中學生物學知識運用中對學生的思維訓練

學習知識的目的最終在于運用，生物學知識的學習也不例外。生物學知識的應用是建立概念、鞏固規律、活化規律的重要環節，是培養學生思維能力、自主探究能力和創新能力的重要途徑。學生常常反映，生物學知識一聽就懂，卻無法運用到具體的情境中，更談不上與實際生產、生活相聯系，這實際上與教師在課堂教學中對學生的思維訓練有關。那么在中學生物學教學中，教師應實行怎樣的思維訓練才能達到較好的教學效果呢？下面結合近幾年來的教學實踐，談談自己的看法。

1從整體分析到局部分析的思維訓練

閱讀、審題是生物學知識應用的首要環節。在閱讀審題的過程中，教師應要求學生首先全面了解問題，盡可能多地獲取信息；如果題目中有不太清楚的，不要停止，應借助題目整體的信息幫助理解，從全面閱讀走向重點閱讀，形成具體問題情境的大致輪廓，并對解題方向做出初步的判斷；然后從整體把握走向局部把握。

【例1】 在玉米中，非糯性（A）對糯性（a）是顯性，純合非糯性植株的花粉能被碘液染成藍色，糯性植株的花粉不能被碘液染成藍色。另外在玉米中有一種突變性狀（用D和d表示），純合后使玉米長得特別矮小，同時也能影響到玉米花粉粒的形狀，正常純合植株玉米的花粉粒是圓形的，突變性狀的植株花粉粒是橢圓形的。現有2個純合品系，甲品系是非糯性高稈，乙品系是糯性矮稈。根據上述提供的材料，回答下列問題：

（1） 純合非糯性植株的花粉能被染成藍色的原因是花粉中具有______（基因），這個基因能控制合成______（物質），該物質遇碘后變成藍色，而糯性植株的花粉中具有______（基因），這個基因不控制合成______（物質），故不能被碘液染成藍色。

（2） 甲品系和乙品系雜交后，在F1產生的花粉中，將會出現 種基因型，用碘液染色后，在顯微鏡下觀察其表現型分別是______，比例為______，這個實驗證明______定律是正確的。

課堂思維訓練時，教師引導設計：

（1） 全面閱讀：回答粗略的生物過程。

（2） 重點閱讀：從“另外在玉米中有一種突變性狀(用D和d表示)，純合后使玉米長得特別矮小”中得到什么信息？

（3） 整體意識：大概與哪個知識點相關聯？

評析:經過上述的思維引導，學生思路清晰，在全面閱讀的基礎上，很容易把握：含（A）基因的花粉能被碘液染成藍色，含（a）基因的花粉不能被碘液染成藍色；含（D）基因的花粉粒是圓形的，含（d）基因的花粉粒是橢圓形的。在重點閱讀的基礎上，學生也能理解“另外在玉米中有一種突變性狀(用D和d表示)，純合后使玉米長得特別矮小”表示D基因突變為d基因。由此得出F1的基因型為AaDd。從整體分析到局部分析的思維走向是矛盾的兩點論與重點論的具體應用，學生的思維脈絡清楚，重點分明。

2從過程分析到狀態分析的思維訓練

生物學知識的應用最終是要把握所給生物情境的過程和狀態，并對其中的過程和狀態用生物概念或生物規律進行分析。盡管題目的解決最終體現為對狀態和狀態間聯系的把握，但學生的思維則應從過程分析開始。只有通過對生物過程的全面分析，才能理解狀態變化的意義，達到舉一反三的目的。

【例2】 圖1E、F、G分別為3個用半透膜制成的小袋，內盛有溶液甲或乙，上端分別接上口徑相同的小玻璃管。E和F體積相同，G體積較大，三者置于盛有溶液丙的大容器內。開始3個小玻管內的液面高度相同。已知3種溶液的濃度高低順序為溶液甲＞溶液乙＞溶液丙。請回答：

（1） 1 h后，管e和管f的液面升降變化分別是（）

A. 下降、下降B. 下降、上升

C. 上升、上升D. 上升、下降

（2） 下列曲線圖中能顯示管f和管g內液面可能變化的是（）

課堂思維訓練，教師引導設計：

（1） 整體意識：液面升降變化的趨勢如何？

（2） 過程分析：液面升降變化與哪些具體因素有關，怎樣影響？

3從定性分析到定量分析的思維訓練

生物過程的分析包括定性分析、定性半定量分析、定量分析幾種類型。定性分析能夠從質的方面把握過程的性質、特點，找出生物過程的本質特征，排除非本質特征的干擾，建立起生物過程的模型。定量分析是利用公式，找出生物量在各個過程間的定量關系，特別是要找出生物過程中各個生物量的具體變化。定性半定量分析是將定性分析和定量分析相結合，快速找到解決問題的途徑。在具體解決問題的時候，我認為要堅持這樣的思維方向：能定性分析，決不定性半定量分析；能定性半定量分析，決不定量分析。

