逆向思維在“尿液的形成和排出”教學中的應用

程文靜

全面提高學生的生物科學素養是新一輪課程改革的核心任務。學生科學素養的提升理應成為教師實施教學目標的首要任務。掌握一定的科學方法是提高學生科學素養的一部分，逆向思維就是一種重要的科學方法。“尿液的形成和排出”是七年級生物中的核心內容，也是全書的重點和難點。筆者利用”逆向思維“的方法不僅突出了該內容的核心地位，且有效地突破了學習的難點。

1 挖掘生活奠定猜想的基礎

學生生活在感性材料堆積的自然環境中，而一切生命活動在正常情況下，呈現出來的是“本來如此”的簡單結果，表現出的是生命活動的不相關性。這種自然的簡單，對思維單一的中學生來說會產生一種由衷的親近感。而初中生物所描述的恰是以細胞為生命基本單位的宏觀現象和宏觀過程。在生活和文本之間，教師的智慧就是利用這種親近感走進學生內心，通過巧妙地展現異常的生命現象（在病人尿檢結果中出現血細胞），給學生一種瞠目的震驚，形成認識上的沖撞，突破學生思維的瓶頸，假設和猜想就會在學生大腦中自然而然地萌生，遵循逆向思維的道路走進探究過程。

2 探究尿液形成過程包括四個環節

第一環節——搜集大量素材產生理性的與之相關的科學問題，即在大量現象、觀察過程和結果的基礎上產生疑問。在“尿液的形成和排出”導入新課的環節，教師呈現病人的”血檢”與“尿檢”結果，引導學生思考：“尿液中為什么含有血液？尿液的形成與血液有什么關系？”

第二環節——尋求理論的支撐，形成初步猜想。為了回答第一環節提出的問題，教師要求學生發揮其主觀能動性，充分運用相關的科學原理和知識，圍繞問題多角度多層次尋求理論支持，形成初步猜想。在該環節，教師要善于使用教材和課后搜集的素材巧妙地設置問題情景，激發學生的問題意識，使他們發現并提出問題。教師在教學過程中也要考慮學生已有的認知水平和生活經驗等因素來設置問題，使問題有梯度。在探究尿液的形成過程中，教師可分別從以下兩個方面展開。① 從結果入手，展示尿液和血液的成分（表1）。

教師提出問題：

① 通過對比兩種液體的成分你能獲得哪些信息？

② 尿液中的這些成分和血液中其他成分相比有哪些共同特點？

學生初步猜想尿液和血液的關系——尿液是從血液變化過來；接著遵循逆向思維的思路，尋找物質成分發生變化的部位。

教師展示腎單位結構的圖片，并提出問題：

① 腎小球的構成是什么？

② 毛細血管功能特點是什么？

③ 在腎單位中還有哪些地方也存在毛細血管？

通過分析腎單位的結構特點和功能學生猜想尿液形成的部位——腎小球和腎小管。“物質成分對比”和“器官結構特點和功能的適應”這兩方面形成了有力的證據鏈，猜想已具雛形。在這個尋求理論支撐的過程充分挖掘了學生儲備的知識，達到了學以致用的目的。

第三環節——確定假說內容，實踐逆向過程。假說的內容是對已知現象的解釋和預見，需在模擬實踐中求證。實踐是對理論的挑戰，同時也為理論的提升和完善提供了機遇。在確認尿液形成部位的基礎上，猜想尿液的形成過程是這一環節核心。

教師引導學生思考以下問題：

① 在血液流經腎小球時發生怎樣的變化？在腎小囊腔中形成的液體的成分是什么？并說出猜想的理由。

② 當以上液體流經腎小管時又發生怎樣的變化，最終形成了尿液？

激烈的認識沖突使外部知識與內部創造的不平衡達到暫時的平衡。該過程的延續要求學生要有較完善的認知結構，完善的認知結構是解決沖突的保障。正如心理學家加涅認為，學生對探究的問題要有較廣的背景知識，才有可能發現并提出問題，也才有可能對大量信息進行選擇、整合和編碼，從而進行有效的思考。這種挑戰性的問題極大程度地拉動了學生的內驅力，使學生積極主動地獲取并利用各個方面的知識來解決當前自己面臨的問題，這個過程對學生的綜合素養的提高起到了非常重要的作用。

第四環節——求證環節。大膽的猜想、激烈的爭議，會激發學生強烈的求證欲望。求證的途徑很多：閱讀文本、觀看視頻、查閱醫學科普……主動的求證過程不僅是主動修正和完善的的過程，更是一個開闊 視野的過程，也是一個生成新問題的過程。

“逆向思維”不僅是一種引導學生學習的方法，更是一種思想，引領學生去探究更廣闊的生命科學領域！