培養理性思維能力　提升生物核心素養

勉海林

【摘 要】本文論述培養學生的理性思維能力和提升學生的生物核心素養的做法，認為只有具備一定的理性思維能力，才能養成科學的價值觀，要從科學的角度出發，培養自我對世界的科學認知，并從聯系日常生活類比與推理，嘗試自制教具、模型與建模，借助自主實驗求同與求異三個方面闡述高中生生物學科理性思維的培養的方法。

【關鍵詞】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】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）07B-0082-02

培養理性思維是高中教學任務的重點。高中理性思維的培養需要從類比推理、聯想建模、自主實驗三個方面進行，并且理性思維的養成有助于同學們建立生物知識框架，可以幫助同學們用客觀的態度看待現實生活中的事物，有助于同學們養成科學、辯證的理念，學會從多個角度看待客觀事物。

一、聯系日常生活，類比與推理

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

例如，在進行人教版高中生物“生長激素的生理作用”這一節內容的學習過程中，我們發現 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生長，又能抑制生長。因此筆者在這節課的教學過程中，鼓勵同學們采用類比歸納的方法，總結知識點，完成知識表格的填充。在這個版塊的學習中，大部分同學能夠獨立自主地進行“變量”和“定量”地對比，系統地對知識點進行整理。有一個同學創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，生長高度（h）為縱坐標，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圖表中，進行比較。之后，筆者對圖表進行改進，并把這位同學的成果展示在課堂上。

進行類比歸納法可以讓同學們對知識點有一個全面的了解，這樣不僅可以加深同學們對課堂內容的理解和記憶，還可以幫助同學們理解事物的本質。教師可以輔助同學們進行類比歸納，可以幫助同學們鞏固基礎知識。

（二）推理，解決問題。辨證推理實際上是一個逆向思考的過程。逆向思維幫助同學們建立起理性思維的邏輯性和合理性，并且可以讓同學們在反面推理的過程中，加深自己對生物知識的記憶。同學們只有建立起生物知識的框架，比較全面地了解生物各個方面的知識，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—— 細胞呼吸”這一節的教學過程中，“有氧呼吸”和“無氧呼吸”是其中的重難點，并且同學們需要掌握“有氧呼吸”的反應式 “C6H12O6+6O2 ?6CO2+6H2O+能量”，無氧呼吸的反應有三個步驟，第一個步驟與有氧呼吸相同，經過其余兩個步驟葡萄糖最終能夠分解轉化成乳酸或酒精。筆者在教學過程中發現很多同學因為不理解無氧呼吸和有氧呼吸的轉化關系，所以筆者建議同學們把反應式寫出來，一步一步進行推理。在這個過程中，筆者要求同學們注意題目中的變量和定量。因為某一種元素的量是不變的，生物攝入的葡萄糖和 O2 中的 O 原子最終都會轉化成 CO2 和 H2O，所以我們可以根據生成物的量推理出反應物的量。

推理的解題方法需要同學們養成理性思考、逆向考慮的習慣。同學們在進行逆向推理的時候，需要對題目進行分析，得到有效信息，然后根據有效信息和所學知識，對題目進行有理有據的聯想和推理。通過逆向思考的推理模式，同學們能夠很快地掌握題目要求，得出題目結果。

二、嘗試自制教具，模型與建模

（一）觀察，發現隱性規律。觀察思考，發現隱形規律的過程實際上就是同學們進行信息處理，挖掘隱藏條件的過程。通常題目的題干會給同學們提供大量的信息，其中有的是同學們解題的直接條件，而其余很多信息是間接條件。教師也可以要求同學們自制學習表格，把有關知識歸納起來，方便隨時查閱。

例如，在進行人教版高中生物“遺傳因子的發現”這一章的教學過程中，第二節內容“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”是其中的重難點。除了通過導論的豌豆實驗進行講解，筆者還在課堂上穿插了一些題目，幫助同學們理解自由組合定律。以題目“豌豆子葉的顏色（Y）對綠色（y）為顯性，圓粒種子（R）對皺粒種子（r）為顯性，某人用黃色圓粒和綠色圓粒的豌豆進行雜交，發現后代中出現四種類型，圓粒∶皺粒∶黃色∶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？”，然后根據題目信息“圓粒∶皺粒∶黃色∶綠色=3∶1∶2∶2”我們可以得出子代中，圓粒∶皺粒=3∶1，也就是說回歸到基因的分離定律，親本應該是雜合子相交“Rr×Rr”，并且黃色∶綠色=1∶1，可以確定綠色的親本為“yy”，因此另一親本應當為“Yy”。

