生物教學中逆向思維能力的培養

嚴建銳

逆向思維孕育著創造性思維的萌芽，是創新能力的重要表現，是人們學習和生活中必備的一種思維品質。在當前生物教學中，很多學生思考問題時思維片面，思維定勢很嚴重，甚至走進死胡同。因此，課堂上要經常性地對學生進行逆向思維訓練，這樣可以有效提高學生分析問題、解決問題的能力，并激發學生思維能力及克服思維定勢。可以通過怎樣的途徑培養學生的逆向思維能力呢？我在教學中做了以下嘗試。

一、在講解生物學概念、生物學原理和生物學規律時培養學生的逆向思維

生物學是一門以概念、原理和生物學規律為理論基礎的實驗科學，所以教材中的生物學概念、原理和規律是我們進行逆向思維能力培養的良好題材。教材中概念、原理和規律往往是從正面闡述的，如果我們能引導學生反過來思考，就能讓學生加深對這方面知識的理解與拓展，并獲得一定的思維能力。

1.辯證分析，從矛盾的對立面思考問題。

任何事物都是矛盾的統一體，如果我們從矛盾的不同方面引導學生逆向思維，則往往能認識事物的更多方面。

“一般”與“特殊”、“主要”與“次要”、“共性”與“特性”等都是生物知識中常見的矛盾統一體。例如：教材中在闡述減數分裂過程中，講的是在一般正常分裂的情況下，減數第一次分裂后期同源染色體分離，減數第二次分裂后期姐妹染色單體分離，結果由一個性原細胞產生兩種類型的子細胞，我們可以引導學生反過來思考：如果減數第一次分裂有一對同源染色體不分離或減數第二次分裂有一對姐妹染色體不分離，將會產生什么類型的子細胞。通過這樣的逆向引導，學生不僅掌握一般正常的減數分裂過程，而且知道特殊異常的減數分裂過程，從而對減數分裂過程加深理解與認識。

還有，如DNA是生物主要遺傳物質，其反面就少數生物的遺傳物質是RNA；線體是有氧呼吸的主要場所，其反面是有氧呼吸還有其他場所——細胞質基質；酶的特性是專一性，高效性和反應條件溫和性，其反面是酶和所有的催化劑都具有只改變反應速率，不改變反應平衡點這一共性；細胞膜與半透膜的共性是允許一些物質通過，另一些物質不能通過，其反面是細胞膜的功能特性——選擇透過性。

2.反向逆推，探討某些命題的逆命題的真假。

探討某些命題的逆命題的真假，是研究生物科學的方法之一，也是學習生物的一種行之有效的方法。

例如：“一種轉運RNA只運載一種氨基酸”，其反命題“一種氨基酸只對應一種轉運RNA”就不成立；又如“能產生激素的細胞一定能產生酶”，其反命題“能產生酶的細胞一定能產生激素”也不成立。像這樣的反向逆推，辨別真假，在生物教學中比比皆是，通過反向逆推，引導學生利用逆向思維發問、發現，可以進一步完善學生的認知結構，深化和升華所學的課本知識。

3.生物學概念的逆用。

教材中生物學概念都是從正面下定義的，我們可以引導學生反過來思考，這樣空間更大，認識更全面。

例如：①分泌蛋白指在細胞內合成，在細胞外發揮作用的蛋白質，如消化酶、蛋白質類激素、抗體等。反過來，只要是細胞內發揮作用的蛋白質就肯定不是分泌蛋白，如載體、呼吸氧化酶、HO酶、血紅蛋白等。②物種指的是一定自然區域內，彼此能相互交配，并產生可育后代的一群個體。因此，二倍體西瓜和四倍體西瓜就是兩個不同物種，因為它們雖能交配，但產生的后代三倍體西瓜是不育的，同樣三倍體西瓜也不能稱為一個新物種。③內環境指的是細胞賴以生存的液體環境，由細胞外液構成。因此，細胞內的物質就不是內環境成分，如血紅蛋白，載體蛋白，HO酶，復制、轉錄、翻譯有關的酶，呼吸氧化酶等胞內酶。

4.類比是逆向思維的一種體現。

逆向思維并不僅是事物的反面，對于類似事物的逆向比較，找出其中聯系與區別，有助于認清事物的本質，這也是逆向思維的一種體現。

生物學中存在很多相近的生物學概念、原理、規律，只有通過逆向比較，才能真正理解其內涵與外延。如必需氨基酸與非必需氨基酸；無子番茄和無子西瓜；原生質層和原生質體；光合作用和呼吸作用；有絲分裂和減數分裂……

二、實驗教學中逆向思維能力的培養

生物學是一門實驗科學，在實驗教學中引導學生逆向思維，可以真正提高學生分析問題、解決問題的能力。

生物教材中的實驗都是從實驗成功的一面闡述的，我們還要引導學生學會分析實驗失敗的原因，因此要引導學生進行逆向思維。如①對新鮮綠葉經研磨、過濾后得到的色素提取液綠色很淺，是什么原因造成的？（無水乙醇加太多；研磨不充分；未加碳酸鈣）②質壁分離實驗中對洋蔥表皮細胞滴加30%蔗糖溶解后，卻觀察不到質壁分離現象。又是什么原因造成的？（滴加蔗糖溶液重復次數不夠；滴加蔗糖溶液后停留時間不夠；洋蔥表皮細胞可能已經死亡）③往蔗糖溶液中加入斐林試劑水浴加熱后出現磚紅色沉淀，為什么？（可能由于蔗糖放置太久，被空氣中微生物分解成還原糖）……

