通过9—12年级的活动，所有的学生应该具备理解以下内容的能力：
　　1.细胞：
　　2.遗传的分子基础；
　　3.生物进化；
　　4.生命体的相互依赖性；
　　5.生命系统中的物质、能量和组织；
　　6.有机体的行为。

　　培养学生的理解力

　　内容标准指南

　　一． 细胞

　　二．遗传的分子基础

　　三．生物进化

　　四．生命体的相互依赖性  

　　五．生命系统中的物质、能量和组织

　　六．生命体的行为

培养学生的理解力

　　学生在幼儿园至8年级阶段应该已经培养出了对生命科学的基本理解力。在9—12年级阶段，学生会吸收更多的抽象知识(例如脱氧核糖核酸的结构和功能)和更为广泛的理论(例如进化)，从而扩大对生物学的了解。学生的了解范围应该既包括较小的尺度(例如分子)，又包括较大的尺度(例如生物圈)。

　　科学教师必须对选择哪些内容才能够最有效地提高学生对生命科学的理解力的问题作出回答。选择的标准往往不清楚，其结果往往是过分强调信息而忽视了概念的理解。在描述生命科学的内容时，国家标准强调的是可以为学生和教师进一步了解生物学奠定基础的为数不多的普遍原理。

　　因为分子生物学在未来21世纪将仍然是一个主要的科学前沿，所以学生应该理解生命的化学基础，这不仅是为了分子生物学本身，而且因为学生们需要针对人类操纵生命的能力将产生的某些实际后果和伦理学后果采取有信息依据的立场。

　　一般说来，学生们知道物种这个概念，把它作为生命体分类的基础，但是很少有学生会谈到物种的遗传基础。学生们也许对分类有着一般性理解。但是，当学生们面对特殊的生命体时，有时候会借助于“日常”分类，例如把“海蛰(jellyfish)”看成是一种“鱼(fish)”，因为其中使用了“鱼”(fish)这个词；还会把“企鹅”看成是“两栖动物”，因为它们既生活在陆地上又生活在水中。

　　尽管学生可能会声称他们知道细胞，但是他们可能会说，生命系统是由细胞组成的而不是由分子组成的，因为学生往往把分子只与物质科学联系起来。

　　学生们往往对进化的基本概念感到困难。例如，他们常常不理解自然选择，因为他们没有在概念上把种群中新变异的出现与这些变异对物种长期生存的潜在影响联系起来。教师可能会遇到的一个错误概念。是学生们把新变异归因于生命体的需要、环境条件和用途。只要稍加帮助，学生就可以理解，一般说来，突变是随机发生的，物种选择了这些突变是因为它们有助于一些生命体幸存下来，有助于产生更多的后代。其他错误概念主要是，不理解种群的变化是繁殖差异的结果(有些个体产生了更多的后代)，并不是种群中所有的个体均发生了变化。通过教学可以改变学生对自然选择过程的许多错误概念。

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内容标准指南

支持本标准的基本概念和原理包括：

一．细胞

　　1.细胞具有支撑其功能的特定结构。每个细胞都包有一层细胞膜，它把细胞与外界隔离开来。细胞内部是成千上万个分子的浓缩混合物，这些分子所形成的种种特化结构使细胞具有各种各样的功能，例如能量的产生、分子的输运、废物的排放、新分子的合成和遗传物质的存储。

　　2.细胞的大多数功能都涉及化学反应。被细胞吞噬的食物分子要发生化学反应，以提供合成其他分子所需要的化学成分。无论分解还是合成都需要各种各样的蛋白质催化剂，这些催化剂称为酶。有些食物分子的分解能使细胞把能量存储在特定的化学物质中，这些化学物质用来完成细胞的许多功能。

　　3.细胞要存储和利用信息来指导自己的功能。存储在脱氧核糖核酸中的遗传信息用来指导每个细胞所需要的成千上万种蛋白质的合成。

　　4.细胞的功能是受到调节的，调节的方式有两种：—‘种是通过蛋白质所执行的功能活动的变化来进行调节，另一种是通过个别基因的有选择表达来进行调节。这种调节功能使细胞能够对周围的环境作出反应并且控制和协调细胞的生长和分裂。

　　5.植物细胞含有叶绿素，这是进行光合作用的场所。植物和许多微生物要利用太阳能把二氧化碳分子和水结合成为复杂的、具有丰富能量的有机化合物，并且向环境中释放氧气。这一光合作用过程在太阳和生命系统的能量需要之间建立起了重要的联系。

　　6.细胞会分化，分化细胞高度组织化地排列起来，就形成了复杂的多细胞生命体。在形成这些多细胞生命体的过程中，单个细胞的后代形成了胚胎；胚胎中的细胞成倍增长和分化，形成了构成最终有生命体的许多特化细胞、组织和器官。这一分化是通过不同基因的表达进行调节的。

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二．遗传的分子基础

　　1.在所有的生命体中，确定生命体特征的指令是由脱氧核糖核酸携带的，这是一种由四种从属单位(A、G、C和T)构成的巨大高分子。脱氧核糖核酸的化学性质和结构性质解释了，遗传所依赖的信息是如何在基因(好象一串分子“字母”)中编码和复制(利用一种模板机制)的。细胞中的每个脱氧核糖核酸分子形成一个染色体。

