高中生物习题教学中科学思维的渗透

刘渠道

(安徽省宁国中学 242300)

高中生物课程标准(2017年版2020年修订)科学思维内容中明确指出学生能够“基于生物学事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视和论证生物学的社会议题”.高中生物习题教学中应基于“科学思维”认真的研究与解读，筛选与精讲相关习题，促使学生上述能力得到不同程度的锻炼与提升，为学生科学思维的提高奠定坚实基础.

1 注重归纳与概括能力的培养

例1在调控因子的严格控制下细胞周期按照G1期( DNA合成前期)→S期( DNA合成期)→G2期(DNA合成后期)→M期(细胞分裂期)4个阶段有条不紊的进行.为研究细胞周期的调控机制，研究人员取不同时期的细胞进行融合试验，获得表1所示的实验结果，则以下说法不正确的是( ).

表1

A.S期细胞存在可诱导染色质DNA复制的调控因子

B.M期细胞存在可诱导染色质浓缩成染色体的调控因子

C.融合M期和S期的细胞，则原S期细胞中染色质会出现凝缩

D.融合M期和S期的细胞，则M期细胞染色体DNA会复制

习题以表格的形式给出了4种细胞融合的方式以及对应的实验现象.解答该题需要搞清楚细胞周期的顺序，通过对比、概括出细胞周期中可能存在的物质以及物质的作用.

综合分析可知错误的是D项.

2 注重演绎与推理能力的培养

例2如图1所示的人类遗传系谱图中，5号和6号分别患甲、乙两种遗传病.甲、乙两种遗传病的控制基因分别用A/a、B/b表示.其中Ⅰ-1号不携带任何致病基因，Ⅰ-2和Ⅰ-3是亲兄妹，Ⅲ-7两病都不患的概率为1/4，则以下推理正确的是( ).

图1

A.甲病为常染色体上隐性遗传病，乙病为伴X染色体隐性遗传病

B.甲病具有隔代交叉遗传特点，Ⅱ-5的患病基因只能来自其外祖父

C.Ⅱ-5和Ⅱ-6未出生的二胎，女儿患病的概率为3/4，应禁止近亲结婚

D.从优生优育角度出发，建议Ⅱ-5和Ⅱ-6生男孩

基因型与遗传病的判断是高中生物的重点与难点知识，能很好的锻炼学生的推理能力，因此习题教学中应做好该类问题的讲解.解答该题在于根据遗传系谱图以及给出的说明准确的推理出两种致病基因的遗传类型.

综合分析应选择C项.

3 注重模型与建模能力的培养

例3在实验室中均以葡萄糖为底物用两种方式进行酵母菌酒精发酵.其中甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件均相同且适宜.实验过程中每两小时测定两发酵罐中氧气和酒精的物质的量，绘制如图2所示的图像，则( ).

图2

图2

A.甲乙两发酵罐分别在第9h和第6h无氧呼吸速率最快

B.甲乙两发酵罐分别在第3h和第0h开始进行无氧呼吸

C.甲乙两发酵罐实验结果表明，酵母菌为异养厌氧型生物

D.实验结束时，甲乙两发酵罐中产生的二氧化碳之比为8∶5

该题以图像的形式考查学生对细胞呼吸模型的掌握情况，只有熟练的把握模型原理，才能顺利解答该题.解题时需认真读题，充分挖掘图像隐含条件，联系模型，分析引起图像变化的内在原因.综合分析应选择D项.

4 注重批判性思维的培养

例4小白鼠是恒温动物.为探究小白鼠的体温调节中枢是否为下丘脑，某生物兴趣小组制定以下实验方案：

实验假设：下丘脑是体温调节中枢；实验用具：略写；实验步骤：①取两只生理状况相同的健康成年小白鼠，标记为甲、乙；②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不做处理，作为对照，并分别测量初始体温；③将甲鼠置于0℃环境中，将乙鼠置于2℃环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24h，每隔4h分别测量一次体温并做好记录.预期结果与结论：甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，表明体温调节中枢是下丘脑.

(1)甲鼠在0℃环境中发生了战栗，则发生战栗过程的反射弧为____；

(2)针对该兴趣小组设计的实验方案提出相应的改进意见；

(3)有同学认为实验组与对照组可在同一组小白鼠身上进行，你是否赞同这个观点？并说明理由.

问题(1)根据所学可知甲鼠在0℃环境中发生战栗过程的反射弧为冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌.问题(2)先分析该实验的不妥之处，明确实验原理、实验遵循的原则.该实验中下丘脑的有无为自变量，小鼠的体温变化情况为因变量，实验应遵循单一变量和平行重复原则.实验中为避免偶然因素的影响，应注重增加实验对象的数量，因此，应对实验做如下改进：选择生理状况相同，成年健康的小白鼠若干只进行实验；实验过程中应将两组小白鼠均置于0℃的环境中，避免环境不同引起的干扰；书写实验结论时应根据探究过程，遵循实事求是的原则进行书写，而非只写出一种情况.问题(3)实验过程中可以同一组小白鼠为对象，分别做不破坏下丘脑、破坏下丘脑的实验，通过自身对照得出实验结论.

5 注重创造性思维的培养

例5 某病毒的基因组为单股正链RNA(与mRNA序列相同)，含有m个碱基.其在被感染细胞的细胞质中复制、装配以出芽方式释放，其增殖过程如图3所示，则关于该病毒的描述错误的是( ).

图3

A.该病毒几乎只感染某特定细胞，是因为侵入细胞必须要与特定的受体结合

B.一个该病毒RNA分子复制出一个新的RNA约需要2m各核苷酸

C.该病毒基因所控制合成最长多肽链的氨基酸数不超过m/3

D.已被治愈的患者体内会永远存在该病毒的抗体和记忆细胞

该题创设的情境较为新颖，解答时不仅需要联系所学，而且需要读懂图，很好地培养学生的创造性思维.当学生在解题时能够提出不同的看法或者解题思路时，应表扬其细致观察、积极思考的行为.综合分析应选择D项.

高中生物习题教学中为更好地提升学生的科学思维，使其在解答生物问题的过程中能够灵活运用相关的方法，高效的破题，应充分把握科学思维的内涵，明确其涵盖的方面，做好自身教学经验教训的总结，对相关的习题进行合理的设计与组织，使学生既巩固了所学，提升了能力，科学思维又能得到很好的锻炼，自觉的养成运用科学思维分析问题的良好意识与习惯.