培養(yǎng)理性思維能力　提升生物核心素養(yǎng)

勉海林

【摘 要】本文論述培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力和提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)的做法，認(rèn)為只有具備一定的理性思維能力，才能養(yǎng)成科學(xué)的價(jià)值觀，要從科學(xué)的角度出發(fā)，培養(yǎng)自我對(duì)世界的科學(xué)認(rèn)知，并從聯(lián)系日常生活類比與推理，嘗試自制教具、模型與建模，借助自主實(shí)驗(yàn)求同與求異三個(gè)方面闡述高中生生物學(xué)科理性思維的培養(yǎng)的方法。

【關(guān)鍵詞】生長激素 兩重性 自由組合定律 基因突變 胡蘿卜素

【中圖分類號(hào)】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）07B-0082-02

培養(yǎng)理性思維是高中教學(xué)任務(wù)的重點(diǎn)。高中理性思維的培養(yǎng)需要從類比推理、聯(lián)想建模、自主實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面進(jìn)行，并且理性思維的養(yǎng)成有助于同學(xué)們建立生物知識(shí)框架，可以幫助同學(xué)們用客觀的態(tài)度看待現(xiàn)實(shí)生活中的事物，有助于同學(xué)們養(yǎng)成科學(xué)、辯證的理念，學(xué)會(huì)從多個(gè)角度看待客觀事物。

一、聯(lián)系日常生活，類比與推理

（一）類比，觸及本質(zhì)。生物的類比學(xué)習(xí)對(duì)于同學(xué)們的記憶有很大幫助。類比就是一個(gè)比較學(xué)習(xí)的過程，是對(duì)“變量”和“定量”更為全面的探討。不論是事物相同點(diǎn)還是不同點(diǎn)的比較都能夠幫助同學(xué)們自主建立知識(shí)框架，形成理性的邏輯思維，也能夠及時(shí)反映同學(xué)們不明白的問題，讓教師及時(shí)得到反饋，及早做出應(yīng)對(duì)。

例如，在進(jìn)行人教版高中生物“生長激素的生理作用”這一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，我們發(fā)現(xiàn) IAA（吲哚乙酸）GA（赤霉素）、脫落酸、乙烯等生長激素的生理作用具有兩重性，也就是說這些生長激素既能夠促進(jìn)生長，又能抑制生長。因此筆者在這節(jié)課的教學(xué)過程中，鼓勵(lì)同學(xué)們采用類比歸納的方法，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)，完成知識(shí)表格的填充。在這個(gè)版塊的學(xué)習(xí)中，大部分同學(xué)能夠獨(dú)立自主地進(jìn)行“變量”和“定量”地對(duì)比，系統(tǒng)地對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理。有一個(gè)同學(xué)創(chuàng)新性地采用了圖表的形式，他以植物生長激素的濃度（c）為橫坐標(biāo)，生長高度（h）為縱坐標(biāo)，并且還用不同顏色的筆表示了不同的生長激素，把植物的生長曲線繪制在同一個(gè)圖表中，進(jìn)行比較。之后，筆者對(duì)圖表進(jìn)行改進(jìn)，并把這位同學(xué)的成果展示在課堂上。

進(jìn)行類比歸納法可以讓同學(xué)們對(duì)知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)全面的了解，這樣不僅可以加深同學(xué)們對(duì)課堂內(nèi)容的理解和記憶，還可以幫助同學(xué)們理解事物的本質(zhì)。教師可以輔助同學(xué)們進(jìn)行類比歸納，可以幫助同學(xué)們鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。

（二）推理，解決問題。辨證推理實(shí)際上是一個(gè)逆向思考的過程。逆向思維幫助同學(xué)們建立起理性思維的邏輯性和合理性，并且可以讓同學(xué)們?cè)诜疵嫱评淼倪^程中，加深自己對(duì)生物知識(shí)的記憶。同學(xué)們只有建立起生物知識(shí)的框架，比較全面地了解生物各個(gè)方面的知識(shí)，才能做到游刃有余地解答問題。

