在生物學教學中培養(yǎng)學生探究因果聯系的邏輯能力

張志強

摘 要：教學的重要任務之一是培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，探求因果聯系的邏輯能力是邏輯思維能力的一個重要方面。本文介紹了探求因果聯系的五種方法，并從中學生物教學出發(fā)分別加以舉例說明。

關鍵詞：邏輯思維能力 因果聯系

教學不僅是傳播知識的過程，也是培養(yǎng)學生能力的過程。學生的能力是一個完整的體系，在這個體系中，邏輯思維能力處于核心位置，而探究因果聯系的邏輯能力則是基本的邏輯思維能力之一。

學生在學習和生活中，經常會遇到一些與生物學有關的問題，如：秋末冬初街道兩旁的響楊開始落葉，可是高壓水銀燈下葉子卻遲遲不落。這是為什么呢？又如：在乍暖還寒的初春，有的人經常感冒而有的人卻很少感冒，這又是什么原因呢？這些問題都會激起學生的探究欲，想去探尋現象下的深層原因。生物教師在教學的過程中，可以恰當地利用這些問題來培養(yǎng)學生探究因果聯系的邏輯能力。

探求現象間因果聯系的邏輯方法主要有五大類：求同法，求異法，求同求異并用法，共變法，剩余法。

1 求同法

求同法的原理：當我們發(fā)現某一現象出現在幾種不同的場合，而在這些場合中，只有一個條件是相同的（其他條件均不相同）。這樣，我們就可以推斷，這個唯一的相同條件就是那個共同現象出現的原因。求同法可用圖式表示為：

推論：A與a之間有因果聯系。

求同法的特點是“異中求同”，運用此法時應當注意以下問題：第一，考察的場合盡量多些；第二，分析各種場合中的相同因素是否只有一個；第三，求同法只是探求因果聯系的一種初步方法，在使用中最好配合其他方法以提高可靠性程度。

以發(fā)現甲狀腺腫大的原因為例來說明求同法的運用：十九世紀，人們還不知道為什么有些人的甲狀腺會腫大，后來人們對甲狀腺腫大盛行的地區(qū)進行調查研究發(fā)現，這些地區(qū)的人口、氣候、風俗等狀況各不相同，但有一個情況卻是相同的，即土壤和水流中缺碘，居民的食物和飲水也缺碘，由此作出結論：缺碘是引起甲狀腺腫大的原因。

2 求異法

求異法的原理：如果某一現象在一種場合下出現，而另一場合下不出現，在這兩種場合里，其他條件都相同，只有一個條件不同（即在某現象出現的場合里有這個條件，而在某現象不出現的場合里則沒有這個條件），那么，這唯一不同的條件，就是這一現象產生的原因。求異法可用圖式表示為：

運用求異法應注意的問題：第一，兩個場合有無其他差異情況；第二，兩個場合中唯一不同的情況是被研究現象的整個原因還是部分原因。

求異法在科學研究中，特別是科學試驗中，是一種被廣泛運用的方法。下面舉例說明：大氣污染不僅嚴重影響人們的身體健康，也影響農作物的產量和樹木的成長，如使白楊樹提早落葉等等。荷蘭的研究人員曾在環(huán)境曝露室中的兩間實驗室里做過下面一個實驗：將被污染的空氣注入一間實驗室里，而在另一間的入氣孔上裝上活性碳過濾器等清除污染物的裝置，使注入的空氣變?yōu)闈崈舻目諝狻砷g實驗室中的土壤、水分、濕度、日照時間等與植物生長有關的其他條件完全相同。在兩間實驗室里，分別栽上同樣的白楊十五株。四個月之后，在空氣潔凈的實驗室里，十五株白揚新長出的莖平均高二米九五，而在污染室中，新莖的平均高度只有二米零九；葉數前者平均為七十一片，后者僅為二十六片。而且，前者在九月上旬葉子還在繼續(xù)生長，而后者在八月初即開始落葉。這清楚表明：白楊樹提早落葉的原因是大氣污染。

