淺談生物學中的點、線、面、體思維

郭士安

培養學生的思維能力是高中生物新課程教學和生物高考的重要目標，遵循思維規律，把握思維特征，可以使學生的思維活動得以有效進行。學生思維能力的發展，要以點、線、面、體思維的發展為基礎。為此，在生物教學過程中，聯系“科學、技術、社會”的實際，除了注意培養學生的生物學形象思維、邏輯思維、辯證思維等思維能力外，還要重視學生點、線、面、體思維的培養。

1 激發點的思維，讓學生思維會閃光

點的思維是人思維的開端或起點。一般來說，人們捕捉思維對象時，表現出的思維出發點或中心的思維過程，就是點的思維。在中學生物教學中，教師要克服點的思維容易思維僵化的缺點，善于用自己的智慧啟發學生，讓學生點的思維運動起來，出現思維的閃光點。

1.1 激發思維的運動點

在課堂教學中，教師用于激發學生興趣的提問、精彩的導語、問題的過渡、適時的評價、積極的鼓勵，都會激起學生一個個思維的起點和運動點。例如在學習綠色植物水分代謝一節課的導語是：“俗話說：‘人往高處走，水向低處流。但是綠色植物體內的水分卻能由低處向高處流；在夏秋之際的早上，我們常會發現植物的葉子上有許多小水珠，這些水珠就是從其根處上流而來的。那么植物體內的水分為什么能由低處向高處流呢？”教師通過提出這樣的問題，設置懸念，引起學生的注意，啟發學生的思維，將學生帶入新課的學習。再如在學習“DNA是主要的遺傳物質”這節內容時。

1.2 捕捉思維的閃光點

在課堂教學及指導學生開展自主、合作、探究學習的過程中，師生之間、生生之間思維的碰撞，會突然閃現出思維的閃光點，學生的思維閃光點可能會很快消失得無影無蹤,這時教師要及時捕捉、引導、利用，使其發揮作用。例如，在學習基因工程一節內容時，教師講到我國培育的轉基因抗蟲棉，是將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因轉入棉花細胞中，棉花細胞中產生的毒蛋白被棉鈴蟲食用后使其致死，讓學生思考：收獲后的棉籽、秸稈中是否含有毒蛋白，棉子、秸稈含有的毒蛋白有沒有利用價值？教師的問題激起了學生的興趣，有學生說棉子中的毒蛋白可以作為畜禽的飼料；還有學生說毒蛋白作為飼料存在安全隱患，作為殺蟲劑比較好。教師充分肯定學生的創意，還鼓勵學生就此問題進行深入探究，后來學生進行了轉基因抗蟲棉提取液防治柳毒蛾的研究，取得了較好的防治效果。通過此項探究培養了學生的創新思想和實踐能力。

2 巧用線性思維，讓學生思維更有序

線性思維是指思維沿著一定的線型或類線型的軌跡尋求問題解決方案的一種思維方法，是點的思維延伸。線性思維包括正向線性思維和逆向線性思維。

2.1 正向線性思維的運用

在生物教學中，由于教材中知識信息多，針對學生在學習中常出現思緒混亂的現象，教師可以運用正向線性思維的方法引導學生自主學習。例如，教師指導學生設計概念圖或思維導圖，調動左右腦的思維特點，幫助學生理清思路，抓住學習重點，更好地理解掌握生物學基本概念，提高學習效果。

2.2 逆向線性思維的運用

如果對問題的正面思考比較復雜，但對問題的反面思考比較簡單，可以運用逆向線性思維法，從反面分析問題。例如，基因型分別為ddEeFF和DdEeff的兩種豌豆雜交，在三對基因是獨立遺傳的條件下，其子代表現型不同于兩個親本的個體數占全部子代的（）。

分析：解題時如果順著思路直接求“子代表現型不同于兩個親本的個體數占全部子代的比例”，要利用分支法或畫線法把子代的基因型和表現型一一求出，然后才能得到答案，較為繁瑣。如果用逆向思維考慮，先求出“子代表現型相同于兩個親本的個體數占全部子代的比例”，將化難為易。通過仔細觀察，發現子代表現型只能和ddEeFF相同，不和DdEeff相同。表現型相同于ddEeFF的子代（只有１種，基因型為ddE_Ff）比例為1/2×3/4×1=3/8。除去相同于兩個親本的個體外，剩下的就是不同于兩個親本的個體，它們占全部子代的比例為1－3/8=5/8。

3 誘導二維思維，讓學生思維更寬廣

二維思維（平面思維）是線性思維向著縱橫兩個方向擴張的結果，這種思維更具有跳躍性和廣闊性，聯系和想象是它的本質。平面思維是構成學生綜合思維能力的基礎，在生物教學中要特別重視縱向、橫向思維能力的培養。