【例3】 一學生做了這樣一個實驗：將小球藻放在一只玻璃容器內，使之處于氣密封狀態。實驗在保持適宜溫度的暗室中進行，并從第5 min起給予光照從第20 min開始加入NaHCO3溶液。實驗中儀器記錄了該容器內氧氣量的變化，結果如圖2。請據圖分析回答：

（1） 在0～5 min之間氧氣量減少的原因是______。

（2） 給予光照后氧氣量馬上增加的原因是_____。

（3） 在5～20 min之間，氧氣量增加的速率逐漸減小，這是因為______ 。

（4） 加入少量的NaHCO3溶液后，氧氣產生量呈直線上升，這是因為______。

（5） 加入NaHCO3溶液后，平均每分鐘產生 摩爾的葡萄糖。

課堂思維訓練，教師引導設計：

（1） 定性分析：分析圖可知，氧氣量從5 min開始先不斷減少，然后增大（增大速率越來越小），再繼續增大（增大速率保持一定）。

（2） 定量分析：找出具體值點，根據方程式，列出計算式。

評析：定性分析圖：當處在黑暗環境時，小球藻只進行呼吸作用，氧氣量不斷減少；當有光照時，小球藻既進行呼吸作用又進行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，氧氣量不斷增加，由于CO2的總量一定，所以增大速率越來越小；當加入少量的NaHCO3溶液后，氧氣產生量呈直線上升。

定量分析圖：20 min時氧氣量為7×10^-7mol，30 min的時候氧氣量為12×10^-7mol，根據方程式，列出計算式。

通過上述分析，學生明晰了生物概念，掌握了生物過程，問題回答水到渠成。

在講解該類問題時，有些是不可取的做法，如：不遵循從過程分析到狀態分析的思維走向，只抓幾個點。這種做法似乎加快了解題速度，但學生不理解生物過程和狀態，只是記住了結論。這種做法掩蓋了生物本質，不能展現思維過程，思維呆板，不利于培養學生分析解決問題的能力。

4從具體情境到認知再現、重組的思維訓練

在復習某一個具體的概念或規律時，有2種常見的方法：（1）由教師將本堂課的知識方法首先羅列出來，然后學生按圖索驥，機械運用；（2） 直接讓學生面臨具體的情境，面臨適度的困難，在情境的提示下，由學生自己去回憶知識方法，在應用中總結知識方法，構建新的知識組塊，形成解決問題的能力。實際教學顯示，采取前一種做法，似乎一堂課的容量很大，但學生沒有思維沖突的過程，特別是每個學生沒有經歷生物情境與自己的知識結構的交流，學生獨立解決問題的能力得不到鍛煉；而學生頭腦中的知識總是與一定的表象、圖式相聯系，容易形成思維定式。因此，只有讓學生重溫熟悉的情境，用具體問題把概念知識方法直觀化、具體化，才能較快的回憶知識，理解方法的內涵。

【例4】 已知牛的有角與無角為一對相對性狀，由常染色體上的等位基因A與a控制。在自由放養多年的一群牛中（無角的基因頻率與有角的基因頻率相等），隨機選出1頭無角公牛和6頭有角母牛分別交配，每頭母牛只產了1頭小牛。在6頭小牛中，3頭有角，3頭無角。

（1） 根據上述結果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀？請簡要說明推斷過程。

（2） 為了確定有角與無角這對相對性狀的顯隱性關系，用上述自由放養的牛群（假設無突變發生）為實驗材料，再進行新的雜交實驗，應該怎樣進行？（簡要寫出雜交組合、預期結果并得出結論）。

課堂思維訓練，教師引導設計：

（1） 過程分析：一對相對性狀的雜交實驗及其驗證。

（2） 認知再現：借助具體的問題情境，引導學生回憶一對相對性狀雜交實驗的過程以及測交實驗過程，總結怎樣判斷性狀的顯隱性關系，最后聯系問題情境，解決問題。

評析：利用具體的問題情境，在應用中讓學生去感悟，運用類比與聯想，充分調動學生的主動性，學生不斷進行著具體情境與自己的認知結構的交流，強化、豐富、提升了學生的認知水平，加深了他們對生物學規律的理解。

