高中生物習(xí)題教學(xué)中科學(xué)思維的滲透

劉渠道

(安徽省寧國中學(xué) 242300)

高中生物課程標準(2017年版2020年修訂)科學(xué)思維內(nèi)容中明確指出學(xué)生能夠“基于生物學(xué)事實和證據(jù)，運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視和論證生物學(xué)的社會議題”.高中生物習(xí)題教學(xué)中應(yīng)基于“科學(xué)思維”認真的研究與解讀，篩選與精講相關(guān)習(xí)題，促使學(xué)生上述能力得到不同程度的鍛煉與提升，為學(xué)生科學(xué)思維的提高奠定堅實基礎(chǔ).

1 注重歸納與概括能力的培養(yǎng)

例1在調(diào)控因子的嚴格控制下細胞周期按照G1期( DNA合成前期)→S期( DNA合成期)→G2期(DNA合成后期)→M期(細胞分裂期)4個階段有條不紊的進行.為研究細胞周期的調(diào)控機制，研究人員取不同時期的細胞進行融合試驗，獲得表1所示的實驗結(jié)果，則以下說法不正確的是( ).

表1

A.S期細胞存在可誘導(dǎo)染色質(zhì)DNA復(fù)制的調(diào)控因子

B.M期細胞存在可誘導(dǎo)染色質(zhì)濃縮成染色體的調(diào)控因子

C.融合M期和S期的細胞，則原S期細胞中染色質(zhì)會出現(xiàn)凝縮

D.融合M期和S期的細胞，則M期細胞染色體DNA會復(fù)制

習(xí)題以表格的形式給出了4種細胞融合的方式以及對應(yīng)的實驗現(xiàn)象.解答該題需要搞清楚細胞周期的順序，通過對比、概括出細胞周期中可能存在的物質(zhì)以及物質(zhì)的作用.

綜合分析可知錯誤的是D項.

2 注重演繹與推理能力的培養(yǎng)

例2如圖1所示的人類遺傳系譜圖中，5號和6號分別患甲、乙兩種遺傳病.甲、乙兩種遺傳病的控制基因分別用A/a、B/b表示.其中Ⅰ-1號不攜帶任何致病基因，Ⅰ-2和Ⅰ-3是親兄妹，Ⅲ-7兩病都不患的概率為1/4，則以下推理正確的是( ).

圖1

A.甲病為常染色體上隱性遺傳病，乙病為伴X染色體隱性遺傳病

B.甲病具有隔代交叉遺傳特點，Ⅱ-5的患病基因只能來自其外祖父

C.Ⅱ-5和Ⅱ-6未出生的二胎，女兒患病的概率為3/4，應(yīng)禁止近親結(jié)婚

D.從優(yōu)生優(yōu)育角度出發(fā)，建議Ⅱ-5和Ⅱ-6生男孩

基因型與遺傳病的判斷是高中生物的重點與難點知識，能很好的鍛煉學(xué)生的推理能力，因此習(xí)題教學(xué)中應(yīng)做好該類問題的講解.解答該題在于根據(jù)遺傳系譜圖以及給出的說明準確的推理出兩種致病基因的遺傳類型.

綜合分析應(yīng)選擇C項.

3 注重模型與建模能力的培養(yǎng)

例3在實驗室中均以葡萄糖為底物用兩種方式進行酵母菌酒精發(fā)酵.其中甲發(fā)酵罐中保留一定量的氧氣，乙發(fā)酵罐中沒有氧氣，其余條件均相同且適宜.實驗過程中每兩小時測定兩發(fā)酵罐中氧氣和酒精的物質(zhì)的量，繪制如圖2所示的圖像，則( ).

圖2

圖2

A.甲乙兩發(fā)酵罐分別在第9h和第6h無氧呼吸速率最快

B.甲乙兩發(fā)酵罐分別在第3h和第0h開始進行無氧呼吸

C.甲乙兩發(fā)酵罐實驗結(jié)果表明，酵母菌為異養(yǎng)厭氧型生物

D.實驗結(jié)束時，甲乙兩發(fā)酵罐中產(chǎn)生的二氧化碳之比為8∶5

該題以圖像的形式考查學(xué)生對細胞呼吸模型的掌握情況，只有熟練的把握模型原理，才能順利解答該題.解題時需認真讀題，充分挖掘圖像隱含條件，聯(lián)系模型，分析引起圖像變化的內(nèi)在原因.綜合分析應(yīng)選擇D項.

