在生物学教学中培养学生探究因果联系的逻辑能力

张志强

摘 要：教学的重要任务之一是培养学生的逻辑思维能力，探求因果联系的逻辑能力是逻辑思维能力的一个重要方面。本文介绍了探求因果联系的五种方法，并从中学生物教学出发分别加以举例说明。

关键词：逻辑思维能力 因果联系

教学不仅是传播知识的过程，也是培养学生能力的过程。学生的能力是一个完整的体系，在这个体系中，逻辑思维能力处于核心位置，而探究因果联系的逻辑能力则是基本的逻辑思维能力之一。

学生在学习和生活中，经常会遇到一些与生物学有关的问题，如：秋末冬初街道两旁的响杨开始落叶，可是高压水银灯下叶子却迟迟不落。这是为什么呢？又如：在乍暖还寒的初春，有的人经常感冒而有的人却很少感冒，这又是什么原因呢？这些问题都会激起学生的探究欲，想去探寻现象下的深层原因。生物教师在教学的过程中，可以恰当地利用这些问题来培养学生探究因果联系的逻辑能力。

探求现象间因果联系的逻辑方法主要有五大类：求同法，求异法，求同求异并用法，共变法，剩余法。

1 求同法

求同法的原理：当我们发现某一现象出现在几种不同的场合，而在这些场合中，只有一个条件是相同的（其他条件均不相同）。这样，我们就可以推断，这个唯一的相同条件就是那个共同现象出现的原因。求同法可用图式表示为：

推论：A与a之间有因果联系。

求同法的特点是“异中求同”，运用此法时应当注意以下问题：第一，考察的场合尽量多些；第二，分析各种场合中的相同因素是否只有一个；第三，求同法只是探求因果联系的一种初步方法，在使用中最好配合其他方法以提高可靠性程度。

以发现甲状腺肿大的原因为例来说明求同法的运用：十九世纪，人们还不知道为什么有些人的甲状腺会肿大，后来人们对甲状腺肿大盛行的地区进行调查研究发现，这些地区的人口、气候、风俗等状况各不相同，但有一个情况却是相同的，即土壤和水流中缺碘，居民的食物和饮水也缺碘，由此作出结论：缺碘是引起甲状腺肿大的原因。

2 求异法

求异法的原理：如果某一现象在一种场合下出现，而另一场合下不出现，在这两种场合里，其他条件都相同，只有一个条件不同（即在某现象出现的场合里有这个条件，而在某现象不出现的场合里则没有这个条件），那么，这唯一不同的条件，就是这一现象产生的原因。求异法可用图式表示为：

运用求异法应注意的问题：第一，两个场合有无其他差异情况；第二，两个场合中唯一不同的情况是被研究现象的整个原因还是部分原因。

求异法在科学研究中，特别是科学试验中，是一种被广泛运用的方法。下面举例说明：大气污染不仅严重影响人们的身体健康，也影响农作物的产量和树木的成长，如使白杨树提早落叶等等。荷兰的研究人员曾在环境曝露室中的两间实验室里做过下面一个实验：将被污染的空气注入一间实验室里，而在另一间的入气孔上装上活性碳过滤器等清除污染物的装置，使注入的空气变为洁净的空气。两间实验室中的土壤、水分、湿度、日照时间等与植物生长有关的其他条件完全相同。在两间实验室里，分别栽上同样的白杨十五株。四个月之后，在空气洁净的实验室里，十五株白扬新长出的茎平均高二米九五，而在污染室中，新茎的平均高度只有二米零九；叶数前者平均为七十一片，后者仅为二十六片。而且，前者在九月上旬叶子还在继续生长，而后者在八月初即开始落叶。这清楚表明：白杨树提早落叶的原因是大气污染。

3 求同求异并用法

求同求异并用法是这样一种方法：考察两组事例，一组是由被研究现象出现的若干场合组成的，称之为正事例组；一组是由被研究现象不出现的若干场合组成的，称之为负事例组。如果在正事例组的各场合中只有一個共同的情况并且这一共同情况在负事例组的各场合中都不出现，那么，这个情况就是被研究现象的原因。求同求异并用法可用图式表示为：

求同求异并用法的特点是“既求同又求异”，运用求同求异并用法应注意的问题：第一，正反场合的事例越多越好；第二，正反场合的“其他情况”相似。

达尔文在研究动物形态与环境之间的关系时，曾借助此法。他观察到，不同类的动物如果生活在相同的环境里，常常呈现相同的形态。如：鲨鱼属于鱼类，鱼龙属于爬行类，海豚属于哺乳类，它们原种类完全不同，但由于长期生活在相同的环境里，形态很相似，都有胸鳍、背鳍、尾鳍。反之，同类动物如果生活在不同的环境里，就有不同的形态。如狼、蝙蝠和鲸，都是哺乳类，由于生活条件不同，形态就很不相同，狼适于奔跑、蝙蝠适于飞翔，鲸适于游水。达尔文由此得出结论：动物形态构造与其生活条件和环境之间存在着因果关系。

4 共变法

共变法是指：在其他条件不变的情况下，如果一个现象发生变化，另一个现象就随之发生变化，那么，前一现象就是后一现象的原因或部分原因。比如，气温上升了，放置在器皿中的水银体积就膨胀了；气温下降了，水银体积就缩小了。根据气温与水银体积的共变关系，我们就可推断说，气温的升降是水银体积膨胀或收缩的原因。共变法可用可用图式表示为：

共变法的特点是“求相应之变”，运用共变法应注意：第一，不是有了共变现象的都有因果联系；第二，两个现象之间的共变有一定限度，超过限度就会失掉原先的共变关系。

下例是共变法的应用：在研究温度对酶的活性影响的实验中，其他因素都相同，当温度变化时，反应速度也随之发生变化，在一定范围内，温度越高，酶的催化效果越好，由此可知温度的高低可以造成酶的催化效果不同。

5 剩余法

剩余法指的是：如果某一复合现象是由另一复合原因所引起的，那么，把其中确认有因果联系的部分剔除，则剩下的部分也有因果联系。剩余法的逻辑形式如下：

已知：复合现象F（A、B、C）是被研究现象K（a、b、c）的原因

其中：B是b的原因；C是c的原因

推论：A是a的原因（或部分原因）

剩余法的特点是“从余果求余因”，运用剩余法应注意：第一，必须确知被研究的某复合现象是由某复合原因引起的，并且确知其中部分现象是对应的部分原因引起的，而已知的部分原因与剩余部分的现象无因果联系，否则，结论就不可靠；第二，剩余现象与剩余原因是单一的，还是复合的，如果是复合的，还必须进一步探索，不能轻率地得出结论。

下例可说明剩余法的运用：银边天竺葵的绿叶在光下制造淀粉推断光合作用条件的实验，结果是：①叶片的绿色见光部分变成了蓝色；②叶片的绿色遮光部分乃是白色；③叶片的白色见光部分也是白色。光合作用的的条件是一个复合现象，其结果也是一个复合现象。从上述实验结果①②可得出光是光合作用的条件，是否还有其他条件呢？运用剩余法分析③， 不含叶绿体的部分见光也不能产生淀粉，所以叶绿体也是光合作用的必要条件。

以上的方法和实例说明，探究因果联系的5种逻辑方法，对提高学生的整体思维能力有重要意义。自觉地掌握和运用这些逻辑方法， 对于提高学生的探究能力、设计能力、分析能力和创新能力都是十分有益的。在生物学新课改中，特别注重对学生能力的培养，所以，在日常教学中，应当倡导和加强对学生这方面的教育。