對(duì)高中生物教材中幾處知識(shí)的質(zhì)疑及建議

劉媚霞 唐清云

教材是教學(xué)的綱要，是教師備課的依據(jù)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要載體，也是考查考試，尤其是高考命題的主要依據(jù)。因此，教材出現(xiàn)知識(shí)滯后、錯(cuò)誤、漏洞或概念不嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯不嚴(yán)密、知識(shí)不系統(tǒng)等問(wèn)題，都會(huì)給教師和學(xué)生帶來(lái)很大的困擾。不僅如此，有一些教輔資料編寫(xiě)出了一些難題、偏題、怪題，給學(xué)生和教師增加了不必要的負(fù)擔(dān)，干擾了正常的教學(xué)活動(dòng)。

隨著世界科技迅速發(fā)展，生理醫(yī)學(xué)和化學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果的公布，使得生物知識(shí)的更新是非常快速的。這就要求中學(xué)生物教材的知識(shí)更新要緊跟科技發(fā)展的速度，才能體現(xiàn)出生命科學(xué)的前沿性，給學(xué)生新的知識(shí)體系和發(fā)展理念，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)前沿科學(xué)的探究欲望。

目前，筆者所執(zhí)教的學(xué)校采用的生物教材知識(shí)存在滯后或漏洞的問(wèn)題。基于此，筆者羅列出經(jīng)全國(guó)中小學(xué)教材審定委員會(huì)2004年初審?fù)ㄟ^(guò)的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修（人教版）存在的幾處問(wèn)題，旨在與廣大生物教師進(jìn)行探討商榷，希望以后的生物教材概念更準(zhǔn)確、知識(shí)更完善、內(nèi)容更系統(tǒng)、觀點(diǎn)更新穎。

問(wèn)題一：必修1第四章第三節(jié)第70頁(yè)標(biāo)題下“問(wèn)題探討”的左圖中“水分子、甘油、乙醇通過(guò)脂雙層”自由擴(kuò)散，但是圖示中水分子顯然是錯(cuò)誤的。

教材第74頁(yè)閱讀材料中已對(duì)2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的研究成果給予了說(shuō)明，此研究已確認(rèn)了“水通道蛋白是生物膜輸導(dǎo)水分子的通道”，而脂雙層的內(nèi)部是疏水層，幾乎阻礙所有的水分子及水溶性分子通過(guò)，所以水分子不能從磷脂雙分子層上擴(kuò)散通過(guò)。

問(wèn)題二：必修1第五章第四節(jié)《光與光合作用》中，光反應(yīng)機(jī)理不清楚，缺乏系統(tǒng)性和邏輯性。

教材第97頁(yè)標(biāo)題一提出了“捕獲光能的色素”，并對(duì)光合色素的分布、種類、吸收光譜及作用進(jìn)行了概述，但在標(biāo)題二的光合作用原理的光反應(yīng)階段，沒(méi)有進(jìn)一步說(shuō)明光合色素吸收光能、傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能的機(jī)理，使得光反應(yīng)階段展示的水分子光解、ATP合成及還原型輔酶Ⅱ（【H】）的形成過(guò)程缺乏理論依據(jù)，難以讓學(xué)生真正理解光反應(yīng)的機(jī)理，所以筆者建議編者完善這部分內(nèi)容。

問(wèn)題三：必修2第三章第一節(jié)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》的探究實(shí)驗(yàn)2“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的結(jié)論不符合對(duì)照實(shí)驗(yàn)的規(guī)則，即噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)，沒(méi)有對(duì)蛋白質(zhì)下結(jié)論，此結(jié)論有待商榷。