三、用逆向思維作為解題策略

1.作為檢驗解題對錯的一種思維。

很多學生在解完數學題后，都會想辦法驗證對錯，然而，解完生物題，大多數學生都認為沒必要驗證，反證驗證找不出問題。其實不然，主要是因為學生沒有真正掌握驗證解題對錯的思維，如果驗證解題的思維順著當初解題的思維，無非是重復一遍，當然很難找出問題，所以驗證解題的思維必須與解題時的思維不同，這就是逆向思維的運用。

例：下圖A表示某種哺乳動物細胞在正常培養時測得的細胞中DNA含量與細胞數的變化。用某種化合物處理培養著的細胞，結果DNA含量與細胞數的變化如B圖所示，該化合物所起的作用是（D）

A.促進DNA復制？搖？搖 B.促進著絲點分

C.抑制四分體形成？搖？搖 D.抑制細胞質分裂

對于這道題我們可以從正面分析：從A圖可以看出細胞處于分裂狀態，如果加入抑制細胞質分裂的化合物，大多數細胞就會停留在分裂期，那么就會出現B圖所示結果，故選擇D。我們還可以從反面分析：如果選B和C，促進著絲點分裂和抑制四分體形成對于DNA含量都沒有直接影響，如果選A，我們從A圖可以看出原來DNA復制能正常進行，才會出現不同細胞DNA含量不同，所以ABC均不是正確答案。

2.逆推分析法在解實驗題中的運用。

實驗探究中結果預測和結論的得出，更能體現逆向思維的好處。實驗探究的基本思路應該是先得出結果，再由結果推出結論，但這在一些較復雜的實驗中往往很難奏效。如果我們思考問題時逆著正常思路，往往會有柳暗花明的驚喜，也就是先根據實驗目的確定結論，因為這一過程相對比較容易，由實驗目的就可以推出結論，再由結論推結果。

例如：（2006年普通高等學校招生全國統一考試理科綜合能力測試）

31.（4）現用兩個雜交組合：灰色雌蠅黃色雄蠅、黃色雌蠅灰色雄蠅，只做一代雜交試驗，每個雜交組合選用多對果蠅。推測兩個雜交組合的子一代可能出現的性狀，并以此為依據，對哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個問題，做出相應的推斷。（要求：只寫出子一代的性狀表現和相應推斷的結論）

這道題如果從正面先推出子一代可能出現的結果，再以此為依據推出哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上的結論，那就有相當大的難度。如果我們反過來思考，先得出結論，再由結論逆推出子一代可能出現的性狀，這樣問題就可迎刃而解：該實驗的目的是推斷哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上，由此我們不難得出有4種可能：①黃色為顯性，基因位于常染色體上；②灰色為顯性，基因位于常染色體上；③黃色為顯性，基因位于X染色體上；④灰色為顯性，基因位于X染色體上，把這4種結論當做已知的，應用遺傳圖解不難分析出每一種結論對應的雜交組合的子一代性狀。當然以上只是解題基本思路，答題時還是要先描述子一代的性狀，再得出相對應的結論。

逆推分析法可看做培養學生逆向思維的重要途徑。當一個問題用一種方法解決不了時，常轉換思維方向，可進行反面思考，從而提高逆向思維能力。

3.反證法在解遺傳題的運用。

遺傳和變異既是高中生物的重點，又是難點，在歷年高考和會考中占有很重要地位，而有關遺傳習題的確令學生費解，學生往往用學過的遺傳規律套題，在解題中不僅費時，而且容易張冠李戴。

其實解遺傳題無非就是在判斷性狀的顯隱性、判斷基因所在位置及個體的純、雜合的基礎上確定基因型，再用遺傳圖解分析，就可得出所要的結果或結論。而在以上解遺傳題過程中最難的就屬顯隱性的判斷、基因位置的判斷及純、雜合的判斷，那么如何做出這些判斷呢？我們一般用反證法，基因不是顯性基因，就是隱性基因，只要排除其中之一即可確定；基因的載體染色體也一樣，基因不在性染色體上，就在常染色體上；個體的純雜合同樣只具有兩面性。例如：假設基因位于X染色體，分析現象結果；假設位于常染色體，分析現象結果；將得到的結果作為條件，若出現某一相應情況，即確定基因在X染色體或常染色體上。

當事物只具有兩種可能時，從正面不能解決問題時，就要從反面思考，采用反證法。

以上是我對于培養逆向思維能力的初步嘗試，通過引導學生進行逆向推理，以此引起學生的關注，使學生在注意和好奇中加深理解、高效記憶。這樣我們就能更順利地完成教學任務，提高學生靈活、深刻和雙向的思維能力。