例談高中生物學(xué)教學(xué)中演繹推理能力的培養(yǎng)

摘要：針對(duì)提升高中生理性思維的重要途徑——演繹推理能力的培養(yǎng)，筆者從實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合實(shí)例，提出了幾種具體的途徑。

關(guān)鍵詞：理性思維；生物學(xué)教學(xué)；演繹推理

演繹推理能力是在高中生物教學(xué)過程中發(fā)展理性思維重要途徑之一。新的課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求學(xué)生能基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用演繹與推理等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。那么如何培養(yǎng)學(xué)生的演繹和推理能力呢？筆者結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐提出了一些思考。

一、 通過新舊情境下的認(rèn)知沖突培養(yǎng)演繹推理能力

演繹推理能力的一種重要體現(xiàn)就是學(xué)生能在新的情境下，運(yùn)用已經(jīng)掌握的原理、方法去解釋新的事實(shí)，揭示新的規(guī)律。因此，教師需要通過各種手段精心創(chuàng)設(shè)新情境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們用已經(jīng)掌握的方法和知識(shí)無(wú)法完全解決新情境下的問題而產(chǎn)生認(rèn)知沖突，從而激發(fā)他們探究的熱情、動(dòng)力和創(chuàng)造力，促使學(xué)生在解決新問題的過程中不斷提升能力。

例如，在“伴性遺傳”這一部分內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)了解了基因的分離定律和假說演繹法，因此可以在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)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(jī)制。教師首先展示教材中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅雜交得到F1全部是紅眼，F(xiàn)1中雌雄交配結(jié)果發(fā)現(xiàn)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。教師首先引導(dǎo)學(xué)生通過模仿孟德爾的測(cè)交實(shí)驗(yàn)的過程，演繹推理出F1果蠅和白眼果蠅測(cè)交的結(jié)果，經(jīng)過演繹推理，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論假設(shè)控制紅白眼基因只在X染色體上，還是同時(shí)存在于X、Y染色體上都能解釋測(cè)交的結(jié)果。如何才能得出正確的結(jié)論呢？教師以此為契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生通過演繹推理反交實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果來(lái)判斷基因的位置，最后教師展示真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生最后得出：控制眼睛顏色的基因位于X染色體上。

二、 通過生命活動(dòng)過程的發(fā)散預(yù)測(cè)培養(yǎng)演繹推理能力

我們知道，生命活動(dòng)發(fā)生過程在沒有被證實(shí)之前，科學(xué)家會(huì)有很多的猜想或推測(cè)，而教師可以以這些對(duì)生命活動(dòng)過程的發(fā)散性的猜測(cè)為素材，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)發(fā)散思維的結(jié)果，始終在事先不知道結(jié)果的情況下，展開發(fā)現(xiàn)式的學(xué)習(xí)過程，不斷思考可能的生命活動(dòng)過程并演繹推理出多種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再將自己推理的結(jié)果與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，逐漸獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，發(fā)展自己的能力。

例如，在“DNA分子的復(fù)制”一節(jié)中，教師可以先讓學(xué)生展開發(fā)散思維，猜測(cè)DNA復(fù)制可能的方式，引導(dǎo)學(xué)生推測(cè)出三種方式，即全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和色散式復(fù)制，并畫出三種方式下DNA復(fù)制一次的結(jié)果。然后教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，利用實(shí)驗(yàn)區(qū)別復(fù)制方式的關(guān)鍵在于能區(qū)分親代鏈和子代鏈，并提供同位素標(biāo)記和密度梯度離心技術(shù)等背景知識(shí)，提出：如何區(qū)別親代鏈和子代鏈？DNA用15N標(biāo)記的大腸桿菌在含有14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代后，會(huì)形成怎樣的子代DNA？離心之后的結(jié)果是怎樣的？教師可先讓學(xué)生分別在離心管的示意圖中標(biāo)出三種可能的復(fù)制方式下，DNA復(fù)制一次之后所提取的DNA離心的結(jié)果，然后教師將真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)真實(shí)的離心結(jié)果排除全保留復(fù)制的可能。然后教師提出：如何區(qū)別色散式復(fù)制和半保留復(fù)制呢？于是教師可繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生分別演繹推理出這兩種復(fù)制方式下，復(fù)制兩次之后所形成的子代DNA鏈的組成情況，并在離心管示意圖中標(biāo)出所提取DNA離心的結(jié)果。最后，教師展示真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生得出結(jié)論：DNA是通過半保留方式復(fù)制的。