4 注重批判性思維的培養(yǎng)

例4小白鼠是恒溫動物.為探究小白鼠的體溫調(diào)節(jié)中樞是否為下丘腦，某生物興趣小組制定以下實驗方案：

實驗假設(shè)：下丘腦是體溫調(diào)節(jié)中樞；實驗用具：略寫；實驗步驟：①取兩只生理狀況相同的健康成年小白鼠，標記為甲、乙；②用一定的方法破壞甲鼠的下丘腦，乙鼠不做處理，作為對照，并分別測量初始體溫；③將甲鼠置于0℃環(huán)境中，將乙鼠置于2℃環(huán)境中作為對照，在相對安靜的條件下觀察24h，每隔4h分別測量一次體溫并做好記錄.預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：甲鼠體溫發(fā)生明顯改變，乙鼠體溫保持相對恒定，表明體溫調(diào)節(jié)中樞是下丘腦.

(1)甲鼠在0℃環(huán)境中發(fā)生了戰(zhàn)栗，則發(fā)生戰(zhàn)栗過程的反射弧為____；

(2)針對該興趣小組設(shè)計的實驗方案提出相應(yīng)的改進意見；

(3)有同學(xué)認為實驗組與對照組可在同一組小白鼠身上進行，你是否贊同這個觀點？并說明理由.

問題(1)根據(jù)所學(xué)可知甲鼠在0℃環(huán)境中發(fā)生戰(zhàn)栗過程的反射弧為冷覺感受器→傳入神經(jīng)→下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞→傳出神經(jīng)→骨骼肌.問題(2)先分析該實驗的不妥之處，明確實驗原理、實驗遵循的原則.該實驗中下丘腦的有無為自變量，小鼠的體溫變化情況為因變量，實驗應(yīng)遵循單一變量和平行重復(fù)原則.實驗中為避免偶然因素的影響，應(yīng)注重增加實驗對象的數(shù)量，因此，應(yīng)對實驗做如下改進：選擇生理狀況相同，成年健康的小白鼠若干只進行實驗；實驗過程中應(yīng)將兩組小白鼠均置于0℃的環(huán)境中，避免環(huán)境不同引起的干擾；書寫實驗結(jié)論時應(yīng)根據(jù)探究過程，遵循實事求是的原則進行書寫，而非只寫出一種情況.問題(3)實驗過程中可以同一組小白鼠為對象，分別做不破壞下丘腦、破壞下丘腦的實驗，通過自身對照得出實驗結(jié)論.

5 注重創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)

例5 某病毒的基因組為單股正鏈RNA(與mRNA序列相同)，含有m個堿基.其在被感染細胞的細胞質(zhì)中復(fù)制、裝配以出芽方式釋放，其增殖過程如圖3所示，則關(guān)于該病毒的描述錯誤的是( ).

圖3

A.該病毒幾乎只感染某特定細胞，是因為侵入細胞必須要與特定的受體結(jié)合

B.一個該病毒RNA分子復(fù)制出一個新的RNA約需要2m各核苷酸

C.該病毒基因所控制合成最長多肽鏈的氨基酸數(shù)不超過m/3

D.已被治愈的患者體內(nèi)會永遠存在該病毒的抗體和記憶細胞

該題創(chuàng)設(shè)的情境較為新穎，解答時不僅需要聯(lián)系所學(xué)，而且需要讀懂圖，很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維.當學(xué)生在解題時能夠提出不同的看法或者解題思路時，應(yīng)表揚其細致觀察、積極思考的行為.綜合分析應(yīng)選擇D項.

高中生物習(xí)題教學(xué)中為更好地提升學(xué)生的科學(xué)思維，使其在解答生物問題的過程中能夠靈活運用相關(guān)的方法，高效的破題，應(yīng)充分把握科學(xué)思維的內(nèi)涵，明確其涵蓋的方面，做好自身教學(xué)經(jīng)驗教訓(xùn)的總結(jié)，對相關(guān)的習(xí)題進行合理的設(shè)計與組織，使學(xué)生既鞏固了所學(xué)，提升了能力，科學(xué)思維又能得到很好的鍛煉，自覺的養(yǎng)成運用科學(xué)思維分析問題的良好意識與習(xí)慣.