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

（二）建構，形成認知體系。知識建構的過程是同學們熟悉思維走向的有效保障。進行自制教具的過程就是在鍛煉同學們的動手能力過程。在知識建構的過程中，知識的正向遷移可以幫助同學們進行知識的再回顧。只有同學們自己在大腦中建立起系統的知識結構，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以孟德爾豌豆雜交實驗的兩個遺傳定律作為基礎，將性染色體和雜交知識混合起來，串聯成了一個整體。筆者在教學過程中，發現同學們能夠輕松掌握一組基因的遺傳學規律，但是對兩對相對性狀的自由組合定律的學習卻很吃力，需要同學們調動自己的知識儲備，進行推理，挖掘題目的隱含信息。因此筆者要求同學們把所學知識制成表格方便在上課過程中進行查閱。這就意味著同學們在反復推理的過程中，需要自制教具，不斷回顧前幾節的內容。在進行重難點的講解之前，筆者先將基因部分的內容進行了回顧，方便同學們進行思考和討論。

知識的正向遷移對同學們生物認知體系的建立十分重要。同學們的知識建構過程就是不斷進行復習的過程。自制教具，自制表格，不僅可以讓同學們課下進行復習鞏固，而且可以幫助同學們找到自己的薄弱點做好筆記。只有建立起完整的知識結構，同學們才能反復咀嚼、反復思考，達到舉一反三的目的。

三、借助自主實驗，求同與求異

（一）懷疑，改進實驗步驟。實驗是高中生物教學的又一重點工程。實驗的目的在于探索創新，幫助同學們建立起實踐探索的科學精神，培養同學們的實踐動手能力。同學們在進行實驗活動的時候也能夠積累生活經驗，鍛煉自己的動手能力，并能夠把所學到的生物知識與社會生產活動聯系起來，學以致用。

例如，在學習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，同學們不僅要學習幾種特殊酶的特性還要掌握它們在實踐生活中的應用。書本上的知識雖然展示出了具體條件，但是筆者希望同學們能提出質疑，動手親自驗證。于是筆者采用了探究實踐的方法，選購了幾種市場上的洗衣粉，讓同學們展開實踐活動，有的同學決定研究油漬，有的則選擇研究果汁印記。同學們考慮了影響加酶洗衣粉洗滌效果的條件，然后逐一進行了比對。在結果展示的環節中，同學們認為37°～40°是加酶洗衣粉發揮作用的最適溫度，并且 pH 值要根據加酶洗衣粉的種類不同而變化。雖然有的同學提出了質疑，但是同學們能夠用實驗數據來辯白，證明自己的結果。可見，同學們在進行實驗前進行了詳細而周密的計劃，同時能在實驗中做到隨機應變。

實踐教學成果說明同學們敢于懷疑敢于探索是提高學習效率的有效方法。懷疑的過程就是探索的過程，同學們通過實踐探索鍛煉了自己的理性思維能力，逐步學會設計合理的實驗步驟。只有同學們秉持著自主探究的熱情和信心，時刻保持理性的邏輯思維，才能通過實踐探究獲得大量的收獲。

（二）創新，重設實驗流程。重設實驗流程也是一個幫助同學們培養創新能力的好方法。課本上固定的實驗流程雖然能夠幫助同學們理解課本知識，但是在一定程度上限制了同學們的創新思維。因此教師可以在同學們掌握了基礎知識之后，鼓勵同學們對現有的實驗進行實踐創新，重設實驗流程，并檢測自己的結果是否具有現實意義。

例如，在進行人教版高中生物選修 1“胡蘿卜素的提取”這一章節中，因為 β-胡蘿卜素是一種有機物，易溶于石油醚等有機溶劑中，所以操作內容比較復雜，會存在提取效率低的問題。于是筆者把這個問題交給了同學們，讓同學們自主分析實驗流程，考慮實驗過程中哪些環節處理不當可能會導致胡蘿卜素提取障礙，并大膽提出自己的假設和改進方案，然后進入實驗室進行具體操作。在實驗室進行操作的過程中，同學們發生了 β-胡蘿卜素提取難的情況，是因為操作上的問題，在實驗室老師的幫助下都進行了及時的改正。部分同學在老師的幫助下驗證了自己的猜想，他將胡蘿卜素在粉碎以前進行了烘干，在一定程度上保留了一部分胡蘿卜素，然后進行粉碎裝填，由于 β-胡蘿卜素的含量極微，所以效果并不是很明顯，但是這也達到了同學們實驗探究的目的，讓自己的思維得到了鍛煉。

設置實驗流程迫使同學們站在客觀的、懷疑的角度看待實驗流程，這既能對同學們學習內容進行檢驗，又能提升同學們的學習興趣，幫助同學們從理性的角度思考，并且大膽提出更能降低實驗誤差、提高實驗效率的實驗步驟。

理性思維是同學們學習高中生物的必備技巧。聯系日常生活，類比推理的過程可以幫助同學們反復咀嚼所學知識，達到課后復習的效果;嘗試自制教具，模型與建模可以幫助同學們認識到自己的薄弱點，加強同學們的自主學習能力;借助自主實驗，懷疑與創新可以幫助同學們鍛煉自己的動手能力，發揮聯想與想象進行實踐創新。

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（責編 盧建龍）