常、分化失控、走向癌變，轉(zhuǎn)化為癌基因。抑癌基因具有抑制細胞的生長和增殖或者促進細胞凋亡的作用，其突變或者過量表達導(dǎo)致蛋白質(zhì)失活，也可能引起細胞癌變。在細胞生長、增殖和分化的過程中，原癌基因起正向調(diào)節(jié)作用，而抑癌基因起負向調(diào)節(jié)作用，二者相互制約，維持細胞相對穩(wěn)定的正常生命歷程，若任何一方發(fā)生突變，則會打破原有的平衡，使細胞偏離正常的生命活動軌道，走向癌變。

（二）激素分泌的穩(wěn)態(tài)

激素是人和動物體內(nèi)起調(diào)節(jié)作用的一類有機物，當其作用于靶細胞并發(fā)揮作用后會被降解，但含量保持相對穩(wěn)定，原因在于機體可以源源不斷地分泌。此外，部分激素存在分級調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)，如圖1所示為甲狀腺激素的分級調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)。外界一些因素（如寒冷、緊張等）會刺激機體產(chǎn)生神經(jīng)沖動并傳到下丘腦，刺激其分泌TRH（促甲狀腺激素釋放激素），TRH運輸?shù)讲⒆饔糜诖贵w，促進垂體分泌TSH（促甲狀腺激素）并作用于甲狀腺，促使甲狀腺分泌TH（甲狀腺激素），這屬于分級調(diào)節(jié)［2］。當TH含量升高到一定值時，會抑制下丘腦和垂體分泌TRH和TSH，這屬于反饋調(diào)節(jié)。通過分級調(diào)節(jié)和反饋調(diào)節(jié)可維持甲狀腺激素含量的穩(wěn)態(tài)。機體除甲狀腺激素存在“下丘腦—垂體—甲狀腺軸”這樣的分級調(diào)節(jié)外，還存在“下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì)（性腺）軸”等，同甲狀腺激素一樣，其含量也維持穩(wěn)態(tài)［3］。

（三）細胞分裂與分化的穩(wěn)態(tài)

多細胞生物體的生長發(fā)育離不開細胞的分裂與分化。細胞分裂增加細胞數(shù)量，是器官生長發(fā)育的基礎(chǔ)。細胞分化增加細胞種類，產(chǎn)生具有特定功能的特化細胞。多細胞動物存在細胞周期調(diào)節(jié)因子（如CDK抑制蛋白、有絲分裂激酶等）用以調(diào)節(jié)細胞的分裂與分化，而多細胞植物則通過激素調(diào)節(jié)細胞的分裂與分化，如在植物組織培養(yǎng)，生長素比例高促進生根，細胞分裂素比例高促進發(fā)芽，通過調(diào)節(jié)生長素和細胞分裂素的比例誘導(dǎo)植物的生根發(fā)芽。因此，細胞分裂與分化的協(xié)調(diào)是產(chǎn)生不同功能組織與器官的基礎(chǔ)。細胞分裂與分化維持穩(wěn)態(tài)是個體保持正常生命活動的基礎(chǔ)。

二、個體層面的穩(wěn)態(tài)與平衡

人和動物的穩(wěn)態(tài)包括血壓、心率的穩(wěn)態(tài)，滲透壓的穩(wěn)態(tài)以及體溫、血糖等的穩(wěn)態(tài)，這些穩(wěn)態(tài)是通過“神經(jīng)—體液—免疫調(diào)節(jié)”網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。

（一）體溫的穩(wěn)態(tài)

