巧用生物習題培養學生思維的深刻性

　　思維的深刻性是指善于透過表面現象，發現事物的本質和規律，涉及思維活動的深度、廣度和難度。它是思維品質諸多特性中最為基礎和較為深刻的要素，對其他品質特性具有統攝和聯動作用。因此，在生物教學過程中，教師要善于引導學生深入鉆研課程資源中提供的教學素材，尤其要充分利用教材中的習題來訓練學生思維的深刻性。
　　高中生物教材（人教社2007版）中習題的容量可能受教材篇幅因素的限制，數量少，且容易題居多。因而有些教師對教材習題很不重視，甚至有些教師認為太簡單、太熟悉，在講解時往往只報一個正確答案就了事[1]。
　　事實上，教材中的習題（以下簡稱習題）都有一定的編寫目的和意圖，看似簡單的習題背后卻蘊藏著豐富、深刻和生動的內涵。因此，教學時要注重發揮習題的功能，根據學生的認知規律和知識基礎，對習題或有所拓展、或有所轉換、或舉一反三……，做到因人制宜地培養學生思維品質的深刻性，促進教學有效性的提高。
　　一、拓展習題解題規律，培養學生思維的深度
　　思維的深度是指深入思考問題的程度。習題的編擬有時比較單一或限于教材篇幅的限制不深刻，而學生對問題的思考又流于表面，不夠力度、不夠深度，常給人隔靴搔癢的感覺。比如解題規律方面的歸納比較少，師生常常為了完成習題而完成。這樣的訓練顯然流于表面，教師要發揮主觀能動作用，圍繞教學目標，根據教學需要，站在發展學生思維能力深度的角度上來研究和處理習題，由一點（表面現象）生發開去，使習題內涵（本質）豐富起來。通過典型規律性習題的練習達到“牽一發而動全身”，達到“小題大做”的練習效果，達到促進學生思維深刻性的發展目的?？梢?，對習題作出適度而有效的深度規律性“拓展”，利于提高教材的“附加值”。
　　【例1】（必修二P38第4題）人的白化病是常染色體遺傳，正常（A）對白化（a）是顯性。一對表現型正常的夫婦，生了一個既患白化病又患紅綠色盲的男孩。（1）這對夫婦的基因型是怎樣的？（2）這對夫婦的后代中，是否會出現既不患白化病又不患紅綠色盲的孩子？試寫出這樣的孩子的基因型。
　　教學時如果就題解題，很容易求出。如把此題適當由淺入深、由表及里、由簡到繁，由易到難去規律性拓展深層次的練習題，那么習題思考的價值將會大大增加。可以設計如下練習：①生下只患白化病孩子的幾率是多少？只患色盲病孩子的幾率是多少？②生下正常孩子的幾率是多少？③生下兩病均患的孩子的幾率是多少？通過具體計算后，小組討論總結“當兩種遺傳病之間具有自由組合”關系時，各種患病概率有如下的規律（見表1）。
　　【例2】（必修二P118第2題）某一瓢蟲種群中有黑色和紅色兩種體色的個體，這一性狀由一對等位基因控制，黑色（B）對紅色（b）為顯性。如果基因型為BB的個體占18%，基因型為Bb的個體占78%，基因型為bb的個體占4%?；駼和b的頻率分別是：
　　A.18% 82% B.36% 64%C.57%43%D.92%8%
　　學生按照教材上的解法很容易求出。即定義法（基因型）計算：（常染色體遺傳）基因頻率（A或a）%＝某種（A或a）基因總數/種群等位基因（A和a）總數＝（純合子個體數×2＋雜合子個體數）÷總人數×2?；蛘邭w納規律：基因型頻率（基因型頻率＝特定基因型的個體數/總個體數）公式：A%＝AA%＋1/2Aa%；a%＝aa%＋1/2Aa%。如果通過我們深入挖掘則能引導學生進行以下深入思考。
　?、偌偃缈刂七@對性狀的基因位于X染色體上，則XB的基因頻率等于多少？引導學生分析：Y上沒有等位基因，計算時不考慮Y染色體。總結規律：（伴性遺傳）X染色體上顯性基因頻率＝雌性個體顯性純合子的基因型頻率＋雄性個體顯性個體的基因型頻率＋1/2×雌性個體雜合子的基因型頻率＝（雌性個體顯性純合子個體數×2＋雄性個體顯性個體個體數＋雌性個體雜合子個體數）÷雌性個體個體數×2＋雄性個體個體數）。
　?、诩偃缙跋x種群是一個遺傳平衡的自然種群，那么計算有關基因頻率、基因型頻率時則運用哈迪——溫伯格定律：A%=p，a%=q；p+q=1；（p+q）2=p2+2pq+q2=1；AA%=p2，Aa%=2pq，aa%=q2。（復等位基因）可調整公式為：（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1，p+q+r=1。p、q、r為各復等位基因的基因頻率。例如：在一個大種群中，基因型aa的比例為1/10000，則a基因的頻率為1/100，Aa的頻率約為1/50。