3.1 縱向思維的運用

例如，在復習“血糖調節”一節內容時，利用縱向思維的原理，可設置以下問題串：血糖的調節方式有哪些？主要哪些激素參與血糖調節？它們是由哪些內分泌器官（細胞）分泌的？胰島素如何促進血糖去路，減少血糖來路的？胰高血糖素為什么能升高血糖濃度？兩種激素的關系如何？參與血糖神經調節的中樞在哪里？下丘腦的調節中樞如何調節血糖濃度的？激素調節與神經調節兩者關系如何？通過問題串讓學生積極思考，層層深入，使學生對知識的理解更加深刻。

3.2 橫向思維的運用

橫向思維包括求同思維和求異思維，橫向思維可以幫助學生拓寬知識面,實行知識的“遷移”。

3.2.1 求同思維的運用

求同即關注現象的共同點，從不同的現象中尋找所包含的共性、本質和規律。如以某項內容為專題，把分散在教材中的知識串聯起來形成知識鏈，加強學生對此項內容的理解掌握。例如以酶為專題，讓學生總結酶的概念、酶的特性、酶與食物消化、酶與光合作用、酶與呼吸作用、酶與細胞分裂、酶與微生物、酶與基因工程、酶與細胞工程等知識，不僅能起到較好的復習效果，還培養了學生的學科綜合能力。

3.2.2 求異思維的運用

求異，引導學生關注現象之間的差異，分析已知與未知之間的矛盾，揭示現象與本質之間的差別。在生物教學中，不僅可以通過求異思維，分析概念之間的差異，加深對生物學概念的理解。還可以啟發學生從各方面、各角度、各層次思考問題，開闊學生的思路，鼓勵學生敢于提出新的見解、新的構想，培養學生的求異思維能力。例如，在利用天竺葵做光合作用實驗時，學生撥弄天竺葵葉能聞到一股刺激氣味，一位學生好奇地問到，天竺葵散發的氣味有什么作用？它的氣味能否驅蚊蟲？學生的“天竺葵驅蚊抑菌作用的研究”課題研究由此產生。

4 培養立體思維，讓學生思維更開放

廣義的立體思維，乃是包括多側面、多視角、多方位、多層次和系統性、完全性、整體性的n維思維。立體思維作為與點式思維、線式思維、平面思維同一系列的思維形式，處于這一系列思維發展的最高點。這種思維方法讓思維細胞在立體中撞擊和接通，極大地擴展了思維活動的跨步和空間。由于生命系統具有層次性、立體性、系統性、時空性、多元性、動態性、開放性和整體性，決定了生物教學過程離不開立體思維。

4.1 在新課教學中運用立體思維

在課堂教學中，教師可以借助語言、模型、板畫、課件、三維動畫、錄像、實物等，啟發學生展開空間立體想象，理解生物學概念、原理。例如細胞在有絲分裂中期的特點是染色體著絲點比較整齊地排列在赤道面上，可是從課本的平面圖上，只能看到染色體排列在一條線上。為了克服平面思維的局限性，可以讓學生觀察有絲分裂過程的立體模型，指導學生在畫好平面圖的基礎上，畫出有絲分裂中期的三維立體圖，從細胞兩極不難看出中期的染色體排列在同一個平面上。

4.2 在實驗教學中強化立體思維

通過生物學實驗，理論聯系實際，能幫助學生更加直觀地認識并揭示生命現象的本質，強化學生的立體思維。再如“DNA分子的結構”一節中，DNA雙螺旋結構內容抽象，空間性很強，學生難以理解。可以通過師生自制模型說明脫氧核苷酸如何通過3,5磷酸二酯鍵構成一條脫氧核苷酸鏈，兩條脫氧核苷酸鏈如何通過堿基對連接構成DNA的平面結構，最后說明DNA雙螺旋結構，這樣由點到線，由線到面，由面到體，層層深入，手腦并用，引導學生理解DNA雙螺旋結構。

4.3 在課外活動中拓展立體思維

教師利用夏令營、綜合實踐活動等機會，組織學生觀察城市的立體綠化、樓頂空中花園、空中菜地，到當地農村考察農民的立體種植、間作、套種、立體網箱養魚，到野外觀察森林群落的結構。例如指導學生到野外從時空的四維方向上去觀察森林群落的結構：從垂直方向上，從上到下植物群落主要受光照的影響，分布有喬木層、灌木層、草本層、地被層；植物群落不僅地上部分分層，地下部分由于不同植物的根系在土壤中達到的深度不同也具有分層性，植物地下部分的分布范圍通常與地上部分相當。從水平方向上，由于環境條件（土壤、水分、地形、風、火等）、動物的選擇性采食、掘土挖洞、踐踏等因素的影響，導致群落中植被在水平方向上出現復雜的鑲嵌性。從時間上看，群落受時間節律的影響，群落結構表現出隨時間而有明顯變化的特征，稱為群落的時間結構，如春、夏、秋、冬等季節相。通過這些實踐活動既加深了對書本知識的理解，又拓展了學生的立體思維。

綜上所述，依據學生思維發展的規律以及研究多因素、多層次生物學現象的需要，教師在生物學教學中，既要引導學生突破思維定勢，敢于質疑，大膽想象，重視對其立體思維的培養，也不能忽視對其點的思維、線性思維、平面思維的培養。