正常情況下，不同性別、不同年齡的人的體溫維持在37 ℃左右，雖然外界溫度一日24小時、一年四季變化較大，但正常人的體溫始終維持相對穩(wěn)定，變化不大，這是通過神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)實現(xiàn)的，如圖2所示。當外界溫度高于（低于）人體體溫時，會刺激皮膚中相應(yīng)的感受器使其興奮，產(chǎn)生神經(jīng)沖動傳遞到下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞，中樞經(jīng)過分析、處理，通過傳出神經(jīng)使相應(yīng)效應(yīng)器作出反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)熱量和散熱量平衡，體溫恢復(fù)。除神經(jīng)調(diào)節(jié)外，機體還可以通過體液調(diào)節(jié)實現(xiàn)散熱量和產(chǎn)熱量平衡，如寒冷時，甲狀腺激素和腎上腺素分泌增多，促進代謝增加產(chǎn)熱。

（二）滲透壓的穩(wěn)態(tài)

滲透壓是內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)之一，是指溶液中溶質(zhì)微粒對水的吸引力，這里的溶質(zhì)微粒主要是指無機鹽。溶質(zhì)微粒的數(shù)量和水含量的關(guān)系綜合影響滲透壓的大小。人和動物通過排尿、排汗、排便的方式排出體內(nèi)的水和無機鹽，此外還可以通過呼氣排出水分，而排尿是排出水和無機鹽最主要的方式。機體通過調(diào)節(jié)排尿量來維持體內(nèi)水和無機鹽的平衡，從而維持滲透壓的穩(wěn)態(tài)。外界環(huán)境會影響內(nèi)環(huán)境滲透壓的大小，當滲透壓偏離穩(wěn)態(tài)時，機體通過調(diào)節(jié)代謝恢復(fù)平衡。如圖3所示，飲食過咸、飲水不足或運動失水過多導(dǎo)致滲透壓升高，抗利尿激素分泌增加，促進腎小管和集合管重吸收水，使得尿量減少降低滲透壓恢復(fù)穩(wěn)態(tài)［4］。此外，醛固酮激素有吸鈉排鉀保水的作用，維持鈉鉀平衡和水平衡。可見，通過神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)尿量和尿成分可以維持滲透壓穩(wěn)態(tài)。

除神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)外，免疫調(diào)節(jié)對于維持人和動物的穩(wěn)態(tài)與平衡也發(fā)揮著重要的作用。免疫系統(tǒng)具有防御、自穩(wěn)、監(jiān)視的功能。外來病原體的入侵以及自身衰老、病變甚至癌變的細胞會影響機體的穩(wěn)態(tài)，而免疫系統(tǒng)時刻監(jiān)視機體，及時發(fā)現(xiàn)抗原并清除，對于維持機體穩(wěn)態(tài)必不可少。

三、群體層面的穩(wěn)態(tài)與平衡

群體層面的穩(wěn)態(tài)與平衡主要體現(xiàn)在種群環(huán)境容納量即K值的相對穩(wěn)定，群落演替到穩(wěn)定階段后的豐富度、種間關(guān)系以及空間結(jié)構(gòu)等的相對穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（組成成分、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)）、生物與環(huán)境的關(guān)系等的相對穩(wěn)定。

（一）種群K值的穩(wěn)態(tài)

理想條件下，種群數(shù)量呈現(xiàn)“J”形增長，沒有最大值。但在自然條件下，由于環(huán)境阻力的存在，種群數(shù)量不可能無限增長，因此呈現(xiàn)“S”形增長。“S”形增長曲線向我們揭示了種群數(shù)量會最終穩(wěn)定在某一個值附近，這個值稱為環(huán)境容納量，又稱為K值。K值是指一定環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量，不是一成不變的，當環(huán)境條件變化時，K值會發(fā)生改變，如圖4中的曲線Ⅰ，當環(huán)境阻力減小時K值會增大，反之如曲線Ⅱ會減小，甚至當環(huán)境發(fā)生劇烈變化時種群數(shù)量會如曲線Ⅲ急劇下降最后為零。由此可見，K值是相對穩(wěn)定平衡的，在原有平衡被破壞后也可以達到新的平衡。

（二）群落的穩(wěn)態(tài)

