邏輯推理在高中生物生命觀念教學中的運用

【摘要】生命觀念是生物學科核心素養中最具生物學科特色的一點，生命是源于自然隨機事件且能在與環境互作中保留下來的具有新陳代謝和自我復制特征的物質形態，生命是結構與功能的統一體。生命觀念是指觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經過實證后的想法或觀點，有助于理解或解釋較大范圍的相關事件和現象。文章主要探究了邏

輯推理法在高中生物生命觀念教學中的運用。

【關鍵詞】生命觀念? 邏輯推理? 教育教學

【基金項目】福建省教育科學“十三五”規劃2020年度課題《邏輯推理在生物學生命觀念教學中的運用》，課題批準號：FJJKXB20-464。

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）10-0098-02

新課標中生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，其中生命觀念是最具生物學科特色的一點。生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的想法或觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的品格和能力。“生命觀念”不是具體的理論知識，它是學生在學習了相關生物知識后在腦子中形成的一種對生命現象的認知結論和思維方式，是如何看待生命世界的態度和價值取向。高中生物課本中涉及的生命觀念主要包括生命的物質觀、結構與功能觀、物質能量和信息觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀等。學生應該在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念，進而能夠用生命觀念認識生物的統一性、多樣性、復雜性和獨特性，形成科學的世界觀和自然觀，促進學生科學思維能力的發展，提升學生的科學素質。

生命觀念相關的知識既多樣又復雜，有些是微觀世界的知識，且內容抽象，學生在學習的過程會出現難以理解或理解不透徹的情況，教師在授課過程中可以利用邏輯推理法幫助學生理解抽象生物知識，構建生物學科知識框架，通過對生物學概念和規律的逐步學習，促進學生生命觀念的不斷建立和完善，并進一步培養學生探究學習能力和科學思維的能力。邏輯推理法一般包括歸納推理、類比推理、演繹推理。在不同的生命觀念相關生物學內容中，采用的邏輯推理方法也不同，教師應根據不同的生物知識來選擇適當的邏輯推理方法。

一、歸納推理法在生命觀念教學中的運用

知識零碎，但又有其內在的聯系，學生學習完某一節課的內容后，可能對每一小塊知識點掌握了，但是整體的知識結構并沒有建立起來。教師可以利用邏輯推理中的歸納推理法幫助學生從個別知識開始分析，對所學生物知識進行比較、分類、分析、歸納，進而得出同類相關知識的一般性結論。如在必修1“組成細胞的分子”一章中，單獨分析淀粉、糖原、纖維素的基本組成單位是葡萄糖，進而歸納分析多糖的基本組成單位是單糖;單獨分析蛋白質的基本組成單位是氨基酸，核酸的基本組成單位是核苷酸，進而歸納推導出生物大分子很多都是由小分子單體聚合而成的多聚體，又因為每一個單體都是以若干個相連的碳原子構成的碳鏈為基本骨架，所以推導出生物大分子以碳鏈為骨架。在該過程中幫助學生建立生命的物質觀，認識到生命體的組成以物質為基礎，生命體是物質的特殊存在形式。在講授配子中染色體組合的多樣性時，先分析只含一對同源染色體的精原細胞，減數分裂可產生2種類型的配子;含2對同源染色體的精原細胞，減數分裂可產生4種類型的配子;含3對同源染色體的精原細胞，減數分裂可產生8種類型的配子;進而推導出含n對同源染色體的精原細胞，減數分裂可產生2n種類型的配子。在這個過程中引導學生認識細胞結構與遺傳功能的關系，建立結構與功能觀。

二、類比推理法在生命觀念教學中的運用

類比推理是將一些比較抽象的難以理解的學習內容，用學生比較熟悉的事物進行比較，進而推論出它們在其他方面可能相同或相似的一種方法。利用類比推理，教師可以幫助學生將新概念與固有知識聯系起來，將瑣碎的知識串聯起來，將相似的知識網絡化、條理化，從而迅速突破教學重點、難點。教材必修2中薩頓就是通過類比推理的方法提出基因在染色體上的理論。但是，類比推理得出結論不具有邏輯的必然性，其正確與否還需要通過實驗來驗證。在高中生物生命觀念教學中靈活運用類比推理法，可以化抽象為簡單，加深學生對知識的理解，提高學生學習的興趣，培養學生綜合思維能力和創新思維能力。在“蛋白質是生命活動的主要承擔者”中，通過一個人完整的手掌能夠正常地行使“抓”“寫”等功能，類比一個完整成熟蛋白質的正常功能，如果一個人由于意外少掉了一截手指，那么他可能就無法正常地寫字，抓取東西，手的正常功能就會受影響;或者由于出生的缺陷，手掌始終是緊握的拳頭狀，那么手的功能也一定會受到影響，由此類比蛋白質結構中如果氨基酸序列改變或蛋白質的空間結構改變，就可能會影響其功能，從而建立結構決定功能的生命觀念。在“染色體變異”這一課中，把左手伸出來，說明手指有長有短，各不相同，類比一個染色體組中的不同染色體，將左手這五個手指類比為一個精子細胞中所含有的一個染色體組，再伸出右手，將右手五個手指類比為卵細胞中所含有的一個染色體組，兩個手掌合并類比受精之后的受精卵中所含有的兩個染色體組，由這樣的受精卵發育而來的個體，細胞中含有兩個染色體組，叫作二倍體。講述多倍體的時候，可以用濕手在黑板上按下三個濕手印，類比三個染色體組，引出三倍體，多倍體的概念。在分析解釋“與二倍體相比，多倍體的優點是營養物質含量高、莖稈粗壯”時，可以三個手掌和兩個手掌所含有的手指進行對比，三個手掌含有的手指多類比三倍體細胞中含有的染色體多，從而含有的基因比較多，基因的表達量比較大，進而導致三倍體營養物質含量高、莖稈粗壯。這樣就把本節課的染色體組，二倍體，三倍體，多倍體等概念串聯起來，并在講解中滲透了遺傳與變異觀。