5從基本方法到生物模型的思維訓練

只有在對一類生活中有廣泛代表性的問題，而且用基本方法解決該類問題還有一段距離時，才能建立生物模型。對建立的生物模型，也要弄清楚其中包含的基本知識、基本方法。碰到新的問題時，應從基本方法入手；如果有必要才過渡到生物模型，避免人為的雜亂的“生物模型”對學生思維的束縛。

【例5】 （2003年上海市高考試題）某蛋白質由n條肽鏈組成，氨基酸的平均分子量為a，控制該蛋白質合成的基因含b個堿基對，則該蛋白質的分子量約為（）

A.ab-6b+18nB.ab-6b

C. （ b-a）×18nD.ab-（ b-n）×18

課堂思維訓練，教師引導設計：

（1） 全面閱讀：粗略說明本問題與什么生命過程相聯系？

（2） 定性分析：定性分析基本的生命活動過程。

（3） 定量分析：根據定性分析的生命活動過程建立數學式。

評析：實際上，在分析解答本類問題時，大多數教師都授予了學生一個具體的數學模型，如果學生沒有掌握基本方法，且沒有記牢數學模型的基礎上是很容易出錯的。應用最基本的方法，更能鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。

6 從一題多解到一題妙解的思維訓練

盡管每堂課的復習都有每堂課應解決的重點內容，有適合理解該部分知識的最好方法，但教師千萬不要忘了讓學生去探求多種解決問題的方法，培養學生的發散性思維。在各種方法的比較中，在多種途徑的嘗試、碰壁中，活化學生的思維，從一題多解最終走向一題妙解。

例6：一對表現型正常的夫婦生了一個既患白化病又患色盲的男孩（設白化病致病基因為a，色盲致病基因為b），他們再生一個只患一種遺傳病的孩子的概率有多大？

課堂思維訓練，教師引導設計：

（1） 定性分析：本題涉及的遺傳學知識（基因的分離定律、基因的自由組合定律和伴性遺傳）。

（2） 重點分析：① 白化病和色盲兩種遺傳病的遺傳特點；② 確定雙親的基因型；③ 得出只患一種遺傳病概率。

（3） 一題多解：嘗試多種解題方法。

評析：此題涉及基因的分離規律、自由組合規律和伴性遺傳的知識。師生共同分析得出：母親（AaXBXb）×父親（AaXBY）→男孩（aaXbY）。根據分離規律分別討論兩病的子代發病率：（1）Aa×Aa→3/4非白化（A__）∶1/4白化（aa），即后代非白化的概率為3/4，患白化病的概率為1/4；（2）XBXb×XBY→3/4非色盲（XBX-XBY）∶1/4色盲（XbY），即后代非色盲的概率為3/4，患色盲的概率為1/4。

解法一：根據概率乘法原理可得：（1/4白化∶3/4非白化）×（1/4色盲∶3/4非色盲）=1/16白化色盲∶3/16白化非色盲∶3/16非白化色盲∶9/16非白化非色盲。根據概率加法原理可得：只患一種遺傳病的概率為3/16+3/16=3/8。

解法二：只患一種遺傳病，不包括兩病兼患的情況。而兩病兼患的概率為1/4×1/4=1/16；非白化非色盲的概率為3/4×3/4=9/16，則只患一種病的概率為1-1/16-9/16=3/8。

解法三：后代總的患病概率為1/4+1/4=1/2，包括了：（1）只患白化病的概率；（2）患白化病又患色盲的概率；（3）只患色盲的概率；（4）患色盲又患白化病的概率。所以不要忽略在相加過程中，兩病兼患的概率已計算過2次。根據題意，只患一種病的概率為：（1/4+1/4）-2×1/4×1/4=3/8。

選擇哪一種解法，最方便最巧妙呢？要達到巧解的境界只有從一題多解開始，在應用多種方法的過程中，通過比較、思考、碰撞，才能對所選擇的方法形成深刻的理解。教師如果直接給出某種解法，不但束縛了學生的思維，也失去了一次讓學生自我探索、總結、提高的機會。一題多解，不但是形成一題妙解的必經之路，還能使學生融會貫通所學知識，大大增強學生解決實際問題的能力。

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