三、 通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論的綜合分析培養(yǎng)演繹推理能力

生物學(xué)發(fā)展的歷程告訴我們，生命活動(dòng)規(guī)律最終揭示之前，會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，如果能綜合眾多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論，運(yùn)用正確的方法分析這些信息，往往會(huì)幫助科學(xué)家準(zhǔn)確闡釋生命活動(dòng)的規(guī)律。這也是科學(xué)研究的普遍規(guī)律。因此，在高中生物課堂中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在不斷獲得的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論的基礎(chǔ)上，綜合分析，大膽而理性地推理，嘗試自主揭示生命活動(dòng)的規(guī)律，以提升學(xué)生的演繹推理能力。

例如，在“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”一節(jié)中，在進(jìn)行“翻譯”部分的教學(xué)之前，教師可采用探究式教學(xué)模式，首先建構(gòu)出“轉(zhuǎn)錄”概念、“密碼子”概念和“tRNA”概念，然后向?qū)W生展示如下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并配以電鏡照片：翻譯時(shí)，發(fā)現(xiàn)一條mRNA上結(jié)合有多個(gè)核糖體，每個(gè)核糖體上肽鏈長(zhǎng)度規(guī)律性依次從長(zhǎng)到短（從短到長(zhǎng)）變化。接著教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)論梳理出如下信息：翻譯需要mRNA和核糖體結(jié)合；氨基酸在核糖體上脫水縮合；密碼子在mRNA上線性排列；tRNA負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸并能識(shí)別密碼子。最后教師讓學(xué)生根據(jù)已知信息，結(jié)合靜態(tài)的電鏡照片，大膽想象并推測(cè)蛋白質(zhì)在核糖體上合成的大體的動(dòng)態(tài)過程。

四、 通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中的“意外”結(jié)果培養(yǎng)演繹推理能力

中學(xué)生物教材中有很多經(jīng)典實(shí)驗(yàn)如探究暗反應(yīng)過程的實(shí)驗(yàn)、孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證DNA復(fù)制方式實(shí)驗(yàn)、探究遺傳物質(zhì)化學(xué)本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)等等。其實(shí)在科學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些和預(yù)測(cè)結(jié)果不符合甚至完全相反的情況，而這些都是非常好的培養(yǎng)學(xué)生演繹推理能力的素材。教師如果能將這些素材進(jìn)行合理地加工，引導(dǎo)學(xué)生分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)“意外”的原因，則能夠有效拓展學(xué)生的思路、提高學(xué)生的演繹推理能力。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)完噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)之后，教師可以提出：有人發(fā)現(xiàn)，用35S標(biāo)記的這一組，經(jīng)常出現(xiàn)沉淀中的放射性很高；而用32P標(biāo)記的這一組則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)上清液中的放射性很高，其原因是什么呢？然后教師可引導(dǎo)學(xué)生詳細(xì)審視教材中的實(shí)驗(yàn)過程，分析實(shí)驗(yàn)步驟和病毒繁殖的特點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生推理出可能的原因。

再如，在“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”這一節(jié)內(nèi)容中，教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)完生長(zhǎng)素發(fā)現(xiàn)的過程并得出植物向光生長(zhǎng)的原因之后，提出：有科學(xué)家重復(fù)了溫特的試驗(yàn)，結(jié)果證明，用另一種方法測(cè)定兩側(cè)擴(kuò)散的生長(zhǎng)素含量并沒有區(qū)別，但是植物仍然向光彎曲生長(zhǎng)，你認(rèn)為這是什么原因？引導(dǎo)學(xué)生反思生長(zhǎng)素作用原理并提出自己的推理，比如“向光一側(cè)比背光一側(cè)抑制生長(zhǎng)的物質(zhì)較多”“向光一側(cè)比背光一側(cè)另外一種促進(jìn)生長(zhǎng)的物質(zhì)較少”等等。然后教師可展示課前搜集的可支持不同于教材中的對(duì)植物向光生長(zhǎng)的原因的解釋的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析證據(jù)、得出結(jié)論以支持自己的觀點(diǎn)。

作者簡(jiǎn)介：

張俊，安徽省合肥市，安徽省長(zhǎng)豐縣下塘中學(xué).