核心素養視角下高中生物解題常見的思維障礙與對策

余建強

摘 要：新課程改革背景下的高中生物試題更注重發展學生的核心素養，考查學生的學科能力。研究學生解題過程中出現的思維障礙和相應的解決對策，能夠有效提高教學質量，提升學生獲取信息的能力，增強學生破除思維定勢和新舊知識的互相干擾達到對知識遷移和應用的能力，培養學生具有良好的科學思維等學科核心素養。常見的解題思維障礙有： 信息無法有效提取、思維取向錯誤、科學思維發展不足。

關鍵詞：解題思維;思維障礙;解決對策;核心素養

前言：學生在解決問題的過程中，由于其思維的起點、方向錯誤，或者科學思維發展不足等因素，導致使用錯誤的推理，思維的開展受到干擾造成解題過程異常而得不到正確答案，這就是思維障礙。在實際的高中生物教學中，我們不僅要求學生掌握扎實的生物知識，還應該在面對問題的時能夠突破各種思維障礙，遷移、應用所學知識去解決問題，提升學習能力和成績。由此看出，研究學生解題思維障礙和解決對策，對于教學質量的提高和學生核心素養的良好發展具有十分重要現實意義。下面就以不同的試題示例對學生存在的幾種常見思維障礙進行分析。

一、信息無法有效提取

審題并提取信息，是解題的第一步，是學生對題意進行初步的分析和思維。而信息無法有效提取則意味著學生不能從題干中得到有用信息，導致產生思維障礙。主要表現在兩種情況：對題意誤解和抓不住“題眼”。

1.對題意誤解

學生往往因解題經驗不足、基礎知識不扎實、甚至注意力不集中，出現對題意的誤解，導致了問題解決的錯誤。

例如：某一親代DNA分子含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個，放在培養基上培養，則第n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為________？

這個問題，學生往往會計算出錯誤的答案是m·（2n-1），而不是m·2n-1;原因在于把題意理解為：“n次復制”而不是“第n次復制”。產生錯誤跟學生的審題認真程度有關，也跟學生基礎知識掌握是否牢靠有關，關鍵要理解“第n次復制”其實是從第n-1次到第n次的一次復制。

2.抓不住“題眼”

前述“審題并提取信息，是解題的第一步”，那么抓關鍵“題眼”，找出最有用的信息是解題的第二步。大部分學生由于缺乏獨立有效的判斷性思維，經常找不到關鍵的“題眼”而影響解題。

例如：用某種高等植物的純合紅花植株與純合白花植株進行雜交，F1全部表現為紅花。若F1自交，得到的F2植株中，紅花為272株，白花為212株;若用純合白花植株的花粉給F1紅花植株授粉，得到的子代植株中，紅花為101株，白花為302株。根據上述雜交實驗結果推斷，下列敘述正確的是（ ）

A.F2中白花植株都是純合體B.控制紅花與白花的基因在一對同源染色體上

C.F2中紅花植株的基因型有2種D.F2中白花植株的基因型種類比紅花植株的多

本題的題眼是：F2植株中，紅花為272株，白花為212株紅花∶白花=9∶7花色是9：3：3：1的變形，可推斷該相對性狀受兩對等位基因控制，且獨立遺傳。這樣該題的思路就完全打開了，找出正確選項D項也就不難了。

信息提取是學生解題的前提，因此教師在教學中應注意：第一、提高學生的審題意識。通過對錯誤問題的分析和評議，培養學生易錯辨析能力;第二、傳授有效的審題方法。教師講解習題時，除了解釋解題思路外，要重點指出關聯性的信息，不斷強化學生抓關鍵信息能力。第三、利用典型的習題強化訓練。讓學生接觸缺乏信息、冗余信息和隱藏信息的各種題型，分析和區分外觀相似、本質不同的題型，從而逐步提高學生對有效信息的敏感度，甚至可以進行專題訓練，比如只要求學生找出關鍵信息即可，培養學生快速審題和提取信息的能力。

二、思維取向錯誤

思維取向錯誤是指學生根據已有的知識和經驗僵化的應用到從題目中提取的信息，錯誤地進行歸類，思維方向偏離甚至相反，造成解題的錯誤。錯誤的思維取向類型有：思維定勢型和知識干擾型。

1.思維定勢型

所謂思維定勢，就是學生在解題思維活動中，會憑借通過反復的練習形成的知識、經驗、習慣和已有的思維規律，套用到考查相同知識點且立意、圖形相似題目中來，結果因思維的固化影響作出正確的分析、判斷。

例如：圖1表示人體中甲、乙、丙、丁4種體液之間的關系。下列敘述正確的是（ ）

A.甲、乙、丁構成人體的內環境

B.乙表示血漿，丙表示淋巴

C.丁中O2濃度可能比甲中的高

D.組織細胞所處的內環境多數是甲

這個題目學生會錯選D，因為學生解題時基本會受圖2內環境關系圖的思維束縛，產生思維定勢，忽略圖1和圖2中箭號的區別。如果換個角度考慮到人體的其他細胞，比如血細胞的直接生活內環境是血漿，再根據題意和箭號代表物質交換的流向，就可推測甲、乙、丙、丁4種體液就分別代表血漿、組織液、淋巴、血細胞，進一步推理出C選項中的丁可能是紅細胞，得出正確答案C。