本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是采用放射性示蹤法對(duì)T2噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分別用35S和32P標(biāo)記，通過(guò)用被標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌并增殖子代噬菌體來(lái)追蹤被標(biāo)記的親代噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA哪種物質(zhì)到達(dá)子代噬菌體，以證明這種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)，另一種不是遺傳物質(zhì)。這是一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，與光合作用中用18O標(biāo)記H2O和CO2追蹤光合產(chǎn)物O2來(lái)源于H2O，而不是CO2的實(shí)驗(yàn)是相同的原理和方法，所以得出的結(jié)論也應(yīng)該是相一致的，即噬菌體的DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。但是，教材給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論只說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)。

對(duì)此結(jié)論，教輔資料專門(mén)編寫(xiě)試題：關(guān)于“噬菌體侵染侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述，不能說(shuō)明的是（）。此題選擇的選項(xiàng)是：“35S和32P標(biāo)記噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)說(shuō)蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)”。解釋是“此實(shí)驗(yàn)只能說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)，不能說(shuō)明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。因?yàn)?5S標(biāo)記的親代蛋白質(zhì)沒(méi)有注入大腸桿菌內(nèi)，不能證明它是否會(huì)控制噬菌體的性狀或傳給子代噬菌體的”。其實(shí)，這是給學(xué)生設(shè)置不必要的難題，這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，給噬菌體提供了寄主，給予同等的侵染機(jī)會(huì)，DNA到達(dá)子代，而蛋白質(zhì)沒(méi)有傳給子代，就說(shuō)明控制噬菌體的性狀和傳代的物質(zhì)不需要蛋白質(zhì)，證明了蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。如果沒(méi)有對(duì)蛋白質(zhì)是否是遺傳物質(zhì)下結(jié)論，那也不符合探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則。

問(wèn)題四：必修2第三章第四節(jié)中“基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”這個(gè)概念的內(nèi)涵有待擴(kuò)展。

教材第三章第一節(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，RNA是一些病毒的遺傳物質(zhì)。然而，目前像新冠肺炎病毒這樣的傳染性疾病的流行，所以教師應(yīng)該讓學(xué)生對(duì)RNA病毒的基因有所了解，不能單一地將基因定義在DNA上。 因此，筆者認(rèn)為，基因的定義應(yīng)該擴(kuò)展為“核酸上有遺傳效應(yīng)的核苷酸序列”更確切。

問(wèn)題五：必修2第五章第一節(jié)中“基因重組的概念”的內(nèi)涵過(guò)于片面，與教材多處知識(shí)相矛盾、相沖突，有待準(zhǔn)確定義。

教材基因重組的定義是指，生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。此概念的范圍只在生物體通過(guò)減數(shù)分裂形成配子時(shí)，四分體時(shí)期同源染色體的非姐妹單體交叉互換，染色單體上的非等位基因重組及非同源染色體的自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因重組。這里只說(shuō)明了染色體上的基因重組的來(lái)源，而教輔資料關(guān)于基因重組的練習(xí)題都緊緊扣住這個(gè)概念范疇考查學(xué)生，讓學(xué)生選擇基因重組只能發(fā)生在減數(shù)分裂過(guò)程。但是，高中生物教材中涉及的以下事例都是基因重組的應(yīng)用：

第一，雜交育種。將雙親優(yōu)良性狀重組培育雜種育種方式，首先通過(guò)雜交親本產(chǎn)生的雌、雄配子在受精過(guò)程雌、雄配子的基因重組完成了父母雙親優(yōu)良性狀的基因在F1子代中的重組，然后由F1在產(chǎn)生配子時(shí)通過(guò)減數(shù)分裂過(guò)程形成重組配子，再通過(guò)雌雄配子受精作用產(chǎn)生重組新性狀的F2個(gè)體。那么，減數(shù)分裂和受精作用就是雙親優(yōu)良性狀基因的重組的兩個(gè)重要生理過(guò)程。沒(méi)有受精作用的過(guò)程只有減數(shù)分裂的過(guò)程，怎么會(huì)產(chǎn)生具有雙親優(yōu)良性狀的重組個(gè)體？所以受精作用是有性生殖生物廣泛的基因重組過(guò)程。

