例談高中生物學教學中理性思維能力的培養

王吉文

(江蘇省南京市人民中學 210005)

理性思維是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維方式。理性思維的培養首先要求教師能夠精心設計學習情境，并對課內外的有價值的學習材料進行加工后以多樣化的方式提供給學生，促進學生的理性思維能力的提升。現以高中生物學課堂教學實例來說明如何對高中學生進行理性思維能力的培養。

1 歸納和概括思維能力的培養

“歸納和概括”就是指在頭腦中把對象的各個組成部分聯系起來，或把事物的個別特性、個別方面結合成整體的過程。歸納和概括的思維過程要求學生能從大量的生物學事實中歸納概括，形成基本的生物學規律。

例如，在“基因控制蛋白質表達”一節中，教師可以首先向學生提供以下生物學現象或事實：①實驗1：35S標記半胱氨酸的大腸桿菌培養一段時間后，將大腸桿菌細胞破碎、離心、檢測放射性，發現核糖體上有高放射性；32P標記T2噬菌體DNA，再用噬菌體感染大腸桿菌，將大腸桿菌細胞破碎、離心、檢測放射性，發現核糖體上沒有放射性。②實驗2：先用T2噬菌體感染大腸桿菌，有新的RNA生成，再用32P標記新合成的RNA，將大腸桿菌細胞破碎、離心、檢測放射性，發現核糖體上有高放射性。③實驗3：將噬菌體DNA和大腸桿菌DNA加熱變性至雙螺旋解開，分別加入熒光標記的實驗2中提取的RNA，各自在適宜的溫度下保溫足夠的時間，用洗脫液洗脫，檢測放射性，發現噬菌體DNA這一組的實驗中出現放射性而大腸桿菌的沒有。

教師引導學生得出實驗1 的結論是“DNA不直接控制蛋白質合成”，實驗2的結論是“RNA和核糖體結合控制蛋白質合成”。引導學生綜合實驗1和2可以推斷：DNA控制RNA合成，而實驗3就是這一推斷的驗證實驗，因為從實驗3可以得出：噬菌體以自身的DNA為模板指導合成RNA。通過上述過程，引導學生在綜合三組實驗結論的基礎上，最終歸納概括出轉錄的概念：“以DNA為模板指導合成RNA的過程”。

2 演繹和推理思維能力的培養

“演繹和推理”就是從一般性的前提出發，通過推導(即“演繹”)，得出具體陳述或個別結論的過程。演繹和推理的邏輯形式對于理性思維的重要意義在于：它對人的思維保持嚴密性、一貫性有著不可替代的校正作用。高中生物學學習過程中，演繹和推理思維要求學生能運用已知的生物學規律，預測或探討相關生命現象的機制。

例如，在學習“伴性遺傳”這一部分內容之前，學生已經了解了基因的分離定律和假說演繹法，因此可以在此基礎上，引導學生運用分離定律和演繹推理的方法，探究果蠅眼睛顏色的伴性遺傳機制。教師首先展示教材中的實驗現象：紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅雜交得到F1全部是紅眼，F1中雌雄交配結果發現F2中紅眼：白眼為3∶1，并且紅眼中雌雄果蠅比例是2∶1，白眼中只有雄果蠅。隨后教師引導學生通過模仿孟德爾的測交實驗的過程，演繹推理出F1果蠅和白眼果蠅測交的結果。經過演繹推理，學生發現無論假設控制紅白眼基因只在X染色體上，還是同時存在于X、Y染色體上都能解釋測交的結果。如何才能得出正確的結論呢？教師以此為契機，引導學生通過演繹推理反交實驗過程和結果來判斷基因的位置，最后教師展示真實的實驗結果，引導學生最后得出：控制果蠅眼色的基因位于X染色體上。

3 模型和建模思維能力的培養

生物學中的模型是生命世界在我們頭腦中簡化的反映，是認識生命世界和闡明生命活動原理的重要方式之一。高中生物學中涉及的模型分為物理模型(如DNA的結構模型)、數學模型(如種群數量增長模型)和概念模型(如血糖平衡的調節過程)等。因此，教師在教學中要引導學生學會正確運用文字、圖示建構模型來表征并闡明相關生命活動的原理。

例如，在“血糖平衡的調節”這一部分內容中，教師可向學生提供以下實驗資料：①胰高血糖素和胰島素分別由胰島A細胞和B細胞分泌，而這兩種細胞都連有神經元，并且此神經元通過脊髓和下丘腦神經元相連；人體血糖濃度降低時，測得此時下丘腦某一區域神經元放電增強，如果此時注射葡萄糖則發現此區域神經元放電減弱；如果血糖濃度升高到一定程度，則又發現下丘腦另一區域神經元放電增強。②分離胰島A細胞和B細胞后，分別置于不同濃度的葡萄糖培養液中培養，再通過檢測不同葡萄糖濃度培養液中激素的含量變化，結果發現：細胞分別培養狀態下，隨著葡萄糖濃度提高，在一定范圍內胰島B細胞分泌胰島素逐漸增加，胰島A細胞分泌的胰高血糖素逐漸減少。據此，引導學生分析實驗現象、結合實驗結論及相關知識，通過合作和探究的方式自主構建血糖平衡調節的模型(圖1)。

圖1 血糖平衡調節模型

學生在構建模型后，教師可讓學生根據模型回答問題：為什么血糖平衡的調節具有“自主性”？從而引出“反饋調節”這一重要概念，讓學生能以“血糖平衡的調節”這一特例抽象出反饋調節的基本特征。

4 批判性思維能力的培養

“批判性思維”就是理由充分、邏輯嚴密的反思判斷，包括獨立自主、自信、思考、不迷信權威、頭腦開放、尊重他人等六大要素。在高中生物學學習過程中，批判性思維的形成要求學生能基于生物學原理和限定條件等對生物學問題或觀點提出質疑或論證。

例如，在“生長素的發現”這一節內容教學中，學生學習完生長素發現的過程并得出植物向光生長的原因之后，教師可以向學生提出：有科學家重復了溫特的實驗，結果證明，用另一種方法測定兩側擴散的生長素含量并沒有區別，但是植物仍然向光彎曲生長，你認為這是什么原因？引導學生對教材上的結論進行懷疑并提出自己的觀點及假設。此時，教師可以引導學生假設“向光一側比背光一側抑制生長的物質較多”“向光一側比背光一側另外一種促進生長的物質較少”等等。然后教師可展示不同于教材中對植物向光生長原因解釋的實驗證據，引導學生分析證據，得出結論以支持自己的觀點，模擬實驗論證過程。