逆向思维在“尿液的形成和排出”教学中的应用

程文静

全面提高学生的生物科学素养是新一轮课程改革的核心任务。学生科学素养的提升理应成为教师实施教学目标的首要任务。掌握一定的科学方法是提高学生科学素养的一部分，逆向思维就是一种重要的科学方法。“尿液的形成和排出”是七年级生物中的核心内容，也是全书的重点和难点。笔者利用”逆向思维“的方法不仅突出了该内容的核心地位，且有效地突破了学习的难点。

1 挖掘生活奠定猜想的基础

学生生活在感性材料堆积的自然环境中，而一切生命活动在正常情况下，呈现出来的是“本来如此”的简单结果，表现出的是生命活动的不相关性。这种自然的简单，对思维单一的中学生来说会产生一种由衷的亲近感。而初中生物所描述的恰是以细胞为生命基本单位的宏观现象和宏观过程。在生活和文本之间，教师的智慧就是利用这种亲近感走进学生内心，通过巧妙地展现异常的生命现象（在病人尿检结果中出现血细胞），给学生一种瞠目的震惊，形成认识上的冲撞，突破学生思维的瓶颈，假设和猜想就会在学生大脑中自然而然地萌生，遵循逆向思维的道路走进探究过程。

2 探究尿液形成过程包括四个环节

第一环节——搜集大量素材产生理性的与之相关的科学问题，即在大量现象、观察过程和结果的基础上产生疑问。在“尿液的形成和排出”导入新课的环节，教师呈现病人的”血检”与“尿检”结果，引导学生思考：“尿液中为什么含有血液？尿液的形成与血液有什么关系？”

第二环节——寻求理论的支撑，形成初步猜想。为了回答第一环节提出的问题，教师要求学生发挥其主观能动性，充分运用相关的科学原理和知识，围绕问题多角度多层次寻求理论支持，形成初步猜想。在该环节，教师要善于使用教材和课后搜集的素材巧妙地设置问题情景，激发学生的问题意识，使他们发现并提出问题。教师在教学过程中也要考虑学生已有的认知水平和生活经验等因素来设置问题，使问题有梯度。在探究尿液的形成过程中，教师可分别从以下两个方面展开。① 从结果入手，展示尿液和血液的成分（表1）。

教师提出问题：

① 通过对比两种液体的成分你能获得哪些信息？

② 尿液中的这些成分和血液中其他成分相比有哪些共同特点？

学生初步猜想尿液和血液的关系——尿液是从血液变化过来；接着遵循逆向思维的思路，寻找物质成分发生变化的部位。

教师展示肾单位结构的图片，并提出问题：

① 肾小球的构成是什么？

② 毛细血管功能特点是什么？

③ 在肾单位中还有哪些地方也存在毛细血管？

通过分析肾单位的结构特点和功能学生猜想尿液形成的部位——肾小球和肾小管。“物质成分对比”和“器官结构特点和功能的适应”这两方面形成了有力的证据链，猜想已具雏形。在这个寻求理论支撑的过程充分挖掘了学生储备的知识，达到了学以致用的目的。

第三环节——确定假说内容，实践逆向过程。假说的内容是对已知现象的解释和预见，需在模拟实践中求证。实践是对理论的挑战，同时也为理论的提升和完善提供了机遇。在确认尿液形成部位的基础上，猜想尿液的形成过程是这一环节核心。

教师引导学生思考以下问题：

① 在血液流经肾小球时发生怎样的变化？在肾小囊腔中形成的液体的成分是什么？并说出猜想的理由。

② 当以上液体流经肾小管时又发生怎样的变化，最终形成了尿液？

激烈的认识冲突使外部知识与内部创造的不平衡达到暂时的平衡。该过程的延续要求学生要有较完善的认知结构，完善的认知结构是解决冲突的保障。正如心理学家加涅认为，学生对探究的问题要有较广的背景知识，才有可能发现并提出问题，也才有可能对大量信息进行选择、整合和编码，从而进行有效的思考。这种挑战性的问题极大程度地拉动了学生的内驱力，使学生积极主动地获取并利用各个方面的知识来解决当前自己面临的问题，这个过程对学生的综合素养的提高起到了非常重要的作用。

第四环节——求证环节。大胆的猜想、激烈的争议，会激发学生强烈的求证欲望。求证的途径很多：阅读文本、观看视频、查阅医学科普……主动的求证过程不仅是主动修正和完善的的过程，更是一个开阔 视野的过程，也是一个生成新问题的过程。

“逆向思维”不仅是一种引导学生学习的方法，更是一种思想，引领学生去探究更广阔的生命科学领域！