生物学教学中学生归纳推理能力的培养策略*

□邰玉韦 黄翠香

（常州市北郊初级中学，江苏常州 213002；江苏凤凰科学技术出版社，江苏南京 210009）

《辞海》中的“归纳”指从个别或特殊的经验事实出发推出一般性原理、原则的推理形式、思维进程和思维方法。同由一般性知识的前提出发得出个别性或特殊性知识的结论的推理形式、思维进程和思维方法的“演绎”相对。一般说来，两者之间的区别是：归纳是由特殊推到一般，演绎是由一般推到特殊。而“归纳法”指从个别的或特殊的经验事实出发而概括得出一般性原理、原则的思维方法。主要包括观察、实验、比较、分析、综合等方法以及科学归纳法、简单枚举归纳法等，有时也称归纳推理[1]589。那么，如何在生物学教学中培养学生的归纳推理能力呢？下面结合教学案例，通过运用“科学观察归纳法”、“模型建构归纳法”、“实验探究归纳法”和“比较分析归纳法”等策略来培养学生的归纳推理能力。

一、科学观察归纳法

“科学观察归纳法”指由观察或实验分析某类中一些事物所以有（或没有）某种属性的原因，然后推出该类的所有事物都有（或没有）该属性的归纳推理。科学观察归纳通过观察、实验、应用判明现象因果联系的方法，可以获得关于所考察对象的某种因果联系的知识。以这种知识为根据，有可能作出较确实可靠的结论[1]919。

很多重要生物学概念的形成来自对生活或事实的科学观察。义务教育阶段的生物学课程安排了多种观察活动，如初中生物学（苏教版）的教材中一共有33个观察活动，因此，在教学过程中，教师要根据教学内容的不同，指导学生进行观察实践活动，收集多个观察数据或事实，进而归纳形成概念。

案例1：在“探究鸟类适应空中飞行的特征”教学设计中，重点指导学生从家鸽的体型、羽毛、骨骼、呼吸系统、循环系统、消化系统等归纳总结鸟类适应空中飞行的特征。教学过程如下。导入：比比看什么样的飞机飞得远？（课前以小组为单位设计纸飞机。）活动一：归纳飞行需要解决的问题。学生从纸飞机比赛小游戏体验中发现，“减轻体重、减少阻力、增加动力”是飞行需要解决的问题。活动二：通过观察归纳家鸽适于空中飞行的特征。1.出示图片、实物、模型等有关材料，请小组认真观察家鸽的外形、家鸽的骨骼、家鸽的胸肌、家鸽的呼吸系统等，讨论总结出家鸽适于空中飞行的特征，并将观察结果及时记录在任务单上，请各小组代表交流展示，其他小组进行补充与评价。归纳结果如表1。

表1

活动三：家鸽特征和飞行需要解决的问题之间的联系。在教师的引导下，学生一起归纳。①减少阻力：身体呈流线型；②减轻重量：骨骼轻薄，口内无牙，直肠短，不储存粪便，无膀胱；③增加动力：食量大，胸肌发达，心脏四腔，循环系统完善，两翼宽大，用肺呼吸，气囊辅助。活动四：归纳鸟类的特征。图片展示鸵鸟和企鹅，鸟类都能飞吗？图片展示蝴蝶和蝙蝠，能飞的都是鸟类吗？什么是鸟类？再归纳：①身体呈流线型，并被覆羽毛；②前肢变成翼；③骨骼很薄，有的中空，有的愈合；④胸肌发达；⑤用肺呼吸，以气囊辅助呼吸。

通过案例分析，科学观察培养学生归纳推理能力的有效策略为：①科学观察需要明确观察目标，在观察活动中，目标越明确，观察就会越集中，感知越深刻，思维就越活跃。②科学观察需要在观察方法上给予恰当的、正确的引导。针对不同的观察任务需选用不同的观察方法，如：比较观察法、测量数据法等。③科学观察需要指导学生全面及时做好观察记录，及时用科学的文字、符号把观察到的现象生动、准确地表达出来，才能准确把握其实质。④科学观察需要对学生观察的结果进行科学评价。在评价过程中，往往会发现一些意想不到的、精彩的学习研究方法与成果。