三、演繹推理法在生命觀念教學中的運用

演繹推理法是針對某個生物學問題提出假設，然后進行理論的演繹推理，如果推理結果與既定的生物事實相矛盾，則假設不成立，若推理結果與各種既定的生物事實不相矛盾，則假設有可能成立。在伴性遺傳的教學中，如何體現生物學科素養中的生命觀念？教師可通過演繹推理法分析基因與染色體，形狀的關系闡述了生命的延續性，幫助學生建立遺傳與變異觀。在分析紅綠色盲基因位于什么染色體上時，首先給學生介紹了X、Y染色體的同源區段和非同源區段（圖1），然后根據教材問題探討的信息“在紅綠色盲患者中，男性遠遠多于女性。”引導學生明白紅綠色盲與性別相關聯，該基因一定位于性染色體上，那么位于什么性染色體上，位于性染色體的什么位置呢？根據X、Y染色體的同源區段和非同源區段圖（圖1）可做出三個假設，假設①：紅綠色盲基因位于Y染色體上。若紅綠色盲基因位于Y染色體上，則女性沒有紅綠色盲患者，該結論與事實相悖，假設①不成立。假設②：紅綠色盲基因位于X、Y的同源區段。若紅綠色盲基因位于X、Y的同源區段，則遺傳結果應類似于常染色體遺傳，群體中男女發病率應該相當，該結論與事實不符，假設②不成立。假設③：紅綠色盲基因位于X的非同源區段。若紅綠色盲基因位于X的非同源區段，女性必須同時具備兩個色盲基因（XbXb）才患病，而男性只需要具備一個色盲基因就會患病（XbY），可見男性的發病率明顯高于女性與問題探討的信息相符，假設③正確。

必修1“細胞膜的結構和功能”中“對細胞膜結構的探索”部分，教師首先提出問題：結構與功能相適應，生物膜具有怎樣的結構，使它具有系統的邊界、控制物質進出細胞和信息交流的功能？展示科學家對此的研究進展，引導學生通過嚴謹的推理和大膽的想象作出合理的假設。假設1：磷脂分子在細胞膜中以尾對尾的形式排列成兩層（圖2）。學生利用教具操作磷脂分子置于空氣與水界面中的排列方式，并進一步思考磷脂分子在細胞膜中的排列情況。期間經歷以下推理過程：①磷脂分子頭部是親水的，必須與水面接觸，尾部是疏水的，與空氣接觸;②為了適應細胞膜兩側的水環境，磷脂分子以尾對尾的方式排列成兩層，構成膜的基本支架。假設2：細胞膜的模型是磷脂分子排列在膜的中間，蛋白質分子排列在膜兩側的靜止結構。教師播放細胞分裂和變形蟲的變形運動視頻，引導學生思考靜止的細胞膜模型的局限性。最后通過熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合實驗證實，細胞膜不是靜止的，而是具有流動性。通過圖片展示冰凍蝕刻電鏡技術下細胞膜中蛋白質的位置，發現有些蛋白質部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層，從而否定了蛋白質-脂質-蛋白質的結構模型。最后引出目前為大多數人接受的流動鑲嵌模型。

總之，在高中生物生命觀念教學中靈活應用邏輯推理，可以有效突破重難點，幫助學生掌握科學的推理方法，并在學習中培養學生的科學思維能力，拓展思維的深度和廣度，提升學生的學科素養。

參考文獻：

[1]趙占良.對生物學學科核心素養的理解（一）：生命觀念的內涵和意義[J].中學生物教學，2019（6）：4-8.

[2]譚永平.生物學學科核心素養：內涵、外延與整體性[J].課程教材教法，2018，38（8）：86-91.

[3]鐘能政，雕玲.試論生命觀念與科學思維的教學融合[J].課程教材教法，2019，39（8）：118-123.

[4]王穎.建立生命觀念? 發展科學思維——《生物學必修2遺傳與進化》修訂情況介紹（一）[J].中學生物教學，2019（12）4-7.

[5]李建國.“歸納推理法”在高中生物教學中的應用例析[J].中學生物學，2014（30）7：5-6.

[6]黃艷.邏輯推理在生物教學中的應用[J].西部素質教育，2018（4）：251.

[7]朱國斌.邏輯推理在生物教學中的運用實踐研究[J].西部素質教育，2018（9）：232.

作者簡介：

李桑（1984年1月-），女，漢族，福建德化人，碩士研究生，一級教師，研究方向：高中生物學科教育。