2.知識干擾型

在學習過程中，學生由于不斷的接受新的知識和解題方法，導致新舊知識因相似或相近互相干擾，記憶材料互相抑制，產生知識的負遷移，以前的知識阻礙和抑制了當前問題的解決，從而使問題的解決變得困難和錯誤。

例如：圖3是某生物的細胞分裂圖是有絲分裂還是減數分裂呢？

學生經常誤判該圖只是有絲分裂后期。忽略了二倍體生物有絲分裂后期和四倍體生物減數第二次分裂后期都可用該圖表示，這兩種分裂時期移向細胞同一極的染色體都有同源染色體，學生學習的新舊知識產生互相干擾而影響解題。

避免學生思維取向錯誤，教師就必須在傳授知識和習題講解過程中注意：第一、不要一味強調解題套路而直接向學生呈現解決問題的方法，應注意分析指出題目的特性和共性，避免學生的思維產生路徑依賴;第二、注意積累相似的題型和變式的題目，通過訓練來比較幫學生擺脫已有”框框”的束縛，防止產生思維定勢;第三、教學中注意簡化知識，給學生提供便于獲得知識的途徑，減少知識的相互干擾。知識的呈現順序要注意從一般到特殊的不斷分化，就像細胞分裂圖要從二倍體的一般區別講到多倍體的特殊性，知識逐漸的演化，學生的思維就會打開，也就能靈活多變。

三、科學思維發展不足

科學思維包括基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維和創造性思維。[1]這是較高層次的思維方式，學生可能因為知識儲備少、缺乏訓練引導或智力等因素造成這方面的思維障礙。

1、歸納與概括能力低

歸納概括能力的認知基礎是對一組事物或現象進行比較、對比，找出其異同點，然后在此基礎上形成關于這一組事物的基本認識，這也是形成科學概念的基本過程。[2]學生缺乏自主歸納與概括的能力，就會出現分析不全或無法分析的局面。

例如：下列是有關T2噬菌體、硝化細菌和水綿的描述，它們的共同點都是（ ）

A.原核生物B.能通過有氧呼吸將有機物徹底氧化分解

C.以為DNA遺傳物質D.具有雙層膜的細胞器且能合成有機物

這個題目要求學生提取事實性知識，判斷T2噬菌體、硝化細菌和水綿三種生物分別屬于病毒、原核生物、真核生物，然后在利用病毒、細胞結構等的相關知識，對它們進行比較，找到出異同點。該題要求學生平時要注意積累和歸納類比，不然容易錯選。

2、無法實現模型建構

一些題目可通過閱讀將題干中的重點名詞及其之間的關聯問題轉換成圖形，進行演繹推理、建立模型，則題意一目了然，就能從整體上把握和解決問題了，學生經常無法做到一點。

例如：果蠅的體細胞含有8條染色體。現有一個果蠅體細胞，它的每條染色體的DNA雙鏈都被32P標記。如果把該細胞放在不含32P的培養基中培養，使其連續分裂，那么將會在第幾次細胞分裂中出現每個細胞的中期和后期都有8條染色體被32P標記（ ）

A.第1次 B.第2次 C.第3次 D.第4次

若學生能依題意建立如下圖4的模型，很容易就能得出正確答案是B。（圖解以一條染色體為例）

3、創造性思維不足

平常學生習慣于沿著題意的方向去思考問題并尋求解決辦法，往往費時費力。其實對于某些問題，倒過來思考，從求解回到已知條件或者應用假說-演繹法，也許會使問題簡單化。

例如：已知興奮由興奮區向鄰近的未興奮區傳導后，未興奮區成為新的興奮區，而原興奮區則恢復靜息狀態（成為未興奮區）且有短暫的不應期，所以興奮不回傳。下圖是一個神經元的示意圖，O點為PQ的中點，若同時在O點、M點給予相同且適宜的刺激，如果電流表不偏轉，則M點的條件是________。

由題干信息可知，我們可以先假設MP略大于或等于PQ的一半時，那么O點的刺激同時傳到P、Q點，P點興奮后有短暫的不應期，使M點同時或稍后傳來的興奮傳到P點中斷了，電流表就不偏轉了。這樣通過假說進行逆推，答案也就出來了。

教學中發展學生科學思維方法如下：第一、引導學生自己構建思維導圖，嘗試建立模型，有利于知識聯系性記憶，提高學生歸納與概括能力。也可以嘗試列表法，對相關相近的知識點進行比較記憶，提高學生相關類屬學習和并列結合學習的能力;第二、引導學生將試題和書本相關的知識內容做比較，找出思維的共同點，比如假說-演繹法在各種遺傳題目中的推導;第三、創造性思維本質是發散性思維，遇到問題時，引導學生能從多角度、多層次去思考、尋找答案，不要受傳統方法的束縛。

結語：綜上所述，高中生物教學中，教師在傳授知識、打好學生基礎的同時要重視針對學生實際解題當中出現的思維障礙，透徹講解題目、應用各種解決對策，包括引導學生對題目進行分類比較、歸納概括、開展正確的科學思維等，促使學生真正的學會知識的遷移和綜合應用。

參考文獻

[1][2]王健.基于學生核心素養的生物學科能力研究[M].北京：北京師范大學出版社，2018：105，24.