群落是多個種群的集合體，這些種群間有交流，有聯(lián)系。群落不是一成不變的，而是隨時間推移發(fā)生演替的。群落演替多數(shù)呈現(xiàn)正方向，即物種豐富度逐漸增加，種間關(guān)系逐漸復(fù)雜，群落結(jié)構(gòu)也逐漸復(fù)雜。當群落演替到穩(wěn)定階段時，群落的物種豐富度、種間關(guān)系、空間結(jié)構(gòu)都會維持穩(wěn)態(tài)。如種間關(guān)系包括捕食、競爭、互利共生、原始合作、寄生等，是經(jīng)過長期自然選擇而形成的，通常具有不可逆性。群落的空間結(jié)構(gòu)與生物特點、環(huán)境情況有關(guān)聯(lián)，如森林階段，自下而上依次為“地衣—草本—灌木—喬木”，這種穩(wěn)態(tài)充分利用了各種環(huán)境資源。

（三）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

生態(tài)系統(tǒng)是由生物和環(huán)境相互聯(lián)系形成的整體，一個生態(tài)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)與功能是保持相對穩(wěn)定的。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一是體現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的各種組成成分的種類和數(shù)量比例保持相對穩(wěn)定上，二是體現(xiàn)在營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（食物鏈和食物網(wǎng)）保持穩(wěn)態(tài)上。生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性體現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)、消費、分解是穩(wěn)定正常進行的，從而保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量總在流動，信息不斷傳遞，個體持續(xù)發(fā)展和更新。此外，生態(tài)系統(tǒng)的收支也是相對穩(wěn)定的，一定時間內(nèi)生產(chǎn)者所制造的供給其他生物利用的有機物總量是相對穩(wěn)定的。

生態(tài)系統(tǒng)之所以保持穩(wěn)態(tài)，是因為具有自我調(diào)節(jié)的能力，如當河流受到輕度污染時能通過自身的物理沉降、化學(xué)降解和微生物分解消除污染，從而保持穩(wěn)態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力和生態(tài)系統(tǒng)的組成成分種類、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有關(guān)，種類越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力越強，抵抗力穩(wěn)定性越高［5］。當然，任何一個生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力都是有限的，當外界干擾程度高于自我調(diào)節(jié)能力時，其穩(wěn)定性就會遭到破壞，但生態(tài)系統(tǒng)具有恢復(fù)力穩(wěn)定性，經(jīng)過一定時間后可達到新的穩(wěn)態(tài)。

四、“穩(wěn)態(tài)與平衡”的教學(xué)策略

高中生物學(xué)教材中的穩(wěn)態(tài)與平衡事實滲透到各個章節(jié)，既有微觀也有宏觀，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標，可以采取不同的教學(xué)策略。下面筆者提供三個常見的教學(xué)策略。

（一）情境教學(xué)法

在平時的教學(xué)中，教師可以采用情境教學(xué)法，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生在真實情境中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)與平衡事實，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

例如，在“甲狀腺激素的分級調(diào)節(jié)”的教學(xué)中，教師可創(chuàng)設(shè)問題情境：寒冷條件下，甲狀腺激素分泌會增加嗎？如果會，它會一直增加嗎？對于第一個問題，教師可以給學(xué)生提供不同環(huán)境溫度下人體甲狀腺激素的含量數(shù)據(jù)。對于第二個問題，教師可以給學(xué)生提供有關(guān)呆小癥和甲亢患者的資料。學(xué)生通過對真實情境中的問題的分析與思考，認識到人體甲狀腺激素含量會發(fā)生變化，如果過少或過多，就會出現(xiàn)相應(yīng)的病癥，從而認識到正常人體甲狀腺激素含量是維持相對穩(wěn)定的，寒冷條件下也不會一直增加。

（二）概念圖教學(xué)

概念圖展示的是各個概念之間的關(guān)系，在教學(xué)中教師可幫助學(xué)生理解零散的概念，再將零散的概念整合起來，建立概念圖，引導(dǎo)學(xué)生了解穩(wěn)態(tài)與平衡事實，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

