從“想當然”到科學思維

摘 要：發展科學思維要破除“想當然”式的錯誤。目前大多數學生“想當然”式的思維方式普遍存在，成為培養學生科學思維這一核心素養的阻礙。為此，教師需要在日常教學過程中避免“想當然”式的思維方式，促進學生核心素養的發展。

關鍵詞：“想當然”式錯誤；核心素養；科學思維

文章編號：1003-7586（2024）06-0092-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

最近，在神經調節和體液調節的教學過程中學生連續出現的“想當然”式錯誤引起了筆者的思考。

1 學生學習過程中出現的“想當然”式錯誤

人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩態與調節》第2章第1節“神經調節的結構基礎”中提到：外周神經系統分布在全身各處，包括與腦相連的腦神經和與脊髓相連的脊神經，并且都具有傳入神經和傳出神經。

當筆者進行該內容的教學時，剛好聽到學生在討論教材中描述的腦神經和脊神經都含有傳入神經和傳出神經。學生認為：書上講腦神經和脊神經都是成對存在的，因此每對神經都是由一條傳入神經和一條傳出神經組成的。另一位學生反駁：每一對神經在身體兩側應該對稱，如果一條傳入神經和一條傳出神經組成一對，那么身體的一邊只有傳入神經，另一邊只有傳出神經顯然是不合理的，這里的意思應該是每對神經中的每一條都既包含傳入神經又包含傳出神經。事實上，第二位學生聽上去相對嚴密的邏輯其實卻是一個“想當然”式的錯誤。人的腦神經一共有12對，在這12對腦神經中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ對是傳入神經；第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅻ對是傳出神經；第Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ對是混合神經，即既包括傳入神經，又包括傳出神經。脊神經是由脊髓發出的成對神經，人體共有31對，都是混合神經。

在當天的作業中，筆者引導學生描述出人在安靜狀態下，副交感神經活動占據優勢時的生理變化。一位學生提出安靜狀態時副交感神經活動會使血管舒張。其依據是教材上寫道，當人體交感神經興奮時會使血管收縮，而交感神經和副交感神經對同一器官的作用往往是相反的，所以學生認為副交感神經活動應該會使血管舒張。這又是一個很典型的“想當然”式錯誤。事實上，交感神經的分布廣泛，幾乎全身所有內臟器官都受到交感神經的支配，而副交感神經的分布比較局限，一般皮膚和肌肉內的血管不會受到副交感神經的支配。教材在自主神經系統的組成和功能示例圖上，并沒有標明副交感神經對血管的作用。學生沒有仔細閱讀書本上的相關圖例，只是根據一句話“想當然”地進行推理論證，結果卻與事實不符。

在“水和無機鹽平衡的調節”一節內容中，筆者引導學生寫出當血鈉含量降低時的激素調節過程。一位學生寫道：血鈉含量降低會刺激下丘腦分泌促腎上腺皮質激素釋放激素，促腎上腺皮質激素釋放激素促進垂體分泌促腎上腺皮質激素，進而刺激腎上腺皮質分泌醛固酮，從而促進腎小管和集合管對鈉的重吸收，維持血鈉含量的動態平衡。其依據是教材內容中人和高等動物體內有下丘腦－垂體－腎上腺皮質軸的分級調節系統，而醛固酮是由腎上腺皮質分泌的，因此該學生認為這里醛固酮的分泌同樣受到分級調節。事實上，腎上腺皮質分泌的皮質激素有三種，高中教科書上主要介紹了其中的兩種，即醛固酮和皮質醇。醛固酮由腎上腺皮質的球狀帶細胞分泌；皮質醇由腎上腺皮質的束狀帶細胞分泌。束狀帶細胞分泌皮質醇的過程處于下丘腦－垂體－腎上腺皮質軸的分級調節機制的控制，而醛固酮醛固酮的分泌并沒有處于下丘腦－垂體－腎上腺皮質軸的分級調節機制的控制。在由此及彼的推理過程中，學生試圖用一個簡單的邏輯關系推出一個普適的過程，事實上由于生命活動的多樣性，其發生過程往往并沒有想象的那么簡單。

2 教輔材料中常見的“想當然”式錯誤

這種“想當然”式的錯誤也經常會出現在各種教輔材料中。比如在“觀察根尖分生區組織細胞的有絲分裂”實驗中，有的教輔材料表示洗去解離液，可以防止鹽酸和堿性染料甲紫發生酸堿中和反應，從而有利于染色。事實上甲紫溶液本身呈酸性，因此鹽酸并不會和酸性的甲紫溶液發生酸堿中和反應。再比如很多教輔材料根據三個終止密碼子不能確定氨基酸，想當然地推理出tRNA有61種。事實上tRNA反密碼子的第三個堿基允許發生一些“擺動”，能夠識別一個以上的密碼子，從而導致tRNA的種類并不是61種。還比如很多教輔材料根據血糖濃度升高，可以直接刺激胰島B細胞分泌胰島素，并因此得出胰島B細胞的細胞膜表面有葡萄糖受體，可以和葡萄糖結合從而傳遞信息。事實上，血糖濃度升高，刺激胰島B細胞分泌胰島素的機制是通過葡萄糖在細胞內代謝產生的ATP介導信號轉導實現的。

