在解長句論述題中培養學生科學思維的教學策略

四川

近年來，生物高考試題中的部分非選擇題設問不再局限于專業術語或名詞，而是需要考生用較長的文字論述“原因”“依據”“理由”等，著重于在問題情境中考查學生的學科核心素養。學科素養包括“學習掌握、實踐探索、思維方法”3 個一級指標，其中思維方法的二級指標之一是科學思維。科學思維指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。科學思維的欠缺可能導致學生在解題時，難以準確獲取題干信息，或難以用科學方法進行正確的推理，最終導致其在用生物學術語表達思維軌跡時表述不清或表述錯誤。對此，筆者嘗試運用以下策略，引導學生在突破此類試題的過程中，提升科學思維能力，發展學科核心素養。

1.在情境中構建概念間的邏輯關系，培養思維的全面性

高考試題常借助情境考查學生對概念或概念間的聯系的掌握，解題的關鍵是能運用科學概念解決試題情境中的問題，前提是能理解概念的內涵并構建概念間的邏輯關系。在教學過程中，筆者根據學生的認知水平和思維起點，有針對性地尋求合適的情境并將其融入問題，引導學生在對事實的抽象與概括中建立生物學概念，在對問題的分析與綜合中構建概念間的邏輯關系。學生在情境中用自己的思維方式對概念進行加工和處理，并構建出完整的知識框架，對知識的認識更深刻、理解更透徹、遷移和運用更靈活，思維也更全面。

1.1 在情境中理解概念的內涵，為構建概念間邏輯關系奠定基礎

生物學概念是生物學知識的重要組成部分，是高中生物教學的重要內容之一，是構建合理知識框架的基礎，也是高考的常考內容之一。教學過程中，教師可提供各種豐富的、有代表性的事實作為教學情境，引導學生在對事實的抽象和概括中理解生物學概念的內涵，引導其思維活動向縱深發展，培養其思維的全面性。

【例1】（2020 年，全國卷Ⅰ，第31 題節選）某研究人員用藥物W 進行了如下實驗：給甲組大鼠注射藥物W，乙組大鼠注射等量生理鹽水，飼養一段時間后，測定兩組大鼠的相關生理指標。實驗結果表明：乙組大鼠無顯著變化；與乙組大鼠相比，甲組大鼠的血糖濃度升高，尿中葡萄糖含量增加，進食量增加，體重下降。回答下列問題：

（3）實驗中測量到甲組大鼠體重下降，推測體重下降的原因是______________________________。

（4）若上述推測都成立，那么該實驗的研究意義是______________（答出1 點即可）。

【分析】本題通過探究實驗，考查血糖平衡調節的作用。如果學生沒有理解血糖平衡調節的內涵，做題時就可能表述錯誤。對此，在復習課中教師可通過以下教學活動，引導學生理解血糖平衡調節的內涵。情境一：根據國際糖尿病聯盟的報告顯示，2019 年全球約有4.63 億年齡范圍在20～79 歲的成年人患糖尿病，而且糖尿病患者人數還在逐年攀升。問題①：正常人血糖范圍是多少？問題②：血糖的來源和去路有哪些？問題③：參與血糖平衡調節的激素有哪些，各自的作用是什么？活動①：請畫出正常人飯后血糖變化的曲線圖，并描述各段曲線變化的原因。活動②：請構建出血糖平衡調節的模型。情境二：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病發病機理示意圖（教師尋找后為學生展示）。問題④：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病的發病機理是什么，緩解措施有哪些？情境三：糖尿病人一般會出現多飲、多食、多尿，但體重減輕等癥狀。問題⑤：患者出現上述癥狀的原因是什么？問題⑥：研究血糖平衡調節有何意義？通過以上情境和設問活動，學生從血糖的來源與去路、參與血糖平衡調節的激素、血糖平衡調節過程、血糖平衡失調引發的疾病及其緩解措施等多個方面理解血糖平衡調節的內涵，使其在遇到相關試題時可以從容作答。

1.2 在情境中構建概念間的邏輯關系，形成完整知識體系

在生物學知識體系中，生物學概念不是孤立存在的，而是相互聯系的一個整體。部分高考試題不僅考查單個生物學概念，還會考查概念間的聯系。對此，筆者嘗試通過在復習課中設置合適的情境，引導學生在分析與綜合的過程中構建概念間的邏輯關系，逐步形成完整知識體系，進一步培養學生思維的全面性。

例如，在“遺傳信息的傳遞和表達”專題復習中，學生經過一輪復習已經掌握遺傳物質、中心法則、基因控制性狀的方式等概念，但不能準確梳理出概念之間的邏輯關系。因此，筆者設置了以下教學活動，引導學生逐步構建出概念之間的邏輯關系：教師播放新冠病毒入侵人體細胞后進行增殖和表達的視頻，并說明新冠病毒引發疫情以來，各國科學家對其基因組展開了緊張的測序工作及對病毒基因序列進行分析，解析病毒表達的各種結構蛋白和非結構蛋白，為致病機理的研究和疫情的防控提供重要的科學依據。問題①：我們接觸過哪些與生物遺傳相關的物質或結構？問題②：新冠病毒的遺傳物質是什么，它的遺傳信息指的是什么？問題③：在新冠病毒的增殖過程中，其遺傳信息是如何進行表達和傳遞的？問題④：對于自然界的生物來講，遺傳信息還有哪些傳遞和表達的途徑？問題⑤：遺傳信息如何控制生物體的性狀？活動①：請用概念圖表達出相關概念的關系。

