培养科学论证能力存在的疏忽及对策

湖南

2003年版《普通高中生物课程标准（实验）》把理性思维（批判性思维）能力的培养列为生物学科的重要目标，高考命题也早已把理性思维能力作为考查方向。然而，多数教师对培养学生理性思维能力的意识不强，存在疏忽，特别是在培养科学论证能力方面着力不够。

1.科学论证是理性思维的核心

理性思维是中学生物学科核心素养的重要组成部分，是理由充分、逻辑严密的反思判断，其核心是科学论证。科学论证的模式如下（图1）：

图1 科学认证的模式图

2.教学中的主要疏忽点

2.1 对基本概念把握不准确，判断易受干扰

【例1】（2015年·全国卷Ⅰ·第30题节选）剪断实验兔的迷走神经后刺激其靠近心脏的一端，迷走神经末梢释放乙酰胆碱，使心脏活动减弱减慢、血压降低。在此过程中，心脏活动的调节属于__________调节。乙酰胆碱属于_____(填“酶”“神经递质”或“激素”)。

答案“神经”与“神经递质”，竟被许多老师“修正”为“体液、激素”或“体液、神经递质”，并发布于许多教学资源网站。修正的理由有迷走神经被剪断，不考虑神经调节、剪断迷走神经后刺激其靠近心脏的一端，反射弧已经被切断，心脏活动的调节属于体液调节。

激素和二氧化碳等信号分子通过体液的传送调节生命活动叫作体液调节。体液调节可以看作是神经调节的组成部分：（1）血浆中二氧化碳浓度的增加，是引起神经调节的刺激；（2）激素的分泌也受神经调节，是神经调节的终端或延续。体液调节中化学信号通过体液传送与神经递质在突触间隙(亦属体液)的传递是有差异的，神经递质与激素的作用方式也是有差异的。此题中刺激神经纤维导致乙酰胆碱的释放及引起效应，是通过神经调节途径实现的。

2.2 对证据与判断之间关联性的分析不充分

主要表现为在（实验）资料分析型内容的教学过程中讨论分析不充分，忽视对实验结果与实验结论之间关联性的探讨，甚至只是把实验结果与实验结论当作知识来教授 ，学生不能真正感悟到实验结果对实验结论的支持，理性思维能力得不到训练。例如，由于化学课程中活化能的教学滞后于生物学课程中酶的教学，许多教师对H2O2在不同条件下的分解实验只是针对反应速率的差异进行简单的讨论分析。以下是从注重理性思维的角度论证酶的高效性与酶的作用原理的实验分析（见表1），值得参考。

表1 H2O2在不同条件下的分解实验的分析

2.3 数据处理与分析的方法不当，得出的结论不严谨

某教辅书对“（2016年·天津卷·第2题）在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用与白光相同光照强度的红光照射，ATP数量不会下降”的解释为“由于叶绿素对红光的吸收率高，改用与白光光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体产生的ATP和[H]增多”。如果白光的强度达到光饱和点，虽然改用与白光光照强度相同的红光照射相当于光照增强，但光反应强度却保持稳定。由于编者分析处理数据时忽略了临界点（光饱和点）附近量变与质变的关系，故所做论证是片面的。

2.4 对习题评析方法不当

主要表现是教师对习题评析验证多、推导少，疏于捕捉思维的目标指向与参照物，容易忽视思维的过程性、逻辑性，不利于更好地发展学生的理性思维。

【例2】（2012年·安徽卷·第29题节选）为探究酵母菌无氧呼吸的场所，将酵母菌的细胞质基质、线粒体与酵母菌分别加入A、B、C试管中，再加入葡萄糖，在无氧条件下进行实验，根据试管___________的实验结果可以判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。

验证型评析：以无氧呼吸的场所是细胞质基质这一知识做先入为主的判断，即如果A试管与C试管的结果相同(B试管与C试管的结果不相同)，无氧呼吸的场所是细胞质基质。

推导型评析：以有氧呼吸的场所作为参照物，遵循实验设计分析的逻辑与模式，做出主要的几种假设和推测，即①如果酵母菌的无氧呼吸只在细胞质基质中进行，A试管和C试管的结果相同，B试管和C试管的结果不同；②如果酵母菌的无氧呼吸只在线粒体中进行，B试管和C试管的结果相同，A试管和C试管的结果不同；③如果酵母菌的无氧呼吸同时需要细胞质基质和线粒体A、B试管和C试管结果均不同。