第二，肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。加熱殺死的S型菌的DNA使活的R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌的過(guò)程就是一種DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)入R型菌內(nèi)的S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌的DNA重組，產(chǎn)生了表達(dá)S型細(xì)菌性狀的重組子代，這仍然是典型的基因重組——DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)，是原核生物中較普遍的一種變異來(lái)源。

第三，基因工程。基因工程的原理就是定向地將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞而進(jìn)行跨種基因重組育出新品種的方法。

由上可知，自然界中基因重組的變異是很普遍的，可分為分子水平上的重組和細(xì)胞水平上的重組。如基因工程中目的基因與表達(dá)載體的重組，就是基因在DNA分子上的重組。細(xì)胞水平上的基因重組方式有不同細(xì)胞的融合、原核細(xì)胞間DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)、病毒侵染細(xì)胞并將病毒基因整合在寄主細(xì)胞染色體上的過(guò)程等，均可導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生基因重組。而教材給基因重組的概念內(nèi)涵太過(guò)狹窄，給教學(xué)帶來(lái)了很多干擾，使學(xué)生對(duì)此概念的理解和運(yùn)用產(chǎn)生了困惑。

問(wèn)題六：必修3第二章第一節(jié)《人腦高級(jí)功能》中，語(yǔ)言功能是人腦特有的高級(jí)功能，涉及人類的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)，這里的“特有”應(yīng)有質(zhì)疑。

從目前大量的研究成果證明，動(dòng)物也具有豐富多彩的語(yǔ)言交流能力，尤其是高等哺乳動(dòng)物及鳥(niǎo)類，它們也有說(shuō)話和聽(tīng)話的能力，只是人類還不能準(zhǔn)確翻譯它們的語(yǔ)言。這只是說(shuō)動(dòng)物的語(yǔ)言功能區(qū)比人類的簡(jiǎn)單，但不能說(shuō)是語(yǔ)言功能是人類特有，其他生物沒(méi)有。

問(wèn)題七：必修3第五章第一節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)》中，對(duì)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)表述不完整。

課本第92頁(yè)“食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)就是沿著這種渠道進(jìn)行的”，這里的食物鏈（網(wǎng)）只是捕食（寄生）鏈，僅僅由生產(chǎn)者和消費(fèi)著構(gòu)成，而生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而完整的動(dòng)態(tài)體系，僅有生產(chǎn)者和消費(fèi)者是不能完成物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的，完整的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者構(gòu)成的捕食鏈和腐生鏈。另外，捕食鏈和腐生鏈再加上非生物的物質(zhì)與能量，才能構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。

問(wèn)題八：必修3第五章第五節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》中對(duì)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的概念與關(guān)系的理解，很多輔導(dǎo)資料出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

教材沒(méi)有明確給出生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性與營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度的關(guān)系，但很多教輔資料上都用這樣的曲線表述兩者的關(guān)系（如圖1所示）：

圖1

曲線圖說(shuō)明在一般情況下，兩者存在相反的關(guān)系。抵抗力穩(wěn)定性較高的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)力穩(wěn)定性就較低，反之也是如此。

筆者認(rèn)為，這種關(guān)系圖是錯(cuò)誤的，兩種力都是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的體現(xiàn)，它們與營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度的關(guān)系無(wú)法用反相關(guān)曲線表示。如荒漠生態(tài)系統(tǒng)、北極苔原生態(tài)系統(tǒng)等，它們的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性都很低，熱帶雨林的抵抗力和恢復(fù)力都很高。另外，即使在相同環(huán)境中，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)破壞后比結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)容易，那只說(shuō)明恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短有差異，并不能說(shuō)明恢復(fù)能力的強(qiáng)弱。實(shí)際上，兩者的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，不能用曲線簡(jiǎn)單表示。

（作者單位：劉媚霞 甘肅省武威市武威一中;唐清云 甘肅省武威市古浪一中）