　　2.人体中的大多数细胞都含有22对不同的染色体。此外，还有一对染色体是确定性别的：女性含有两个X染色体，男性含有一个X染色体和一个Y染色体。遗传信息向后代的转移是通过卵子细胞和精于细胞完成的，这些细胞只含有每对染色体中的一个。一个卵子和一个精子结合在一起就形成了一个新的个体。构成人体的细胞含有每个染色体的两份拷贝因而也就是每个基因的两份拷贝这一事实解释了人类遗传的许多特性，例如隐藏在某一代的变异是如何在下一代表现出来的。

　　3.脱氧核糖核酸中的变化(变异)缓慢地自发发生着。其中的某些变化对生命体来说没有影响，而有些变化则能够改变细胞和生命体。只有胚芽细胞中的变异才会引起生命体后代的变化。

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三．生物进化

　　1.物种的进化需要一定的时间。进化是一系列因素相互作用的结果，包括：(1)一个物种增加其个体数量的潜力；(2)由基因的变异和重组所造成的后代的遗传可变性；(3)生命所需资源的有限供应；(4)随后，环境对能够更好地生存和进一步繁衍后代的个体的选择。

　　2.生命体的高度多样性是35亿多年进化的结果，在这一过程中，各种生命形态填补了每一个能够利用的生命空间。

　　3.自然选择及对生物进化的影响为古代生命形式的化石记录以及不同种生命体之间的惊人的分子相似性提供了科学的解释。

　　4.今天地球上生活的数百万种植物、动物和微生物物种是相互有亲缘关系的，因为都来自共同的祖先。

　　5.生命体之间的联系是生物分类的基础。生命体是根据它们的相似性划分出种和属等层次结构的，这种相似性反映了它们之间的进化关系。物种是最基本的分类单位。

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四．生命体的相互依赖性 

　　1.地球上的原子和分子在生物圈的有生命成分和元生命成分之间周而复始地循环着。

　　2.能量通过生态系统单向流动，即从利用光合作用的生命体向食草动物流动，再从食草动物向食肉动物和分解物流动。

　　3.生态系统的生命体既合作又竞争。这些生命体之间的相互关系和相互依赖性所产生的生态系统也许能稳定运行几百几千年。

　　4.有生命的有机体具有产生规模无限大的种群的能力，但是环境和资源是有限的。这一根本的拮据状态对于生命体之间的相互作用具有深远的影响。

　　5.人类也生活在世界的生态系统之中G由于入口增长、技术和消费、人类给生态系统带来的变化越来越大。由于直接捕获、污染、大气的变化和其他因素、人类对栖息地所造成的破坏正在威胁着当前的全球稳定，如果不加以解决，生态系统就会受到无可挽回的影响。

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五．生命系统中的物质、能量和组织

　　1.所有的物质都有一向朝无组织状态发展的趋势。生命系统为了维持其化学组织和物理组织，需要连续不断地输入能量。生命系统死亡后，能量摄入停止，便迅速解体。

　　2.生命所需能量主要来源于太阳。植物吸收光并利用光在含碳(有机)分子的原子之间形成强有力的化学键(共价键)，从而捕获能量。利用这些分子可以装配成具有生物活力的更大的分子(包括蛋白质、脱氧核糖核酸、糖和脂肪)。此外，还可以把存储在原子之间的化学键中的能量(化学能)作为生命过程的能量来源。

　　3.食物分子的化学键含有能量。当食物分子的化学键被打破并且形成化学键能量较低的新的化合物时，食物分于中的能量就会释放出来。细胞通常把这种能量暂时存储在一种小型高能化合物的磷酸盐键中，这种化合物称为三磷酸腺苷(ATP)。

　　4.正因为生命体的复杂性和组织性，才满足了生命体为生存而获取、转换、输运、释放和消解物质和能量的需要。

　　5.生命体和种群在生态系统中的分布和繁衍受制于物质和能量的可获性以及生态系统循环使用物质的能力。

　　6.当物质和能量在组织层次不同的生命系统(细胞、器官、生命体和社会)中、在生命系统与物质环境之间流动时，化学元素就以不同的方式被重新组合起来。每次重新组合的结果．能量以热的形式存储和消散到环境之中。物质和能量在每次变化中都是守恒的。

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六．生命体的行为

　　1.多细胞动物具有产生行为的神经系统。神经系统是由一些特化细胞构成的，这些细胞通过神经突触迅速传递信号。神经细胞以分泌特殊的兴奋分子和抑制分子的方式互相传递信息。在感觉器官中，也是特化细胞感受光、声和特殊的化学物质，使动物能够监视周围世界所发生的一切。

　　2.生命体对内部的变化和外部的刺激具有行为反应能力。外部刺激可能来自生命体所属物种和其他物种的相互作用．也可以来自环境变化。这些反应可能是天生的．也可能是习得的。为了保证繁殖的成功，动物的广泛行为模式一直在进化。动物经常生活在不可预料的环境之中，因此它们的行为必须具有足够的灵活性，以应付不确定性和变化。植物也对外部刺激有反应。

　　3.正如生命体生物学的其他方面一样，行为也是通过自然选择而进化的。从进化原理的观点看．行为经常具有适应性逻辑。

　　4.行为生物学对人类是有意义的．因为它提供了心理学、社会学和人类学之间的联系。

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