二、模型建构归纳法

模型建构归纳法是生物学教学过程中经常使用的一种思维方法。多数抽象的生物学概念，可以为其找到具体的模型，通过对具体模型的学习和认识来帮助学生掌握抽象概念的性质及特点，促使学生主动建构和理解，进而归纳得出所学的概念，也可以帮助学生理解概念所体现的思维方式和方法。

案例2：“生态系统的自我调节”（苏科版七下）中的一个重要概念是：生态系统具有自我调节恢复稳定状态的能力。仅仅让学生通过教材中的资料分析，得出此结论是很困难的。教学重点是理解生态系统的自动调节能力是有限的，教学难点是尝试用坐标、曲线表示并归纳分析几种生态因素之间的关系。因此教学设计要适当地进行目标分层，通过模型建构归纳法，循序渐进地突破教学难点。教学过程，引入视频：定格于一幅组合画面：中间一幅是草原中一个捕食的镜头。想一想：问题1：在草原生态系统中生活着哪些生物？问题2：草、鼠、鹰之间是什么关系？请你用学过的方法表示。请一位同学摆一摆或画一画食物链。追问：你认为草原上的草会不会因为鼠的存在而被吃光？鼠会不会因为鹰的捕食而消失？试一试：问题探究，并以表格形式引导学生。随着时间变化，草、鼠、鹰之间的数量变化是怎样的？草的数量开始持续增加，随着草的增加，鼠的数量随后会有什么变化？追问1：伴随着鼠的数量持续增多，随后，对草又产生了什么影响？追问2：鼠能无限增加吗？鼠的数量增加受到哪些因素的影响？我们来分析鼠与鹰的数量变化关系，随着鼠的增加，鹰的数量会发生什么样的变化？最后在表2中呈现出“草、鼠、鹰”三者数量变化关系。

表2

摆一摆：小组合作活动，尝试用坐标曲线来表示草原生态系统中这3种生物之间的关系。给出曲线并提出活动要求：（1）认真读图（图1），了解纵、横坐标轴各表示什么？（2）在草原生态系统中草、鼠、鹰的数量相同吗？在坐标上如何表示？（3）根据表格的分析，请学生用磁铁在白板的坐标轴内摆一摆3种生物的数量变化曲线。追问：为什么？请分析一下这3条曲线的变化情况。如在上升、下降作辅助线，引导学生分段描述。草增加，鼠会不会立即增加？草开始减少，鼠会不会立即减少？鹰呢？设计意图：小组合作探究，模型建模，引领学生自主构建归纳出3条曲线、解释规律。理一理：通过表格和3条曲线，学生看出这3种生物在数量上的变化规律。虽然这3种生物在数量上呈现上下波动，但生物总的数量还是能够保持在一定的范围内相对稳定。追问：这种平衡和稳定的能力，是来源于生态系统内部的调节，还是通过外界力量帮它完成的？水到渠成形成了重要概念：生态系统具有一定的自我调节。

模型归纳法强调具有一定思维含量的重要概念的形成，教师在教学中，要善于发现和挖掘教材中合理的资源，帮助学生自主总结和归纳。在上述案例重要概念“生态系统具有一定的自我调节”归纳形成过程中，用到了表格模型、曲线模型、磁铁模型等，对目标进行了层层分解，不同的目标采取了不同的建模方式和归纳方式，目标之间建立了思维逻辑联系，最后，以次类推，其他生态系统的其他生物之间也是遵循这样的规律，实现从特殊到一般的归纳。

图1

三、实验探究归纳法

实验探究归纳法是在实验基础上，对实验数据认真加以分析，通过实验事实归纳出生物学规律或内在必然联系的认识方法。即由实验分析某类中一些事物所以有（或没有）某种属性的原因，然后推出该类的所有事物都有（或没有）该属性的归纳推理。实验探究归纳法在重要概念形成中起非常重要的作用。学生的实验探究活动源于科学探究的一般过程，包括提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、收集数据、得出结论、交流表达等活动。

