培养理性思维能力 提升生物核心素养

勉海林

【摘 要】本文论述培养学生的理性思维能力和提升学生的生物核心素养的做法，认为只有具备一定的理性思维能力，才能养成科学的价值观，要从科学的角度出发，培养自我对世界的科学认知，并从联系日常生活类比与推理，尝试自制教具、模型与建模，借助自主实验求同与求异三个方面阐述高中生生物学科理性思维的培养的方法。

【关键词】生长激素 两重性 自由组合定律 基因突变 胡萝卜素

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）07B-0082-02

培养理性思维是高中教学任务的重点。高中理性思维的培养需要从类比推理、联想建模、自主实验三个方面进行，并且理性思维的养成有助于同学们建立生物知识框架，可以帮助同学们用客观的态度看待现实生活中的事物，有助于同学们养成科学、辩证的理念，学会从多个角度看待客观事物。

一、联系日常生活，类比与推理

（一）类比，触及本质。生物的类比学习对于同学们的记忆有很大帮助。类比就是一个比较学习的过程，是对“变量”和“定量”更为全面的探讨。不论是事物相同点还是不同点的比较都能够帮助同学们自主建立知识框架，形成理性的逻辑思维，也能够及时反映同学们不明白的问题，让教师及时得到反馈，及早做出应对。

例如，在进行人教版高中生物“生长激素的生理作用”这一节内容的学习过程中，我们发现 IAA（吲哚乙酸）GA（赤霉素）、脱落酸、乙烯等生长激素的生理作用具有两重性，也就是说这些生长激素既能够促进生长，又能抑制生长。因此笔者在这节课的教学过程中，鼓励同学们采用类比归纳的方法，总结知识点，完成知识表格的填充。在这个版块的学习中，大部分同学能够独立自主地进行“变量”和“定量”地对比，系统地对知识点进行整理。有一个同学创新性地采用了图表的形式，他以植物生长激素的浓度（c）为横坐标，生长高度（h）为纵坐标，并且还用不同颜色的笔表示了不同的生长激素，把植物的生长曲线绘制在同一个图表中，进行比较。之后，笔者对图表进行改进，并把这位同学的成果展示在课堂上。

进行类比归纳法可以让同学们对知识点有一个全面的了解，这样不仅可以加深同学们对课堂内容的理解和记忆，还可以帮助同学们理解事物的本质。教师可以辅助同学们进行类比归纳，可以帮助同学们巩固基础知识。

（二）推理，解决问题。辨证推理实际上是一个逆向思考的过程。逆向思维帮助同学们建立起理性思维的逻辑性和合理性，并且可以让同学们在反面推理的过程中，加深自己对生物知识的记忆。同学们只有建立起生物知识的框架，比较全面地了解生物各个方面的知识，才能做到游刃有余地解答问题。

例如，在人教版高中生物“ATP 的主要来源—— 细胞呼吸”这一节的教学过程中，“有氧呼吸”和“无氧呼吸”是其中的重难点，并且同学们需要掌握“有氧呼吸”的反应式 “C6H12O6+6O2  6CO2+6H2O+能量”，无氧呼吸的反应有三个步骤，第一个步骤与有氧呼吸相同，经过其余两个步骤葡萄糖最终能够分解转化成乳酸或酒精。笔者在教学过程中发现很多同学因为不理解无氧呼吸和有氧呼吸的转化关系，所以笔者建议同学们把反应式写出来，一步一步进行推理。在这个过程中，笔者要求同学们注意题目中的变量和定量。因为某一种元素的量是不变的，生物摄入的葡萄糖和 O2 中的 O 原子最终都会转化成 CO2 和 H2O，所以我们可以根据生成物的量推理出反应物的量。

推理的解题方法需要同學们养成理性思考、逆向考虑的习惯。同学们在进行逆向推理的时候，需要对题目进行分析，得到有效信息，然后根据有效信息和所学知识，对题目进行有理有据的联想和推理。通过逆向思考的推理模式，同学们能够很快地掌握题目要求，得出题目结果。

二、尝试自制教具，模型与建模

（一）观察，发现隐性规律。观察思考，发现隐形规律的过程实际上就是同学们进行信息处理，挖掘隐藏条件的过程。通常题目的题干会给同学们提供大量的信息，其中有的是同学们解题的直接条件，而其余很多信息是间接条件。教师也可以要求同学们自制学习表格，把有关知识归纳起来，方便随时查阅。

例如，在进行人教版高中生物“遗传因子的发现”这一章的教学过程中，第二节内容“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”是其中的重难点。除了通过导论的豌豆实验进行讲解，笔者还在课堂上穿插了一些题目，帮助同学们理解自由组合定律。以题目“豌豆子叶的颜色（Y）对绿色（y）为显性，圆粒种子（R）对皱粒种子（r）为显性，某人用黄色圆粒和绿色圆粒的豌豆进行杂交，发现后代中出现四种类型，圆粒∶皱粒∶黄色∶绿色=3∶1∶2∶2，问亲本的基因组成？”所求亲本的基因组成也就是求黄色圆粒和绿色圆粒的基因组成，根据已知条件我们可以初步推断亲本基因组成为“Y？R？×yyRR？”，然后根据题目信息“圆粒∶皱粒∶黄色∶绿色=3∶1∶2∶2”我们可以得出子代中，圆粒∶皱粒=3∶1，也就是说回归到基因的分离定律，亲本应该是杂合子相交“Rr×Rr”，并且黄色∶绿色=1∶1，可以确定绿色的亲本为“yy”，因此另一亲本应当为“Yy”。

