从“想当然”到科学思维

摘 要：发展科学思维要破除“想当然”式的错误。目前大多数学生“想当然”式的思维方式普遍存在，成为培养学生科学思维这一核心素养的阻碍。为此，教师需要在日常教学过程中避免“想当然”式的思维方式，促进学生核心素养的发展。

关键词：“想当然”式错误；核心素养；科学思维

文章编号：1003-7586（2024）06-0092-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

最近，在神经调节和体液调节的教学过程中学生连续出现的“想当然”式错误引起了笔者的思考。

1 学生学习过程中出现的“想当然”式错误

人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节》第2章第1节“神经调节的结构基础”中提到：外周神经系统分布在全身各处，包括与脑相连的脑神经和与脊髓相连的脊神经，并且都具有传入神经和传出神经。

当笔者进行该内容的教学时，刚好听到学生在讨论教材中描述的脑神经和脊神经都含有传入神经和传出神经。学生认为：书上讲脑神经和脊神经都是成对存在的，因此每对神经都是由一条传入神经和一条传出神经组成的。另一位学生反驳：每一对神经在身体两侧应该对称，如果一条传入神经和一条传出神经组成一对，那么身体的一边只有传入神经，另一边只有传出神经显然是不合理的，这里的意思应该是每对神经中的每一条都既包含传入神经又包含传出神经。事实上，第二位学生听上去相对严密的逻辑其实却是一个“想当然”式的错误。人的脑神经一共有12对，在这12对脑神经中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ对是传入神经；第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅻ对是传出神经；第Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ对是混合神经，即既包括传入神经，又包括传出神经。脊神经是由脊髓发出的成对神经，人体共有31对，都是混合神经。

在当天的作业中，笔者引导学生描述出人在安静状态下，副交感神经活动占据优势时的生理变化。一位学生提出安静状态时副交感神经活动会使血管舒张。其依据是教材上写道，当人体交感神经兴奋时会使血管收缩，而交感神经和副交感神经对同一器官的作用往往是相反的，所以学生认为副交感神经活动应该会使血管舒张。这又是一个很典型的“想当然”式错误。事实上，交感神经的分布广泛，几乎全身所有内脏器官都受到交感神经的支配，而副交感神经的分布比较局限，一般皮肤和肌肉内的血管不会受到副交感神经的支配。教材在自主神经系统的组成和功能示例图上，并没有标明副交感神经对血管的作用。学生没有仔细阅读书本上的相关图例，只是根据一句话“想当然”地进行推理论证，结果却与事实不符。

在“水和无机盐平衡的调节”一节内容中，笔者引导学生写出当血钠含量降低时的激素调节过程。一位学生写道：血钠含量降低会刺激下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素，促肾上腺皮质激素释放激素促进垂体分泌促肾上腺皮质激素，进而刺激肾上腺皮质分泌醛固酮，从而促进肾小管和集合管对钠的重吸收，维持血钠含量的动态平衡。其依据是教材内容中人和高等动物体内有下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的分级调节系统，而醛固酮是由肾上腺皮质分泌的，因此该学生认为这里醛固酮的分泌同样受到分级调节。事实上，肾上腺皮质分泌的皮质激素有三种，高中教科书上主要介绍了其中的两种，即醛固酮和皮质醇。醛固酮由肾上腺皮质的球状带细胞分泌；皮质醇由肾上腺皮质的束状带细胞分泌。束状带细胞分泌皮质醇的过程处于下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的分级调节机制的控制，而醛固酮醛固酮的分泌并没有处于下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的分级调节机制的控制。在由此及彼的推理过程中，学生试图用一个简单的逻辑关系推出一个普适的过程，事实上由于生命活动的多样性，其发生过程往往并没有想象的那么简单。

2 教辅材料中常见的“想当然”式错误

这种“想当然”式的错误也经常会出现在各种教辅材料中。比如在“观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂”实验中，有的教辅材料表示洗去解离液，可以防止盐酸和碱性染料甲紫发生酸碱中和反应，从而有利于染色。事实上甲紫溶液本身呈酸性，因此盐酸并不会和酸性的甲紫溶液发生酸碱中和反应。再比如很多教辅材料根据三个终止密码子不能确定氨基酸，想当然地推理出tRNA有61种。事实上tRNA反密码子的第三个碱基允许发生一些“摆动”，能够识别一个以上的密码子，从而导致tRNA的种类并不是61种。还比如很多教辅材料根据血糖浓度升高，可以直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，并因此得出胰岛B细胞的细胞膜表面有葡萄糖受体，可以和葡萄糖结合从而传递信息。事实上，血糖浓度升高，刺激胰岛B细胞分泌胰岛素的机制是通过葡萄糖在细胞内代谢产生的ATP介导信号转导实现的。

教辅材料出现这类“想当然”式的错误，对学生和教师的危害更加严重。一方面，学生花费大量时间学到错误的知识；另一方面，通过教辅材料简单的“类比推理”得出结论，容易让学生形成不求甚解的思维习惯。