验证型评析能使学生较快“知其然”，但不一定能使学生“知其所以然”。推导型评析则能达到使学生“知其然，更知其所以然”的效果。

3.培养科学论证的教学策略

3.1 准确传授知识并培养学科观点

知识是理性思维的依据与载体，知识的传授、识读与链接的训练，是培养理性思维能力所需要的。学生分析讨论某些生物学现象或解析情境试题时，会进行知识链接，但很少会联想到重要的生物学观点，然而生物学观点是分析生物学现象和解析某些高考试题的立足点，故要注意生物学观点的形成与运用。教师应教会学生深刻理解某些生物学知识的含义及相互联系，使之形成生物学观点并培养学生解释生物学现象的能力。

教师在教授新课时可与学生一道对某些核心知识进行比较、归纳、提炼，把知识内化为生物学观点；在习题讲评时引导学生对习题中呈现的新现象，运用已学核心知识进行讨论分析，通过批判性思维进行理性地判断、预测，从而使新知识形成新观点，同时发展理性思维能力。例如可通过编制试题或设置情境让学生依据细胞生命活动的有序性和类比细胞间的信息传递，对细胞内转运物质的囊泡与细胞膜或细胞器的膜之间可能存在相互识别的机制、对线粒体外膜上可能存在丙酮酸脱氢酶（呼吸酶）的受体做出猜测或判断。

3.2 增强培养理性思维能力的意识

培养理性思维能力的关键是探究问题的有效性，通过设置有效探究问题，引导学生进行科学、严谨的（实验）资料分析。注意设置有效探究问题对重要实验现象或实验结果的质疑与关注、引领学生明确思维的目标指向，从而激活思维，拓展思维空间和突破思维的难点、盲点。实施实验分析的教学前，教师应该遵循科学性原则先进行严谨、全面的实验分析，找出实验分析的关键点、盲点及拓展方向；然后依据恰当的教学策略与正确的教育教学理念进行教学设计，从细节着手，巧设疑问、激活思维；最后引导学生质疑、猜测、分析、判断。例如有的教师在教授孟德尔对自由组合现象的解释时，通过还原孟德尔的思维过程，挖掘出培养理性思维的教学内容（见表2），表现出较强的培养理性思维能力的意识。

3.3 采用恰当的例题讲评方式，强化探究分析的程序与模式构建

验证型评析与推导型评析的思维深度与广度是有差异的，虽然在培养理性思维能力方面的效果各有优劣，但鉴于教学实际和培养理性思维的目的，评析探究分析型试题应该依据科学论证的模式适当加重推导型评析的分量。

【例3】（2011年·安徽卷·第29题改编）选取长势一致的小麦幼苗若干，随机平均分为A、B两组，B组施用适量氮肥，其他培养条件相同且适宜。在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于9:30-10:30从每组选取相同数量的旗叶，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果（均值）如下表3：

从影响光合作用的内在因素进行分析，施氮肥提高了CO2吸收量的原因可能是_____________。

【解析】CO2的利用由暗反应来完成，需要酶的催化和光反应供[H]、供能（ATP），通过这一知识链接，先把思维的目标指向施用氮肥是单独影响光反应或单独影响暗反应，还是同时影响光反应和暗反应。然后，从实验结果中寻找支持或否定各种影响的证据，A组叶绿素含量比B组的高，不支持该实验施用氮肥影响光反应，即施氮肥影响了暗反应。

【答案】与参与暗反应相关的酶的合成增加或酶活性增强有关

依据探究实验的程序和科学论证的逻辑对习题做推导型解析或讲评，这样做看似浪费时间，却可以使学生把陌生的试题情境置于熟悉的探究程序与科学论证模式中，不仅有益于培养学生的理性思维能力，而且以熟悉的程序与模式作为思维的参照物，容易捕捉到思维的目标指向，对提高学生高考应试能力是有益的。

教材“技能训练”“拓展探究习题”及“旁栏”等栏目有很多理性思维的内容，很多高考试题有这些教学内容的影子。