例如，在“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”的教學(xué)中，教師可先讓學(xué)生理解內(nèi)環(huán)境、滲透壓、酸堿度、溫度等概念，再讓學(xué)生認識到內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分和理化性質(zhì)保持穩(wěn)態(tài)，最后讓學(xué)生理解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)活動實現(xiàn)的，從而構(gòu)建有關(guān)概念圖（如圖5）。

概念圖的繪制既可以針對某一章節(jié)，也可以針對多個章節(jié)。教師可以通過繪制從分子到細胞到器官（系統(tǒng)）再到個體最后到群體的概念圖，讓學(xué)生認識到從微觀層面到宏觀層面均存在穩(wěn)態(tài)與平衡，從而樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

（三）實踐活動教學(xué)

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！崩碚摻虒W(xué)有時候缺乏一定的說服力，而實踐教學(xué)往往更加具有說服力。在教學(xué)中，教師可設(shè)計實踐活動，組織學(xué)生進行實踐探究，讓學(xué)生認識到生命活動中的穩(wěn)態(tài)與平衡，幫助學(xué)生樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

例如，在“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”的教學(xué)中，教師可以給學(xué)生布置測量體溫的任務(wù)，讓學(xué)生以自己和家人作為研究對象，測量自己和家人一日內(nèi)的體溫變化。又如在“血糖平衡調(diào)節(jié)”的教學(xué)中，教師可以將學(xué)生進行分組，將各個小組分派到不同的醫(yī)療機構(gòu)收集有關(guān)血糖的數(shù)據(jù)。再如在“種群數(shù)量”的教學(xué)中，教師可以安排暑假實踐活動任務(wù)，由學(xué)生自我分組、選擇調(diào)查對象、設(shè)計調(diào)查方案并進行調(diào)查。實踐活動教學(xué)能讓學(xué)生真正認識到無論是分子與細胞水平還是個人與群體水平，都存在穩(wěn)態(tài)與平衡，提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

通過分析發(fā)現(xiàn)，高中生物學(xué)教材中存在很多穩(wěn)態(tài)與平衡事實，既有微觀層面也有宏觀層面，各個層面的穩(wěn)態(tài)既有各自獨特的特點又彼此相互聯(lián)系。微觀層面的穩(wěn)態(tài)是宏觀層面的穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)，宏觀層面的穩(wěn)態(tài)體現(xiàn)微觀層面的穩(wěn)態(tài)。例如，內(nèi)環(huán)境的組成成分穩(wěn)態(tài)是理化性質(zhì)穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)，細胞的結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)態(tài)是個體穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。種群數(shù)量保持穩(wěn)態(tài)有利于維持穩(wěn)定的種間關(guān)系，而種間關(guān)系在維持種群數(shù)量穩(wěn)態(tài)上又有一定的作用?？梢?，種群穩(wěn)態(tài)又是群落穩(wěn)態(tài)乃至生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。由于環(huán)境條件的不斷變化以及自身發(fā)展的需要，穩(wěn)態(tài)與平衡永遠是動態(tài)的、相對的，是在一定范圍內(nèi)波動的，是可以調(diào)節(jié)的，當現(xiàn)有的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，則可以通過調(diào)節(jié)達到新的穩(wěn)態(tài)，維持新的平衡。在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師需要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容與目標，結(jié)合實際教學(xué)條件，采用不同的教學(xué)策略進行教學(xué)，讓學(xué)生了解教材中的穩(wěn)態(tài)與平衡事實，樹立穩(wěn)態(tài)與平衡觀，并學(xué)會運用穩(wěn)態(tài)與平衡觀去解釋、分析生命現(xiàn)象，解決生物學(xué)問題，真正理解生命的本質(zhì)，從而能夠尊重生命、熱愛生命。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標準：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］［3］［4］? 朱正威，趙占良.普通高中教科書 生物學(xué) 選擇性必修1 穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［5］? 李振海，李品.高中生物學(xué)教學(xué)中穩(wěn)態(tài)與平衡觀的培養(yǎng)策略［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2019（合刊1）：15-18.

（責(zé)任編輯 黃春香）