案例3：“能量的释放和利用”教学设计中，通过系列探究实验归纳出“植物的呼吸作用”这一重要概念。教学过程如下。导入：玩游戏——萝卜蹲，交流体会。如呼吸加快了（产生的气体变多了）、流汗（产生热量）、面红耳赤（血液循环加快、产生热量等）、气喘吁吁（呼吸加快）、觉得热（产生热量）、跳不动了（能量不足）。环节1：提出问题。同时引出三个探究问题并作出假设：萝卜的呼吸会消耗氧气吗？萝卜的呼吸会产生二氧化碳吗？萝卜的呼吸过程中，会释放热量吗？环节2：制定计划。教师首先出示两等份的新鲜萝卜和煮熟萝卜实验材料，明确形成对照实验。然后，逐步出示实验器材图片，让学生说出其用处。如透明的饮料瓶（盛装萝卜块）；标签（编号1号、2号，方便观察与表达）；温度计（测量温度）；小瓶子（里面盛装了10mL澄清石灰水，用来检验二氧化碳）；注射器（可以抽取定量气体）；铁丝穿好的蜡烛（观察蜡烛燃烧的现象）；隔热保温棉(粘贴在瓶子上可起到一定的保温作用)；火柴(点燃蜡烛)。各小组讨论需要选择的器材，然后各组长从讲台上取走与本组对应的器材，搭建实验装置、讨论检验方法并预估实验结果。环节3：交流计划。每个小组派一位同学上台展示搭建的实验装置并简要说明，相同探究主题的所有小组共同展示，其他同学提出质疑或给出合理的建议。环节4：实施计划。教师呈现24小时前准备好的实验装置，请各组派一位同学来挑选相应的装置，回到你的小组内进行实验结果的检测（友情提醒：检测氧气，快速高效；检测二氧化碳，定量处理，抽取40mL的气体缓慢注入澄清石灰水中，效果最佳）。环节5：展示结果并交流表达。氧气组描述实验现象；二氧化碳组展示澄清石灰水的变化；能量组说出了自己的困惑。教师展示温度传感器，并改用热水瓶、大量小麦种子来做实验，屏幕直接展示温度变化的数据，解决能量组的困惑。环节6：拓展归纳。出示根、茎、叶、花、果实、种子等图片，鼓励学生用不同实验材料进行课外探究实践。师生总结，磁铁卡片建构概念：呼吸作用就是植物分解有机物，消耗氧气，产生二氧化碳、释放能量的过程。

对于不同的生物学重要概念的建构，科学探究的流程不拘泥一种，可以根据教学目标的设定，丰富活动设计的形式和内容，多角度开展活动归纳形成重要概念，发展学生的思维品质。本案例实验归纳活动中，学生分组同时探究三个角度的问题，搭建三套实验装置，每个小组都得到了充分的展示，探究小组之间形成了一定的差异，相同主题的小组之间可以相互比较和学习，其他小组可以观摩、质疑或提出修改建议。效果非常好。不同探究主题之间思维碰撞，形成多元化的意义沟通，生成连连不断，归纳建构效率高，学习程度加深、学习成果增多。

四、比较分析归纳法

比较分析归纳法是一种常用的教学方式，其在提高知识结构的条理化、系统化方面有重要作用。在生物学概念学习中，经常用的列表比较分析，利于学生梳理相关概念之间的逻辑关系。比较分析归纳法的运用可以改变学习方式，让学生参与到教学中，使其成为教学主体，不仅可提高教学质量，而且还可激发学生的学习兴趣，发展学生的理性思维能力和批判性思维能力。

案例4：植物的主要类群包括藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物，可以将五类植物的各项特征进行比较分析和归纳。

在运用比较分析归纳法实施教学时，首先，选定比较对象时要遵循“相近”原则。两个或多个对象之间有共同或者近似的方面，因为这些方面往往会对学生的知识掌握产生影响和干扰。其次，要确定关键的比较指标。如形态结构、生活环境和繁殖方式。最后，要确定比较恰当的归纳比较方式，如表格比较或图式比较等。