例如，在人教版高中生物“ATP 的主要來源—— 細(xì)胞呼吸”這一節(jié)的教學(xué)過程中，“有氧呼吸”和“無氧呼吸”是其中的重難點(diǎn)，并且同學(xué)們需要掌握“有氧呼吸”的反應(yīng)式 “C6H12O6+6O2 ?6CO2+6H2O+能量”，無氧呼吸的反應(yīng)有三個(gè)步驟，第一個(gè)步驟與有氧呼吸相同，經(jīng)過其余兩個(gè)步驟葡萄糖最終能夠分解轉(zhuǎn)化成乳酸或酒精。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)因?yàn)椴焕斫鉄o氧呼吸和有氧呼吸的轉(zhuǎn)化關(guān)系，所以筆者建議同學(xué)們把反應(yīng)式寫出來，一步一步進(jìn)行推理。在這個(gè)過程中，筆者要求同學(xué)們注意題目中的變量和定量。因?yàn)槟骋环N元素的量是不變的，生物攝入的葡萄糖和 O2 中的 O 原子最終都會(huì)轉(zhuǎn)化成 CO2 和 H2O，所以我們可以根據(jù)生成物的量推理出反應(yīng)物的量。

推理的解題方法需要同學(xué)們養(yǎng)成理性思考、逆向考慮的習(xí)慣。同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行逆向推理的時(shí)候，需要對(duì)題目進(jìn)行分析，得到有效信息，然后根據(jù)有效信息和所學(xué)知識(shí)，對(duì)題目進(jìn)行有理有據(jù)的聯(lián)想和推理。通過逆向思考的推理模式，同學(xué)們能夠很快地掌握題目要求，得出題目結(jié)果。

二、嘗試自制教具，模型與建模

（一）觀察，發(fā)現(xiàn)隱性規(guī)律。觀察思考，發(fā)現(xiàn)隱形規(guī)律的過程實(shí)際上就是同學(xué)們進(jìn)行信息處理，挖掘隱藏條件的過程。通常題目的題干會(huì)給同學(xué)們提供大量的信息，其中有的是同學(xué)們解題的直接條件，而其余很多信息是間接條件。教師也可以要求同學(xué)們自制學(xué)習(xí)表格，把有關(guān)知識(shí)歸納起來，方便隨時(shí)查閱。

例如，在進(jìn)行人教版高中生物“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”這一章的教學(xué)過程中，第二節(jié)內(nèi)容“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（二）”是其中的重難點(diǎn)。除了通過導(dǎo)論的豌豆實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，筆者還在課堂上穿插了一些題目，幫助同學(xué)們理解自由組合定律。以題目“豌豆子葉的顏色（Y）對(duì)綠色（y）為顯性，圓粒種子（R）對(duì)皺粒種子（r）為顯性，某人用黃色圓粒和綠色圓粒的豌豆進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)后代中出現(xiàn)四種類型，圓?！冒櫫！命S色∶綠色=3∶1∶2∶2，問親本的基因組成？”所求親本的基因組成也就是求黃色圓粒和綠色圓粒的基因組成，根據(jù)已知條件我們可以初步推斷親本基因組成為“Y？R？×yyRR？”，然后根據(jù)題目信息“圓粒∶皺?！命S色∶綠色=3∶1∶2∶2”我們可以得出子代中，圓?！冒櫫?3∶1，也就是說回歸到基因的分離定律，親本應(yīng)該是雜合子相交“Rr×Rr”，并且黃色∶綠色=1∶1，可以確定綠色的親本為“yy”，因此另一親本應(yīng)當(dāng)為“Yy”。

通過對(duì)題目給出的數(shù)據(jù)或圖表進(jìn)行觀察，同學(xué)們可以得到大量有用的信息。尤其是在遺傳學(xué)問題中，讀懂題目是很重要的一步，此外，同學(xué)們還需要熟練掌握基因的兩大定律，善于根據(jù)題目信息動(dòng)手繪制遺傳圖譜，并作理性、邏輯的分析。

