在習題教學中提升學生思維能力的有效策略

習題教學對于深化基礎知識、完善知識結構、培養解題技巧有重要作用，在教學中有較大的比重。但如果把習題教學變成學生大量地、重復地、機械地訓練，教師簡單地糾錯講解，往往會造成學生只會做套路題，思維形成定勢，題目一變，就無所適從。這顯然違背新課程目標“發展能力”和“促進學生持續發展”的要求。在習題教學中如何調動學生學習的積極性、主動性，發揮學生潛能，使習題教學過程成為知識和思維能力共同提高的過程，筆者在教學中進行了探索和總結。

1 利用相似性習題，培養學生自主構建系統性知識的能力

教學中有些習題源于同一知識點，對一個問題從不同角度去延伸拓展，教師利用這些相似性的習題，有意識引導學生進行對比分析，揭示題與題之間的相同和不同之處，并進行總結歸納，構建出系統化、規律化的知識，有利于儲存更多的信息。達到通過解決一個問題，學會解決一片問題的目的，大大提高學生認知結構的可利用性，使知識順利地升華為能力。如：在學習“基因工程”知識后，利用以下一組相似性習題進行練習，引導學生對“目的基因導入受體細胞”和“目的基因的檢測與鑒定”步驟中的許多細節知識進行自主概括總結。

[例1]為擴大可耕地面積，黃河三角洲等鹽堿地的開發利用備受關注。我國科學家應用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。請回答：

(1)將重組DNA分子導入水稻受體細胞的常用方法有農桿菌轉化法和______________法。用帶有目的基因的土壤農桿菌侵染受體細胞，受體細胞可以是______________。

(2)為了確定耐鹽轉基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標記的______________作探針進行分子雜交檢測，又要用______________方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。

[例2]繼哺乳動物乳腺發生器研發成功后，膀胱發生器的研究也取得了一定進展。科學家培養出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：

(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是______________。

(2)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入______________中，原因是______________。

(3)通常采用______________技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。

(4)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的______________細胞中特異表達。

[例3]圖1是將人的生長激素基因導入細菌B內制造“工程菌”示意圖。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。下列說法正確的是( )

A 將重組質粒導入細菌B常用的方法是顯微注射法

B 將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌

C 將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環素的培養基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌

D 目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養基上生長

通過以上題組的比較分析，學生會認識到：將目的基因導入植物、動物、微生物受體細胞中的方法是不同的。又由于動、植物細胞全能性有差異，因此所選擇的受體細胞種類也不同。在“目的基因的檢測與鑒定”步驟中，檢測目的基因是否導入的方法和檢測目的基因是否表達的方法也是有區別的，而表達的檢測又有分子水平、細胞水平、個體水平上的檢測之分。引導學生對這些知識進行歸納總結(表1)，所形成的概括性知識便于解決富于變化的、具體的問題，實現思維水平向更高臺階邁進。

2 注重變式練習的訓練，培養學生靈活遷移知識的能力

變式練習是指在常規練習的基礎上有所變化的練習，往往圍繞若干重點、難點或疑點的教學內容從新的角度，多方位、多層次地設計問題，通過變化促進學生不斷地思考，從而全面而準確地理解問題的本質屬性，拓展和深化學生所學的知識，促進學生對知識的靈活遷移和應用，提高思維的變通性和深刻性。

如生物選修1“生物技術實踐”和選修3“現代生物科技專題”中都有“植物組織培養”的內容，將這兩個模塊中相關知識進行整合，從植物組織培養過程中的植物生長發育角度及生產過程中主要操作環節角度設計不同的流程圖(圖2和圖3)，并多層次提出問題進行訓練。

問題：

(1)植物組織培養的理論基礎是什么?

(2)選擇怎樣的材料作為外植體更容易獲得成功?

(3)進行組織培養的培養基需滅菌后才能使用，可采用什么方法對培養基進行滅菌?外植體如何消毒?

(4)誘導叢狀苗時，培養基中應添加哪些植物激素?比例如何?

(5)將生根后的幼苗直接定植于土壤中，死亡率很高，應如何鍛煉幼苗?

(6)若用紫杉細胞生產治療癌癥的紫杉醇，應進行到圖2中哪一階段?

(7)若用花藥離體培養，最終獲得的植株為幾倍體?葉片顏色如何?為什么?若用植物的葉片進行組織培養，其愈傷組織的顏色如何?

(8)如何利用植物組織培養篩選耐鹽植株?