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　　通過以上“深度”挖掘，開發的試題具有一定的坡度，從簡單到復雜，一環套一環，層層深入，引導學生的思維由表象向縱深發展，從而促進學生深入思考。教師在引導學生探究規律時，要從整體上把握知識的結構，溝通知識的聯系，理清知識的來龍去脈。這樣學生對規律的認識和體驗會更豐富和充實，這樣的情境開發才更有深度，更有利于學生思維的發展。同時達到了以點帶面，把“薄書讀厚”的目的。可見教材給學生的這根“拐杖”就是要激起學生自動產生“脫離拐杖”的愿望，這樣知識的升華就顯得潤物細無聲。
　　二、通過變式引申，培養學生思維的廣度
　　思維的廣度是指思維發揮作用的廣闊程度，它集中表現為思維過程中思路寬廣，善于從多方面、多角度去拓寬思維過程。對于教材上的習題，可根據學生實際適當進行一題多變的訓練，這種變化是培養學生思維的廣度（發散性思維）的一種最好形式，能夠幫助學生克服思維狹窄性，是用活教材中習題，夯實“雙基”的主要辦法。
　　通常的做法是根據習題重新設計新情境進行變式訓練，以此激發學生探究問題、解決問題的興趣，讓學生原有的認知與現實的問題發生思維碰撞，培養學生利用已有的知識，解決新問題的能力。
　　【例3】（必修一P106第8題）假如白天突然中斷了二氧化碳的供應，葉綠體內首先積累起來的物質是什么？
　　本題考查學生對于光合作用過程的理解，同時對于處于不同條件下葉綠體中的C3、C5、NADPH和ATP及葡萄糖的合成量的動態變化情況進行總結。據此可以進行情景變化考查學生用動態的眼光去審視“光合作用過程的圖解”，有利于培養學生的思維的廣度。
　　變式一：離體葉綠體在光照下進行穩定光合作用時，如果突然中斷了二氧化碳的供應，短時間內葉綠體中C3、C5和NADPH的相對含量的變化是（ ）
　　A.C3增多、C5減少、NADPH增多
　　B.C3增多、C5增多、NADPH減少
　　C.C3減少、C5增多、NADPH增多
　　D.C3減少、C5減少、NADPH減少
　　變式二：將置于陽光下的盆栽植物移到黑暗處，則細胞內三碳化合物與葡萄糖生成量的變化是（ ）
　　A.C3突然增加，C6H12O6減少
　　B.C3與C6H12O6都減少
　　C.C3與C6H12O6都增加
　　D.C3突然減少，C6H12O6增加
　　變式三：正常條件下進行光合作用的某植物，當突然改變條件后，即可發現其葉肉細胞內五碳化合物含量瞬時上升，則這種改變最可能是（ ）
　　A．停止光照B．停止光照并降低CO2濃度
　　C．升高CO2濃度D．降低CO2濃度
　　【例4】（必修二P14選擇題第2題）基因型AaBb的個體與aaBb的個體雜交，F1的表現型比例是（ ）
　　A．9：3：3：1B．1：1：1：1 C．3：1：3：1D．3：1
　　
　　本題通過乘法原理可以快速解決這類問題。首先看A、a基因控制的性狀，基因型只有兩種Aa和aa ，它們是兩種表現型，后代表現型比例1：1。同樣分析Bb和Bb后代表現型比例3：1，則 AaBb×aaBb后代表現型為（1：1）×（3：1）=3：1：3：1。編者編寫本題的目的是通過此題訓練學生熟練掌握自由組合定律，為了達到這個效果，教師應拓展“利用分離定律解決自由組合定律問題”方面的變式訓練。
　　變式一：求配子類型的規律。比如，已知某個體基因型是AaBbCCDd四對基因分別位于四對同源染色體上。問該個體進行有性生殖時，可產生的配子類型最多有多少種？（2×2×1×2=8種）。
　　變式二：求配子間組合方式的規律。比如，按基因的自由組合定律，個體AaBbCc與AaBbCC雜交過程中，配子間結合方式有多少種？（8×4=32種）。
　　變式三：求雙親雜交后產生的子代基因型種類數與表現型種類數。比如，求AaBbCc×AaBbcc子代的基因型種類？表現型種類？（3×3×2=18種；2×2×2=8種）。
　　變式四：求某一具體基因型或表現型子代所占的比例，求重組類型的比例。比如，求AaBbCc×AaBbcc后代中aabbcc的概率？（1/4×1/4×1/2=1/32）。
　　變式五：求不同于親本基因型或不同于親本表現型的概率等等。
　　類似的習題如必修二P51拓展題可以進行變式訓練：根據“由堿基互補配對原則引起的堿基間的關系”設計系列變式習題。
