以一道高三生物期末统考题浅析思维品质教学
2020-06-08许婷
许婷
摘要：对一道基于科学史的高三生物期末统考题进行分析，从思维品质教学的角度，提出了对高中生物学教学的启示：进行概念的深度学习，敦促思维的深刻性;注重知识的迁移应用，提高思维的灵活性;训练语言的组织表述，培养思维的独创性;重视信息的高效提取，增强思维的敏捷性;提供证据的筛选甄别，鼓励思维的批判性。
关键词：思维品质;科学思维;试题分析
中图分类号：G633.91 文献标志码：B
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》的特色之一是凝练了生物学学科核心素养。科学思维作为四要素之一，有着独特地位，发挥着育人价值。思维品质是科学思维的个性特征，主要包括思维的深刻性、灵活性、批判性、敏捷性和独创性。思维品质能揭示学生科学思维能力的发展状态，思维品质的差异表现可用客观的方法加以记录，且有利于进一步挖掘学生科学思维的潜力。学校教育教学的主要目的之一就是要提高学生的科学思维能力，因此，除使学生掌握分析综合、比较分类、抽象概括等科学思维方法外，培养科学思维品质可作为发展学生科学思维能力的突破口。以中山市高三级2018-2019学年度第一学期期末统一考试理科生物试卷第25题（以下简称第25题）为例，浅析高中生物学的思维品质教学。
1原题
1.1题干
遗传学家摩尔根及其学生利用果蝇作为实验材料，首次通过实验证明基因位于染色体上。摩尔根的果蝇杂交实验见表1。科学家还发现果蝇的性别由受精卵中的x染色体的数目所决定，见表2。摩尔根的学生布里吉斯继续重复表1中的“丁”组实验，发现：子代2000～3000只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇，同时又在2000～3000只白眼雄果蝇中会出现一只红眼雄果蝇，该现象被称之为“初级例外”。布里吉斯进一步将“初级例外”中的白眼雌果蝇和野生型的红眼雄果蝇进行交配，除形成正常表现型，即“白眼雄果蝇”和“红眼雌果蝇”之外，又出现少量的“白眼雌果蝇”和“红眼雄果蝇”，该现象称之为“次级例外”。“初级例外”和“次级例外”更进一步的证明了基因位于染色体上（注：红眼、白眼的基因分别用R.r表示）。
（1）表1中摩尔根首先发现果蝇眼色的遗传也遵循孟德尔遗传分离定律的证据是：__。
（2）表1的四组实验中，摩尔根依据（填组别）
组的实验结果推测白眼基因的遗传与性别有关，即决定白眼的基因位于x染色体上，而非常染色体上。
（3）布里吉斯推测“初级例外”几乎不可能是基因突变导致的，其原因是：__。
（4）布里吉斯进一步分析发现“初级例外”形成的原因是亲本的白眼雌果蝇在减数分裂时x染色体未正常分离，移向细胞的同一极，形成含两条x染色体或不含性染色体的卵细胞所致，据此推测“初级例外”的白眼雌果蝇和红眼雄果蝇的基因型分别是：
;“次级例外”的白眼雌果蝇和红眼雄果蝇的基因型分别是：__。
（5）与摩尔根的果蝇杂交实验相比，布里吉斯的实验更有力的证明了“基因位于染色体上”，为遗传的染色体学说提供了更直接的实验证据，其原因是：__。
1.2参考答案
（1）乙组实验后代中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比约为3：1（1分）
（2）乙和丁（1分）
（3）基因突变的频率极低，且红眼雌果蝇突变成白眼雌果蝇与白眼雄果蝇突变成红眼雄果蝇同时发生的概率更低（如只答到“基因突变频率低”不给分）（2分）
（4）XrXrY和XRO（2分） XrXrY和XRY（2分）
（5）布里吉斯的初级例外和次级例外可通过显微镜观察到性染色体的数目而得到证实（2分）
1.3常见错误答案
笔者参与了第25题的阅卷工作，将学生的常见错误答案进行了归类汇总，具体如下：
（1）“杂交后代出现性状分离”/“后代雌果蝇都是红眼，雄果蝇有红眼也有白眼”/“丁组杂交后代红眼雌果蝇：白眼雄果蝇=1：1”。
（2）“乙”/“丁”。
（3）“基因突变具有低频性”/“基因突变具有不定向性”。
（4）第一空：“XbXbY和XBO”/“XaXaY和xAo”;第二空：“XrxrY和XRO”。
（5）“布里吉斯解释了初级例外和次级例外的原因，而摩尔根没有”/“布里吉斯的实验在摩尔根实验的基础上，做了大量实验，更具说服力”。
2对思维品质教学的启示
2.1进行概念的深度学习.敦促思维的深刻性