教輔材料出現這類“想當然”式的錯誤，對學生和教師的危害更加嚴重。一方面，學生花費大量時間學到錯誤的知識；另一方面，通過教輔材料簡單的“類比推理”得出結論，容易讓學生形成不求甚解的思維習慣。

3 “想當然”式錯誤出現的原因

筆者認為出現“想當然”式錯誤的原因主要有三點：

一是思維的惰性。學生對于平時出現的問題表現麻木，缺少思考，沒有求知精神。這可能是由于問題太多，無暇思考；問題太難，無力思考；問題沒有吸引力，導致學生缺乏思考的動力等原因造成的。

二是缺乏批判性思維。這往往是由于學生不敢質疑、不求甚解造成的。把教輔材料當作權威，陷入本本主義；把教師當權威，陷入迷信權威的陷阱。高中生物學教材中關于促胰液素的發現歷程，寫到法國學者沃泰默（Wertherimer）在進行實驗后，發現不同尋常的實驗結果卻依然認為促進胰液分泌的只有神經調節，陷入迷信權威的陷阱。可見因為缺乏批判性思維導致“想當然”式錯誤的現象是常見的。

三是沒有形成科學的思維方式。很多學生在對問題沒有深入思考和研究的情況下就迅速得出結論，對生物的多樣性、獨特性和生命活動的復雜性認識不足，導致形成“想當然”式的錯誤。即便現在一些廣為認可的學說也都處于不斷的修正和發展過程，經常會有全新的理論重新顛覆人們的認知。因此學生片面地看待生物學問題往往會出現“想當然”式的錯誤。

4 如何從“想當然”走向科學思維

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出學生應該在學習過程中逐步發展科學思維。科學思維是指“尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。發展學生的科學思維，首先就要破除“想當然”式的思維方式，這需要教師和學生共同努力做好以下幾點：

第一，培養學生的好奇心和求知欲。“想當然”式的錯誤思維往往源于思維的惰性，因此讓學生保持旺盛的好奇心和求知欲是打破思維惰性的重要前提。首先，教師設計的問題應當情境化、生活化，引導學生產生共鳴。生物學是一門跟學生的身體、生活關系非常密切的學科，教師要善于把學生熟悉的現象與所學的知識建立聯系，激發學生的求知欲，或者能找到實踐與認知的矛盾點，激發學生的好奇心。其次，教師應當教授學生解決問題的方法，讓學生以自身努力克服困難，解決問題，獲得成長。最后，教師要想辦法讓學生在解決問題的過程中體驗成功的快樂，形成積極的正反饋。

第二，培養學生的批判性思維。遇到問題時，教師應鼓勵學生不盲從教輔材料，從更加權威的資料尋找問題的答案。常見的權威資料有：新版的大學教材、權威或者核心期刊上的專業論文、論著、各地高考題等。這些資料往往是國內外相關領域的專家最新研究的成果，因此具有時效性、權威性。同時，引導學生認識到當下學界對很多問題的認識并沒有形成定論，因此，也要求學生學會用發展的眼光看待問題。

第三，培養學生形成嚴密的邏輯思維。引導學生避免簡單、機械、片面地看待問題，養成全面、系統分析問題的習慣。因為生物存在多樣性、獨特性，生命活動具有復雜性，因此教師在歸納總結的時候，不能“想當然”地下定義。關于這一點，教材的表述值得教師和學生學習。例如，糖類分子一般是由C、H、O三種元素組成；幾乎所有的生物體都共用一套密碼子；人和高等動物的各項生命活動常常同時受神經和體液調節等。這里的表述是“一般、幾乎、常常”，具有較強的科學性。另外，由于生物學是一門實驗性學科，很多問題可以通過設計實驗來驗證自己的想法，使結論具有實踐性和科學性。

總之，“想當然”式的錯誤是普遍存在的，是學生和教師學習與研究上的阻礙，需要教師和學生共同努力應對，從而更好地培養學生的科學思維，促進學生核心素養的發展。

5 總結與討論

在生物學教學中，教師扮演著引導學生運用科學思維、避免“想當然”式錯誤的關鍵角色。科學思維強調培養學生的問題意識、思維邏輯、實證精神和批判性思考能力，以確保學生能夠基于證據進行推理，而不是依賴未經驗證的直觀假設。

首先，教師應鼓勵學生對生物學現象保持好奇心和質疑態度，激發他們對“為什么”和“如何”的探索欲望，而非接受既定結論。其次，通過設計實驗、觀察和數據分析的實踐活動，引導學生親身體驗科學方法，學會如何通過實驗驗證假設，培養實證精神。最后，通過對學生批判性思考的培養，使其能夠獨立分析數據，評估實驗結果的可靠性，避免陷入“想當然”的誤區。

例如，在講解基因表達調控時，教師可以通過設計實驗，讓學生親自探索基因表達受環境因素影響的機制，而不是簡單地陳述理論。這種實踐不僅加深了學生對知識的理解，同時也引導學生以科學的方式思考問題，從而避免基于直觀感受或常識性假設而產生誤解。

綜上所述，教師通過引導學生運用生物學科學思維解決問題，不僅能夠有效避免“想當然”式的錯誤，還能激發學生的科學探究精神，培養其批判性和邏輯性思維，從而落實學生核心素養的發展。