通過創設變化的練習，逐步設疑、釋疑，可發展學生接受、吸收、整合生物信息的能力，提升學生對知識在不同情境下進行遷移應用的能力。

3 重視圖表題分析，培養學生攝取并加工圖表信息的能力

生物練習中的細胞結構圖、生理過程圖、遺傳圖、生態圖、實驗圖等內容豐富多彩，形式多樣，蘊涵著大量的生物學信息，是許多生物知識的載體。以圖釋文，開闊學生的思維空間，為學生提供分析問題、解決問題、發展想象力的第一手資料。在教學中應利用這些資料，指導學生讀圖，挖掘其中隱藏的信息，培養學生對圖表的理解、分析、判斷及攝取正確信息、加工信息的能力。

例：圖4示某種植物光合作用強度與光照強度的關系，圖5示該植物葉肉細胞的部分結構(圖中M和N代表兩種氣體的體積)，據圖判斷，下列說法正確的是(注：不考慮無氧呼吸)( )

A 圖4中的縱坐標數值即為圖5中的m₄

B 圖4中a、b、c、d、e任意一點，圖5中都有m₁=n₁>0，m₂=n₂>0

C 圖4中e點以后，圖5中n₄不再增加，其主要原因是m₁值太低

D 圖4中c點時，圖5中有m₁=n₁=m₄=n₄

教師指導學生解讀坐標曲線圖時，要提醒學生注意橫、縱坐標及關鍵點的生物學含義。對于該題中的圖4要引導學生從以下3個方面分析：(1)縱坐標所示的CO₂吸收量，是否指光合作用同化的CO₂總量?它表示的是凈光合速率還是總光合速率?(2)a、b、c、d、e五個點表示的生物學含義是什么?(3)e點之后，有哪些因素會限制光合作用速率的增加?對于圖5引導學生分析兩個問題：(1)細胞中上、下兩種細胞器各是什么?(2)M和N、m₁和n₁、m₄和n₄、m₂和m₃、n₂和n₃分別表示什么數值?進一步綜合這2個圖像分析：(1)圖4中的縱坐標數值可由圖5中的哪個字母表示?(2)a、b、c、d、e點光合作用同化的CO₂及產生的O₂可分別用圖5中哪些字母表示?(3)c點時，m₂、m₃、n₂、n₃的數值分別為多少?m₁、n₁、m₄、n₄在數值上有什么關系?當學生獲取圖像中這些信息后，對選項中的正誤就很容易做出判斷。

教師在教學中注重培養學生分析、獲取、加工圖表信息及圖文轉換的能力，不僅能使學生突破解題的思維障礙，還能提高思維的嚴謹性，促進形象思維上升到抽象思維。

4 加強實驗設計題訓練，培養學生綜合能力和探究能力

實驗設計題往往是實驗題中的難點，包括寫出實驗原理、選擇實驗器材、完成實驗步驟、設計表格、坐標圖記錄實驗結果及分析實驗現象等。實驗設計的過程是科學思維的過程，集知識、能力、創新思維于一體，要求學生具備較高的綜合能力，可訓練學生思維的有序性、嚴密性，培養學生靈活運用實驗知識的能力、實驗設計能力、探究能力，在倡導探究性學習的今天，顯得尤為重要。

學生要答好生物實驗設計題，首先要明確實驗設計應遵循的基本原則，并要了解實驗設計的基本模式。其中對于實驗原理的表達，絕大多數學生感覺很難把握，教師應指導學生從實驗相關的理論知識、實驗大致的處理方案和觀測指標的設置三方面去陳述。對于實驗步驟的設計，除掌握基本的“三步”表達方式外，還應該掌握實驗步驟分四步或五步時該如何處理。另外，如何對實驗結論歸納提煉、如何設計用于記錄實驗數據的表格、坐標圖及如何控制無關變量等問題，在進行實驗設計題訓練時，都是值得注意的。

在教學中還可以結合開放型習題培養學生思維的發散性和靈活性，如設計一個良性循環的生態系統，做到投入少、產量高、有效避免或減輕環境污染。在有關蛋白質形成、遺傳的分子基礎、遺傳的基本規律、生態系統的能量流動等內容中會涉及許多計算型習題，有效利用這些習題可培養學生的計算和推理能力。

可見，習題是培養學生思維能力的一種重要的課程資源，只要教師在習題教學中依然注重學生思維的開拓、能力的培養，定能充分調動學生的積極性，發揮其潛能，收到意想不到的效果。