　　從上面的變化可看出，以一道題為基礎，采取一題多變設計出各種情境、難度適中的題目。這樣的變式題開闊了學生的學習思路，對學生很有吸引力，能充分調動學生學習的積極性，增強學生的求知欲，提高學生的應變能力，達到觸類旁通的作用。另外，還應根據不同習題進行一題多解的訓練，一題多解可以有效訓練學生的發散思維能力，同時也是教師在課堂上引導學生展開討論的契機和途徑之一。例如，例4的解法除上述外還有：①逐個列舉法（如分枝法）。AaBb×aaBb后代共有四種表現型：AaB__： Aabb：aaB__：aabb=3/8：1/8：3/8：1/ 8=3：1：3：1。②排除法。根據自由組合定律的學習可知，如果后代表現型比例為 9：3：3：1，則親本的基因型為AaBb×AaBb；如果后代表現型比例為1：1：1：1，則親本的基因型可能為AaBb×aabb、aaBb×Aabb。與題干不符，可排除A、B兩項，又由于AaBb×aaBb后代表現型有4種，因此也可排除D選項。③基因型統計法。 AaBb×aaBb后代的基因型數目為 2×4=8種，表現型比例之和=基因型數目。上述選項中，只有C選項符合題意。例4中的變式四在解答時應啟發和鼓勵學生從不同角度，用不同方法分析和解決問題（直接寫出重組類型的基因型然后求出比例或先求出與親本相同類型的比例，之后再求出與親本不同類型的比例），并讓同學們比較不同方法的優缺點，以及在通常情況下，哪種方法更省時、簡捷[2]。
　　三、以開放性習題為關鍵，突破學生思維的難度
　　開放性習題是指沒有固定答案或唯一結論的一種試題形式。在解題的過程中，必須利用已有的知識，應用理論聯系實際，結合有關條件，從不同的角度對問題作全面的分析，正確的判斷。同時循序漸進地培養、訓練學生以形象、通俗的文字語言與符號語言和圖形語言互相轉化，提升學生的語言“悟”性，得出結論，從而有效地降低思維難度。它在很大程度上彌補了封閉性試題的種種不足，能夠有效的考查學生的實踐能力和創新意識，在情感、態度、價值觀等方面有著封閉性試題所無法取代的優點。
　　【例5】（必修一P106拓展題第2題）在農業生產中，無論是大田栽培還是溫室栽培，都要考慮光能的充分和合理利用。你可以通過實際調查或資料收集，了解許多方法和措施，匯總成文，相互交流。
　　提高光能利用率的途徑包括：延長光合作用時間（包括提高復種指數與補充人工光照）；增加光合作用面積（包括合理密植及改變株型）；提高光合作用效率（包括光照強弱的控制、溫度、CO2的供應及必需礦質元素的供應）等等。由于習題結合生產生活實際，學生多多少少能回答一部分，教學時最好結合曲線繪圖幫助學生理解，并以高考題來訓練學生思維，以便突破思維的難度。但是要想回答全面，寫出一篇高質量的文章著實不易，不過通過習題的練習可以彌補學生認識上的不足。
　　【例6】（必修二P8拓展題第3題）除孟德爾的雜交實驗外，你還能舉出科學研究中運用假說——演繹法的實例嗎？
　　 假說——演繹法的概念是學習必修二生物新課時第一次接觸，學生學完本節后回答這道題難度很大，由于答案的不確定性，所以學生難以下手，甚至無從下手。學生思考時找不到解決問題的突破口，隨意猜測。此時教師常常借助于《教學參考》來幫助學生完成，《教學參考》上的答案為：凱庫勒提出苯分子的環狀結構、原子核中含有中子和質子的發現過程等……[3]。這里的例子學生不熟悉，不如采取先從假說——演繹法的概念、演繹的過程開始，從必修一和二中尋找例子來解釋。例如，必修一P38思維拓展“1969年，人們在墜落于澳大利亞啟遜鎮的隕石中發現了氨基酸，這些氨基酸不是來自地球。由此你可以作出什么推測？”這可以看成是三段論式的演繹推理。大前提：氨基酸是組成蛋白質的基本單位，蛋白質是生命活動的主要承擔者；小前提：隕石（非地球來源）中有氨基酸；結論：隕石中存在生命形式。再比如，必修一P50拓展題“溶酶體內含有多種水解酶，為什么溶酶體膜不被分解？嘗試提出一種假說，解釋這種現象。如有可能，通過查閱資料驗證你的假說?！本褪亲寣W生自己提出假說，然后根據假說進行演繹推理，再尋找證據來驗證假說[4]?？傊?，借助習題培養學生思維的深刻性的方法還有很多種，關鍵是教師要結合生物教學實際，在解答習題的過程中，善于概括歸類，善于抓住事物的本質和規律，開展系統的理性活動。教師如果具備了這種思維意識，在教學中方能登高望遠，尋求解決問題的最佳途徑。
　　參考文獻
　　[1] 李慶森.淺議高中《生物》教材中習題的變化與拓展.中學生物教學，2000（6）.
　　[2] 顧彩艷.課堂教學評價學生回答的有效策略.生物學教學，2011（3）.
　　[3] 朱正威，趙占良.生物2遺傳與進化教師教學用書.北京：人民教育出版社，2007.
　　[4] 張樹虎.高考生物“科學方法”專題歸類復習設計.中學生物學，2010（10）.
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