（二）建構(gòu)，形成認(rèn)知體系。知識(shí)建構(gòu)的過程是同學(xué)們熟悉思維走向的有效保障。進(jìn)行自制教具的過程就是在鍛煉同學(xué)們的動(dòng)手能力過程。在知識(shí)建構(gòu)的過程中，知識(shí)的正向遷移可以幫助同學(xué)們進(jìn)行知識(shí)的再回顧。只有同學(xué)們自己在大腦中建立起系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，才能熟練回答各種問題。

以人教版高中生物必修 2 的“基因突變及其他變異”這一章為例，這一版塊的基因知識(shí)以孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)遺傳定律作為基礎(chǔ)，將性染色體和雜交知識(shí)混合起來，串聯(lián)成了一個(gè)整體。筆者在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們能夠輕松掌握一組基因的遺傳學(xué)規(guī)律，但是對(duì)兩對(duì)相對(duì)性狀的自由組合定律的學(xué)習(xí)卻很吃力，需要同學(xué)們調(diào)動(dòng)自己的知識(shí)儲(chǔ)備，進(jìn)行推理，挖掘題目的隱含信息。因此筆者要求同學(xué)們把所學(xué)知識(shí)制成表格方便在上課過程中進(jìn)行查閱。這就意味著同學(xué)們?cè)诜磸?fù)推理的過程中，需要自制教具，不斷回顧前幾節(jié)的內(nèi)容。在進(jìn)行重難點(diǎn)的講解之前，筆者先將基因部分的內(nèi)容進(jìn)行了回顧，方便同學(xué)們進(jìn)行思考和討論。

知識(shí)的正向遷移對(duì)同學(xué)們生物認(rèn)知體系的建立十分重要。同學(xué)們的知識(shí)建構(gòu)過程就是不斷進(jìn)行復(fù)習(xí)的過程。自制教具，自制表格，不僅可以讓同學(xué)們課下進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，而且可以幫助同學(xué)們找到自己的薄弱點(diǎn)做好筆記。只有建立起完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同學(xué)們才能反復(fù)咀嚼、反復(fù)思考，達(dá)到舉一反三的目的。

三、借助自主實(shí)驗(yàn)，求同與求異

（一）懷疑，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)是高中生物教學(xué)的又一重點(diǎn)工程。實(shí)驗(yàn)的目的在于探索創(chuàng)新，幫助同學(xué)們建立起實(shí)踐探索的科學(xué)精神，培養(yǎng)同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手能力。同學(xué)們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的時(shí)候也能夠積累生活經(jīng)驗(yàn)，鍛煉自己的動(dòng)手能力，并能夠把所學(xué)到的生物知識(shí)與社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)聯(lián)系起來，學(xué)以致用。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中生物選修 1“探討加酶洗衣粉的洗滌效果”這一章時(shí)，同學(xué)們不僅要學(xué)習(xí)幾種特殊酶的特性還要掌握它們?cè)趯?shí)踐生活中的應(yīng)用。書本上的知識(shí)雖然展示出了具體條件，但是筆者希望同學(xué)們能提出質(zhì)疑，動(dòng)手親自驗(yàn)證。于是筆者采用了探究實(shí)踐的方法，選購了幾種市場上的洗衣粉，讓同學(xué)們展開實(shí)踐活動(dòng)，有的同學(xué)決定研究油漬，有的則選擇研究果汁印記。同學(xué)們考慮了影響加酶洗衣粉洗滌效果的條件，然后逐一進(jìn)行了比對(duì)。在結(jié)果展示的環(huán)節(jié)中，同學(xué)們認(rèn)為37°～40°是加酶洗衣粉發(fā)揮作用的最適溫度，并且 pH 值要根據(jù)加酶洗衣粉的種類不同而變化。雖然有的同學(xué)提出了質(zhì)疑，但是同學(xué)們能夠用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來辯白，證明自己的結(jié)果?？梢姡瑢W(xué)們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了詳細(xì)而周密的計(jì)劃，同時(shí)能在實(shí)驗(yàn)中做到隨機(jī)應(yīng)變。