3 “想当然”式错误出现的原因

笔者认为出现“想当然”式错误的原因主要有三点：

一是思维的惰性。学生对于平时出现的问题表现麻木，缺少思考，没有求知精神。这可能是由于问题太多，无暇思考；问题太难，无力思考；问题没有吸引力，导致学生缺乏思考的动力等原因造成的。

二是缺乏批判性思维。这往往是由于学生不敢质疑、不求甚解造成的。把教辅材料当作权威，陷入本本主义；把教师当权威，陷入迷信权威的陷阱。高中生物学教材中关于促胰液素的发现历程，写到法国学者沃泰默（Wertherimer）在进行实验后，发现不同寻常的实验结果却依然认为促进胰液分泌的只有神经调节，陷入迷信权威的陷阱。可见因为缺乏批判性思维导致“想当然”式错误的现象是常见的。

三是没有形成科学的思维方式。很多学生在对问题没有深入思考和研究的情况下就迅速得出结论，对生物的多样性、独特性和生命活动的复杂性认识不足，导致形成“想当然”式的错误。即便现在一些广为认可的学说也都处于不断的修正和发展过程，经常会有全新的理论重新颠覆人们的认知。因此学生片面地看待生物学问题往往会出现“想当然”式的错误。

4 如何从“想当然”走向科学思维

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》提出学生应该在学习过程中逐步发展科学思维。科学思维是指“尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力”。发展学生的科学思维，首先就要破除“想当然”式的思维方式，这需要教师和学生共同努力做好以下几点：

第一，培养学生的好奇心和求知欲。“想当然”式的错误思维往往源于思维的惰性，因此让学生保持旺盛的好奇心和求知欲是打破思维惰性的重要前提。首先，教师设计的问题应当情境化、生活化，引导学生产生共鸣。生物学是一门跟学生的身体、生活关系非常密切的学科，教师要善于把学生熟悉的现象与所学的知识建立联系，激发学生的求知欲，或者能找到实践与认知的矛盾点，激发学生的好奇心。其次，教师应当教授学生解决问题的方法，让学生以自身努力克服困难，解决问题，获得成长。最后，教师要想办法让学生在解决问题的过程中体验成功的快乐，形成积极的正反馈。

第二，培养学生的批判性思维。遇到问题时，教师应鼓励学生不盲从教辅材料，从更加权威的资料寻找问题的答案。常见的权威资料有：新版的大学教材、权威或者核心期刊上的专业论文、论著、各地高考题等。这些资料往往是国内外相关领域的专家最新研究的成果，因此具有时效性、权威性。同时，引导学生认识到当下学界对很多问题的认识并没有形成定论，因此，也要求学生学会用发展的眼光看待问题。

第三，培养学生形成严密的逻辑思维。引导学生避免简单、机械、片面地看待问题，养成全面、系统分析问题的习惯。因为生物存在多样性、独特性，生命活动具有复杂性，因此教师在归纳总结的时候，不能“想当然”地下定义。关于这一点，教材的表述值得教师和学生学习。例如，糖类分子一般是由C、H、O三种元素组成；几乎所有的生物体都共用一套密码子；人和高等动物的各项生命活动常常同时受神经和体液调节等。这里的表述是“一般、几乎、常常”，具有较强的科学性。另外，由于生物学是一门实验性学科，很多问题可以通过设计实验来验证自己的想法，使结论具有实践性和科学性。

总之，“想当然”式的错误是普遍存在的，是学生和教师学习与研究上的阻碍，需要教师和学生共同努力应对，从而更好地培养学生的科学思维，促进学生核心素养的发展。

5 总结与讨论

在生物学教学中，教师扮演着引导学生运用科学思维、避免“想当然”式错误的关键角色。科学思维强调培养学生的问题意识、思维逻辑、实证精神和批判性思考能力，以确保学生能够基于证据进行推理，而不是依赖未经验证的直观假设。

首先，教师应鼓励学生对生物学现象保持好奇心和质疑态度，激发他们对“为什么”和“如何”的探索欲望，而非接受既定结论。其次，通过设计实验、观察和数据分析的实践活动，引导学生亲身体验科学方法，学会如何通过实验验证假设，培养实证精神。最后，通过对学生批判性思考的培养，使其能够独立分析数据，评估实验结果的可靠性，避免陷入“想当然”的误区。

例如，在讲解基因表达调控时，教师可以通过设计实验，让学生亲自探索基因表达受环境因素影响的机制，而不是简单地陈述理论。这种实践不仅加深了学生对知识的理解，同时也引导学生以科学的方式思考问题，从而避免基于直观感受或常识性假设而产生误解。

综上所述，教师通过引导学生运用生物学科学思维解决问题，不仅能够有效避免“想当然”式的错误，还能激发学生的科学探究精神，培养其批判性和逻辑性思维，从而落实学生核心素养的发展。