概念是人腦反映客观事物本质特征或本质属性的思维形式，是思维活动的最基本单位。思维的第一属性是概括。教材中最主要的内容就是概念，概念是通过抽象概括获得的。第25题第（1）问考查了“分离定律”这一概念，答题时依据其内涵“在形成配子时，控制同一性状的遗传因子发生分离”，结合题中真实情境，拓展外延出相应答案“乙组实验后代中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比约为3：1”。这一思维过程要求学生对概念“分离定律”具有本质认识，体现了概念的抽象程度和思维的逻辑水平，体现了思维的深刻性。深度学习的发生是以知识为媒介，在与学习情境构建起交互对话的过程中进行的概念重建，其机制为顺应——通过调整原有知识或重新定义原有知识的概念解决和以完全不同的知识结构代替现有的知识结构的概念转变。思维的深刻性既是深度学习的内在追求，也是深度学习的重要工具，思维的深刻性体现和渗透在深度学习的全过程。研究表明，思维的深刻性是诸品质的基础。日常教学中，教师应引导学生对概念进行深度学习，从而促使学生对已有概念进行修正和创新，在问题导向下进行有意义的学习过程，进行知识建模，完成概念建构，敦促思维的深刻性。
2.2注重知识的迁移应用，提高思维的灵活性
“迁移”是经验的扩展与提升，“应用”是将内化了的知识外显化、操作化的过程。如果把学习活动看作一个闭环结构，那么“迁移”便在闭合处，既是学习开始的端点，也是学习结束的端点，从别处“迁移”来，又从这里“迁移”到别处去;“应用”也是如此。迁移应用充分体现了思维的灵活性。第25题充实了教科书上摩尔根实验的内容，对于第（2）问，学生利用已掌握的知识，能够联想到：雌雄个体的表现型应不一样。但在此题中的迁移应用需要更灵活的思维：子代表现型可以是雌性一种雄性两种表现型（乙组），也可以是雌性一种雄性一种表现型（丁组）。答题时，在紧迫时间和大阅读量的双重压力下，学生很容易只写乙组或只写丁组，思维的灵活变通性有所下降。究其原因，还是缺少知识在具体情境中的迁移应用，表现为不够灵活。因此，教师应提供多重情境，促进学生的多元思考、触发相应的迁移机制，将知识从符号转化为实体、从抽象转化为具象，活化知识，提高迁移应用发生的可能性，提高思维的灵活性。
2.3训练语言的组织表述，培养思维的独创性
语言是思维的外在表现形式，思维必须通过语言进行表达和传播。近年来高考题的一个趋势就是考查学生从题干提取信息、自我组织并表达的能力。在短时间抽取信息，梳理建构，用科学语言进行简洁、有逻辑的长句表达对大部分考生来说都是不小的挑战，可体现思维的独创性。第25题的第（3）问就进行了思维独创性的考查，大多数学生的答案相对简单，只答到“低频性”，甚至错答到“不定向性”。此问需要学生组织自己的语言，在理解低频性且答到低频性的基础上，进一步阐释出题中“红眼雌果蝇突变成白眼雌果蝇与白眼雄果蝇突变成红眼雄果蝇”现象同时发生的概率更低，进而推断出不可能为基因突变这一变异类型。研究表明，思维的独创性相较其他品质而言，发展的要迟、要慢，难度最大，日常教学中，教师应给予学生更多的表达机会，让学生在表达中学会思考、组织和应用;多对学生的长句答案进行语法分析、要素提炼、润色通顺，提高长句表达的科学性、简洁性和逻辑性，鼓励学生用自己的语言进行总结和表达，培养思维的独创性。
2.4重视信息的高效提取。增强思维的敏捷性
高考是高利害考试，是大规模的限时纸笔考试，除了考查思维的深刻性、灵活性和独创性等，还考查思维的敏捷性。敏捷性指思维活动的速度，在保证答案准确的情况下，作答所用时间越短，思维的敏捷性越高。第25题第（4）问在基于题干所给信息的前提下，大部分考生都能答对，是得分率最高的一个空。虽然难度不大，但需要运用逻辑思维进行分析综合、比较归类，学生或因粗心将“R、r”写成“A、a”或“B、b”，或因准确性下降将“XRY”写成“xRo”，究其深层原因可能是因为在限时和大阅读量的情况下，思维敏捷度下降所致。研究表明，思维的敏捷性与其他品质的相关系数最高，说明思维的敏捷性主要是由各品质派生或决定的。这提示，虽然在教学中，学生思维的敏捷性可能以不同程度被潜移默化地掌握，但还需教师进一步通过限时训练、即兴表达、头脑风暴、主题辩论等形式予以主动培养，重视信息的高效提取，提高学生限时作答的准确性，增强思维的敏捷性。
2.5提供证据的筛选甄别，鼓励思维的批判性
批判性思维是一种高阶品质思维，是核心素养中科学思维的重要成分之一。德尔菲报告中将“批判性思维”的定义为：批判性思维是有目的的、反思性的判断力，它表现为通过对证据、概念、方法、情境和标准给予缜密而公允的考查来决定相信什么或做什么。第25题第（5）问，需要学生在熟悉教科书内容，快速消化试题信息、梳理科学史的前提下，依据教材内容里的证据和题目所呈現的证据，比较摩尔根与其学生布里吉斯的实验，作出符合题意的判断。学生需理解布里吉斯的实验将抽象的概念转化为可见的现象，将“看不见”的基因行为转化为“看得见”的染色体行为，因此，更有力地证明了“基因位于染色体上”，为遗传的染色体学说提供了更直接的实验证据。此空难度大，区分度大，体现了学生的高阶思维能力。教师应引导学生盯住一个目标——决定信什么做什么，关注一种对象——论证（或推理），扣紧三个要点——会质疑、重实证、讲逻辑，使批判性思维培养尽可能简易可行，同时又防止碎片化。因此，在日常教学过程中，教师要鼓励学生开展批判性思维，可从证据的筛选甄别入手：补充相关科学史，充实教学内容，丰富教学资源，保护学生打破常规、敢于质疑精神，引导学生对证据进行筛选甄别、形成自己的独立判断，运用逻辑进行阐释和论辩，从而鼓励和培养学生思维的批判性。