實(shí)踐教學(xué)成果說明同學(xué)們敢于懷疑敢于探索是提高學(xué)習(xí)效率的有效方法。懷疑的過程就是探索的過程，同學(xué)們通過實(shí)踐探索鍛煉了自己的理性思維能力，逐步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)步驟。只有同學(xué)們秉持著自主探究的熱情和信心，時(shí)刻保持理性的邏輯思維，才能通過實(shí)踐探究獲得大量的收獲。

（二）創(chuàng)新，重設(shè)實(shí)驗(yàn)流程。重設(shè)實(shí)驗(yàn)流程也是一個(gè)幫助同學(xué)們培養(yǎng)創(chuàng)新能力的好方法。課本上固定的實(shí)驗(yàn)流程雖然能夠幫助同學(xué)們理解課本知識(shí)，但是在一定程度上限制了同學(xué)們的創(chuàng)新思維。因此教師可以在同學(xué)們掌握了基礎(chǔ)知識(shí)之后，鼓勵(lì)同學(xué)們對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新，重設(shè)實(shí)驗(yàn)流程，并檢測(cè)自己的結(jié)果是否具有現(xiàn)實(shí)意義。

例如，在進(jìn)行人教版高中生物選修 1“胡蘿卜素的提取”這一章節(jié)中，因?yàn)?β-胡蘿卜素是一種有機(jī)物，易溶于石油醚等有機(jī)溶劑中，所以操作內(nèi)容比較復(fù)雜，會(huì)存在提取效率低的問題。于是筆者把這個(gè)問題交給了同學(xué)們，讓同學(xué)們自主分析實(shí)驗(yàn)流程，考慮實(shí)驗(yàn)過程中哪些環(huán)節(jié)處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致胡蘿卜素提取障礙，并大膽提出自己的假設(shè)和改進(jìn)方案，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行具體操作。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作的過程中，同學(xué)們發(fā)生了 β-胡蘿卜素提取難的情況，是因?yàn)椴僮魃系膯栴}，在實(shí)驗(yàn)室老師的幫助下都進(jìn)行了及時(shí)的改正。部分同學(xué)在老師的幫助下驗(yàn)證了自己的猜想，他將胡蘿卜素在粉碎以前進(jìn)行了烘干，在一定程度上保留了一部分胡蘿卜素，然后進(jìn)行粉碎裝填，由于 β-胡蘿卜素的含量極微，所以效果并不是很明顯，但是這也達(dá)到了同學(xué)們實(shí)驗(yàn)探究的目的，讓自己的思維得到了鍛煉。

設(shè)置實(shí)驗(yàn)流程迫使同學(xué)們站在客觀的、懷疑的角度看待實(shí)驗(yàn)流程，這既能對(duì)同學(xué)們學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)，又能提升同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，幫助同學(xué)們從理性的角度思考，并且大膽提出更能降低實(shí)驗(yàn)誤差、提高實(shí)驗(yàn)效率的實(shí)驗(yàn)步驟。

理性思維是同學(xué)們學(xué)習(xí)高中生物的必備技巧。聯(lián)系日常生活，類比推理的過程可以幫助同學(xué)們反復(fù)咀嚼所學(xué)知識(shí)，達(dá)到課后復(fù)習(xí)的效果;嘗試自制教具，模型與建?？梢詭椭瑢W(xué)們認(rèn)識(shí)到自己的薄弱點(diǎn)，加強(qiáng)同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)能力;借助自主實(shí)驗(yàn)，懷疑與創(chuàng)新可以幫助同學(xué)們鍛煉自己的動(dòng)手能力，發(fā)揮聯(lián)想與想象進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新。

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（責(zé)編 盧建龍）