3 求同求異并用法

求同求異并用法是這樣一種方法：考察兩組事例，一組是由被研究現象出現的若干場合組成的，稱之為正事例組；一組是由被研究現象不出現的若干場合組成的，稱之為負事例組。如果在正事例組的各場合中只有一個共同的情況并且這一共同情況在負事例組的各場合中都不出現，那么，這個情況就是被研究現象的原因。求同求異并用法可用圖式表示為：

求同求異并用法的特點是“既求同又求異”，運用求同求異并用法應注意的問題：第一，正反場合的事例越多越好；第二，正反場合的“其他情況”相似。

達爾文在研究動物形態(tài)與環(huán)境之間的關系時，曾借助此法。他觀察到，不同類的動物如果生活在相同的環(huán)境里，常常呈現相同的形態(tài)。如：鯊魚屬于魚類，魚龍屬于爬行類，海豚屬于哺乳類，它們原種類完全不同，但由于長期生活在相同的環(huán)境里，形態(tài)很相似，都有胸鰭、背鰭、尾鰭。反之，同類動物如果生活在不同的環(huán)境里，就有不同的形態(tài)。如狼、蝙蝠和鯨，都是哺乳類，由于生活條件不同，形態(tài)就很不相同，狼適于奔跑、蝙蝠適于飛翔，鯨適于游水。達爾文由此得出結論：動物形態(tài)構造與其生活條件和環(huán)境之間存在著因果關系。

4 共變法

共變法是指：在其他條件不變的情況下，如果一個現象發(fā)生變化，另一個現象就隨之發(fā)生變化，那么，前一現象就是后一現象的原因或部分原因。比如，氣溫上升了，放置在器皿中的水銀體積就膨脹了；氣溫下降了，水銀體積就縮小了。根據氣溫與水銀體積的共變關系，我們就可推斷說，氣溫的升降是水銀體積膨脹或收縮的原因。共變法可用可用圖式表示為：

共變法的特點是“求相應之變”，運用共變法應注意：第一，不是有了共變現象的都有因果聯系；第二，兩個現象之間的共變有一定限度，超過限度就會失掉原先的共變關系。

下例是共變法的應用：在研究溫度對酶的活性影響的實驗中，其他因素都相同，當溫度變化時，反應速度也隨之發(fā)生變化，在一定范圍內，溫度越高，酶的催化效果越好，由此可知溫度的高低可以造成酶的催化效果不同。

5 剩余法

剩余法指的是：如果某一復合現象是由另一復合原因所引起的，那么，把其中確認有因果聯系的部分剔除，則剩下的部分也有因果聯系。剩余法的邏輯形式如下：

已知：復合現象F（A、B、C）是被研究現象K（a、b、c）的原因

其中：B是b的原因；C是c的原因

推論：A是a的原因（或部分原因）

剩余法的特點是“從余果求余因”，運用剩余法應注意：第一，必須確知被研究的某復合現象是由某復合原因引起的，并且確知其中部分現象是對應的部分原因引起的，而已知的部分原因與剩余部分的現象無因果聯系，否則，結論就不可靠；第二，剩余現象與剩余原因是單一的，還是復合的，如果是復合的，還必須進一步探索，不能輕率地得出結論。

下例可說明剩余法的運用：銀邊天竺葵的綠葉在光下制造淀粉推斷光合作用條件的實驗，結果是：①葉片的綠色見光部分變成了藍色；②葉片的綠色遮光部分乃是白色；③葉片的白色見光部分也是白色。光合作用的的條件是一個復合現象，其結果也是一個復合現象。從上述實驗結果①②可得出光是光合作用的條件，是否還有其他條件呢？運用剩余法分析③， 不含葉綠體的部分見光也不能產生淀粉，所以葉綠體也是光合作用的必要條件。

以上的方法和實例說明，探究因果聯系的5種邏輯方法，對提高學生的整體思維能力有重要意義。自覺地掌握和運用這些邏輯方法， 對于提高學生的探究能力、設計能力、分析能力和創(chuàng)新能力都是十分有益的。在生物學新課改中，特別注重對學生能力的培養(yǎng)，所以，在日常教學中，應當倡導和加強對學生這方面的教育。