在復習該專題過程中，筆者以新冠病毒這一情境為載體，輔以一系列有邏輯關系的問題，引導學生將遺傳物質、中心法則、基因控制生物性狀的方式等內容緊密聯系在一起，并逐步構建出以遺傳信息為核心的概念圖（如圖1），幫助學生進一步理解各個概念之間的邏輯關系。

圖1 “遺傳信息的傳遞和表達”的概念圖

在情境中融入問題，能激發學生的探究欲望，調動學生思維的主動性，引導學生在解決問題的過程中理解概念內涵，構建概念間的聯系，完善思維體系，促成智慧的升華。

2.通過圖文轉化，培養思維的靈動性

準確獲取題干信息是正確答題的前提。當題干信息較多且情境復雜時，大部分學生常因不能準確地分析題干信息，導致解題時思維混亂，答題時表述不清。對此，教師可引導學生在審題時先找出題干的關鍵詞，再運用圖文轉換的方法，將題干中的文字信息轉化為熟悉的曲線圖、概念圖、遺傳圖解等。在此過程中學生運用分析、綜合、比較、抽象與概括等思維形式，構建已有知識與試題問題之間的橋梁，不僅能快速、準確地獲取題干信息，還能培養思維的靈動性。

【例2】（2015 年，全國卷Ⅱ，第32 題）等位基因A 和a 可能位于X 染色體上，也可能位于常染色體上。假定某女孩的基因型是XAXA或AA，其祖父的基因型是XAY 或Aa，祖母的基因型是XAXa或Aa，外祖父的基因型是XAY 或Aa，外祖母的基因型是XAXa或Aa。不考慮基因突變和染色體變異，請回答下列問題：

（1）如果這對等位基因位于常染色體上，能否確定該女孩的2 個顯性基因A 來自于祖輩4 人中的具體哪兩個人?為什么?

（2）如果這對等位基因位于X 染色體上，那么可判斷該女孩兩個XA中的一個必然來自于________________（填“祖父”或“祖母”），判斷依據是_________________；此外，_______________（填“能”或“不能”）確定另一個XA 來自于外祖父還是外祖母。

【分析】本題通過一對等位基因在家族中的遺傳方式考查分離定律與伴性遺傳相關知識，兩小題之間是并列關系，共同特點是要求學生運用假說-演繹的研究方法解決情境中的實際問題。本題信息比較復雜，且需要學生用較長文字闡述原因和判斷依據，難度較大。對此，筆者引導學生將題干信息轉化為遺傳圖解（如圖2）。

圖2 例2 題干信息轉化的遺傳圖解

考生對題干中的情境進行分析，繪制出遺傳圖解，呈現出完整的思維過程，可有效地厘清題干信息，為進行長句論述打下基礎。教師在教學過程中充分利用講評課，精選例題，引領學生進行題干信息轉化，可有效地構建解題思路框架，幫助學生養成良好的解題思維習慣。

3.通過論證，培養思維的嚴謹性

長句論述題的解答常需要學生運用科學概念進行邏輯推理，對客觀事物的本質、客觀事物間的規律及相互關系做出判斷和解釋。如果學生不能進行嚴密的推理，答題時就可能表述不清。對此，筆者引導學生用論證的方式進行推理，培養思維的嚴謹性。論證包括主張、證據、理由等多個要素。其中主張是論證過程中形成的結論；證據是可支持主張的事實;理由則是說明證據如何得出主張的推論規則，用以判斷證據是否能合理地解釋主張。

【例3】（2020 年，全國卷Ⅱ，第30 題節選）為了

研究細胞器的功能，某同學將正常葉片置于適量的溶液B 中，用組織搗碎機破碎細胞，再用差速離心法分離細胞器。回答下列問題：

（2）離心沉淀出細胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有__________________。

（3）將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，_______________（填“有”或“沒有”）氧氣釋放，原因是__________________________________。

【分析】本題通過分離細胞器這一情境，考查細胞結構與功能、細胞代謝的相關知識。解答第（2）小題時教師引導學生先找出證據和主張，再運用逆推法找出中間銜接點。（證據：差速離心法分離細胞器、上清液、適宜條件。主張：葡萄糖徹底氧化分解。理由：葡萄糖徹底氧化分解的場所在細胞質基質和線粒體，去核上清液中有該成分，在適宜條件下該反應可以發生。）解答第（3）小題時，同樣先找出證據并提出主張，再運用正推法找出中間銜接點。（證據：葉綠體懸浮液在適宜溶液中照光后有氧氣釋放、葉綠體外表皮雙層膜破裂、照光、適宜溶液。主張：假設有氧氣的釋放。理由：葉綠體懸浮液在適宜環境中照光后有氧氣釋放，說明懸浮液中水分解釋放氧氣的過程可以正常進行，該反應的場所在類囊體薄膜上，葉綠體外表皮雙層膜破裂對該反應無影響，故在適宜條件下葉綠體外表皮雙層膜破裂也會有氧氣產生，說明提出的主張正確。）

長句論述題的解答過程實際上就是簡單的論證過程，需要學生先找出證據和主張，再運用正推或逆推法逐步找出證據與主張之間的銜接點并進行層層推理，最后用正確的生物學術語構建證據與主張之間的橋梁，準確作答。運用論證的方式進行推理，能培養學生的證據意識、獲取和評價證據的能力，展現出學生完整的思維過程，能有效地提高學生思維的嚴謹性。

綜上所述，學生在情境中理解概念的內涵并構建知識框架，可為正確答題奠定基礎；解題過程中，學生運用圖文轉化的方法，可有效地獲取題干信息，再運用論證的方法進行層層推理，最后運用準確的生物學術語作答。運用以上策略，學生能有效地突破長句論述題，科學思維能力也可得到進一步的提升。