通过对题目给出的数据或图表进行观察，同学们可以得到大量有用的信息。尤其是在遗传学问题中，读懂题目是很重要的一步，此外，同学们还需要熟练掌握基因的两大定律，善于根据题目信息动手绘制遗传图谱，并作理性、逻辑的分析。

（二）建构，形成认知体系。知识建构的过程是同学们熟悉思维走向的有效保障。进行自制教具的过程就是在锻炼同学们的动手能力过程。在知识建构的过程中，知识的正向迁移可以帮助同学们进行知识的再回顾。只有同学们自己在大脑中建立起系统的知识结构，才能熟练回答各种问题。

以人教版高中生物必修 2 的“基因突变及其他变异”这一章为例，这一版块的基因知识以孟德尔豌豆杂交实验的两个遗传定律作为基础，将性染色体和杂交知识混合起来，串联成了一个整体。笔者在教学过程中，发现同学们能够轻松掌握一组基因的遗传学规律，但是对两对相对性状的自由组合定律的学习却很吃力，需要同学们调动自己的知识储备，进行推理，挖掘题目的隐含信息。因此笔者要求同学们把所学知识制成表格方便在上课过程中进行查阅。这就意味着同学们在反复推理的过程中，需要自制教具，不断回顾前几节的内容。在进行重难点的讲解之前，笔者先将基因部分的内容进行了回顾，方便同学们进行思考和讨论。

知识的正向迁移对同学们生物认知体系的建立十分重要。同学们的知识建构过程就是不断进行复习的过程。自制教具，自制表格，不仅可以让同学们课下进行复习巩固，而且可以帮助同学们找到自己的薄弱点做好笔记。只有建立起完整的知识结构，同学们才能反复咀嚼、反复思考，达到举一反三的目的。

三、借助自主实验，求同与求异

（一）怀疑，改进实验步骤。实验是高中生物教学的又一重点工程。实验的目的在于探索创新，帮助同学们建立起实践探索的科学精神，培养同学们的实践动手能力。同学们在进行实验活动的时候也能够积累生活经验，锻炼自己的动手能力，并能够把所学到的生物知识与社会生产活动联系起来，学以致用。

例如，在学习人教版高中生物选修 1“探讨加酶洗衣粉的洗涤效果”这一章时，同学们不仅要學习几种特殊酶的特性还要掌握它们在实践生活中的应用。书本上的知识虽然展示出了具体条件，但是笔者希望同学们能提出质疑，动手亲自验证。于是笔者采用了探究实践的方法，选购了几种市场上的洗衣粉，让同学们展开实践活动，有的同学决定研究油渍，有的则选择研究果汁印记。同学们考虑了影响加酶洗衣粉洗涤效果的条件，然后逐一进行了比对。在结果展示的环节中，同学们认为37°～40°是加酶洗衣粉发挥作用的最适温度，并且 pH 值要根据加酶洗衣粉的种类不同而变化。虽然有的同学提出了质疑，但是同学们能够用实验数据来辩白，证明自己的结果。可见，同学们在进行实验前进行了详细而周密的计划，同时能在实验中做到随机应变。

实践教学成果说明同学们敢于怀疑敢于探索是提高学习效率的有效方法。怀疑的过程就是探索的过程，同学们通过实践探索锻炼了自己的理性思维能力，逐步学会设计合理的实验步骤。只有同学们秉持着自主探究的热情和信心，时刻保持理性的逻辑思维，才能通过实践探究获得大量的收获。

（二）创新，重设实验流程。重设实验流程也是一个帮助同学们培养创新能力的好方法。课本上固定的实验流程虽然能够帮助同学们理解课本知识，但是在一定程度上限制了同学们的创新思维。因此教师可以在同学们掌握了基础知识之后，鼓励同学们对现有的实验进行实践创新，重设实验流程，并检测自己的结果是否具有现实意义。

例如，在进行人教版高中生物选修 1“胡萝卜素的提取”这一章节中，因为 β-胡萝卜素是一种有机物，易溶于石油醚等有机溶剂中，所以操作内容比较复杂，会存在提取效率低的问题。于是笔者把这个问题交给了同学们，让同学们自主分析实验流程，考虑实验过程中哪些环节处理不当可能会导致胡萝卜素提取障碍，并大胆提出自己的假设和改进方案，然后进入实验室进行具体操作。在实验室进行操作的过程中，同学们发生了 β-胡萝卜素提取难的情况，是因为操作上的问题，在实验室老师的帮助下都进行了及时的改正。部分同学在老师的帮助下验证了自己的猜想，他将胡萝卜素在粉碎以前进行了烘干，在一定程度上保留了一部分胡萝卜素，然后进行粉碎装填，由于 β-胡萝卜素的含量极微，所以效果并不是很明显，但是这也达到了同学们实验探究的目的，让自己的思维得到了锻炼。

设置实验流程迫使同学们站在客观的、怀疑的角度看待实验流程，这既能对同学们学习内容进行检验，又能提升同学们的学习兴趣，帮助同学们从理性的角度思考，并且大胆提出更能降低实验误差、提高实验效率的实验步骤。

理性思维是同学们学习高中生物的必备技巧。联系日常生活，类比推理的过程可以帮助同学们反复咀嚼所学知识，达到课后复习的效果;尝试自制教具，模型与建模可以帮助同学们认识到自己的薄弱点，加强同学们的自主学习能力;借助自主实验，怀疑与创新可以帮助同学们锻炼自己的动手能力，发挥联想与想象进行实践创新。

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[4]吴 红.高中生物学科核心素养的培养策略研究[J].科学咨询（科技·管理），2018（10）

（责编 卢建龙）