培養(yǎng)科學論證能力存在的疏忽及對策

湖南

2003年版《普通高中生物課程標準（實驗）》把理性思維（批判性思維）能力的培養(yǎng)列為生物學科的重要目標，高考命題也早已把理性思維能力作為考查方向。然而，多數(shù)教師對培養(yǎng)學生理性思維能力的意識不強，存在疏忽，特別是在培養(yǎng)科學論證能力方面著力不夠。

1.科學論證是理性思維的核心

理性思維是中學生物學科核心素養(yǎng)的重要組成部分，是理由充分、邏輯嚴密的反思判斷，其核心是科學論證?？茖W論證的模式如下（圖1）：

圖1 科學認證的模式圖

2.教學中的主要疏忽點

2.1 對基本概念把握不準確，判斷易受干擾

【例1】（2015年·全國卷Ⅰ·第30題節(jié)選）剪斷實驗兔的迷走神經后刺激其靠近心臟的一端，迷走神經末梢釋放乙酰膽堿，使心臟活動減弱減慢、血壓降低。在此過程中，心臟活動的調節(jié)屬于__________調節(jié)。乙酰膽堿屬于_____(填“酶”“神經遞質”或“激素”)。

答案“神經”與“神經遞質”，竟被許多老師“修正”為“體液、激素”或“體液、神經遞質”，并發(fā)布于許多教學資源網(wǎng)站。修正的理由有迷走神經被剪斷，不考慮神經調節(jié)、剪斷迷走神經后刺激其靠近心臟的一端，反射弧已經被切斷，心臟活動的調節(jié)屬于體液調節(jié)。

激素和二氧化碳等信號分子通過體液的傳送調節(jié)生命活動叫作體液調節(jié)。體液調節(jié)可以看作是神經調節(jié)的組成部分：（1）血漿中二氧化碳濃度的增加，是引起神經調節(jié)的刺激；（2）激素的分泌也受神經調節(jié)，是神經調節(jié)的終端或延續(xù)。體液調節(jié)中化學信號通過體液傳送與神經遞質在突觸間隙(亦屬體液)的傳遞是有差異的，神經遞質與激素的作用方式也是有差異的。此題中刺激神經纖維導致乙酰膽堿的釋放及引起效應，是通過神經調節(jié)途徑實現(xiàn)的。

2.2 對證據(jù)與判斷之間關聯(lián)性的分析不充分

主要表現(xiàn)為在（實驗）資料分析型內容的教學過程中討論分析不充分，忽視對實驗結果與實驗結論之間關聯(lián)性的探討，甚至只是把實驗結果與實驗結論當作知識來教授 ，學生不能真正感悟到實驗結果對實驗結論的支持，理性思維能力得不到訓練。例如，由于化學課程中活化能的教學滯后于生物學課程中酶的教學，許多教師對H2O2在不同條件下的分解實驗只是針對反應速率的差異進行簡單的討論分析。以下是從注重理性思維的角度論證酶的高效性與酶的作用原理的實驗分析（見表1），值得參考。

表1 H2O2在不同條件下的分解實驗的分析

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析的方法不當，得出的結論不嚴謹

某教輔書對“（2016年·天津卷·第2題）在適宜反應條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用與白光相同光照強度的紅光照射，ATP數(shù)量不會下降”的解釋為“由于葉綠素對紅光的吸收率高，改用與白光光照強度相同的紅光，光反應增強，葉綠體產生的ATP和[H]增多”。如果白光的強度達到光飽和點，雖然改用與白光光照強度相同的紅光照射相當于光照增強，但光反應強度卻保持穩(wěn)定。由于編者分析處理數(shù)據(jù)時忽略了臨界點（光飽和點）附近量變與質變的關系，故所做論證是片面的。

2.4 對習題評析方法不當

主要表現(xiàn)是教師對習題評析驗證多、推導少，疏于捕捉思維的目標指向與參照物，容易忽視思維的過程性、邏輯性，不利于更好地發(fā)展學生的理性思維。

【例2】（2012年·安徽卷·第29題節(jié)選）為探究酵母菌無氧呼吸的場所，將酵母菌的細胞質基質、線粒體與酵母菌分別加入A、B、C試管中，再加入葡萄糖，在無氧條件下進行實驗，根據(jù)試管___________的實驗結果可以判斷出酵母菌進行無氧呼吸的場所。

驗證型評析：以無氧呼吸的場所是細胞質基質這一知識做先入為主的判斷，即如果A試管與C試管的結果相同(B試管與C試管的結果不相同)，無氧呼吸的場所是細胞質基質。

推導型評析：以有氧呼吸的場所作為參照物，遵循實驗設計分析的邏輯與模式，做出主要的幾種假設和推測，即①如果酵母菌的無氧呼吸只在細胞質基質中進行，A試管和C試管的結果相同，B試管和C試管的結果不同；②如果酵母菌的無氧呼吸只在線粒體中進行，B試管和C試管的結果相同，A試管和C試管的結果不同；③如果酵母菌的無氧呼吸同時需要細胞質基質和線粒體A、B試管和C試管結果均不同。

驗證型評析能使學生較快“知其然”，但不一定能使學生“知其所以然”。推導型評析則能達到使學生“知其然，更知其所以然”的效果。

3.培養(yǎng)科學論證的教學策略

3.1 準確傳授知識并培養(yǎng)學科觀點

知識是理性思維的依據(jù)與載體，知識的傳授、識讀與鏈接的訓練，是培養(yǎng)理性思維能力所需要的。學生分析討論某些生物學現(xiàn)象或解析情境試題時，會進行知識鏈接，但很少會聯(lián)想到重要的生物學觀點，然而生物學觀點是分析生物學現(xiàn)象和解析某些高考試題的立足點，故要注意生物學觀點的形成與運用。教師應教會學生深刻理解某些生物學知識的含義及相互聯(lián)系，使之形成生物學觀點并培養(yǎng)學生解釋生物學現(xiàn)象的能力。

教師在教授新課時可與學生一道對某些核心知識進行比較、歸納、提煉，把知識內化為生物學觀點；在習題講評時引導學生對習題中呈現(xiàn)的新現(xiàn)象，運用已學核心知識進行討論分析，通過批判性思維進行理性地判斷、預測，從而使新知識形成新觀點，同時發(fā)展理性思維能力。例如可通過編制試題或設置情境讓學生依據(jù)細胞生命活動的有序性和類比細胞間的信息傳遞，對細胞內轉運物質的囊泡與細胞膜或細胞器的膜之間可能存在相互識別的機制、對線粒體外膜上可能存在丙酮酸脫氫酶（呼吸酶）的受體做出猜測或判斷。

3.2 增強培養(yǎng)理性思維能力的意識

培養(yǎng)理性思維能力的關鍵是探究問題的有效性，通過設置有效探究問題，引導學生進行科學、嚴謹?shù)模▽嶒灒┵Y料分析。注意設置有效探究問題對重要實驗現(xiàn)象或實驗結果的質疑與關注、引領學生明確思維的目標指向，從而激活思維，拓展思維空間和突破思維的難點、盲點。實施實驗分析的教學前，教師應該遵循科學性原則先進行嚴謹、全面的實驗分析，找出實驗分析的關鍵點、盲點及拓展方向；然后依據(jù)恰當?shù)慕虒W策略與正確的教育教學理念進行教學設計，從細節(jié)著手，巧設疑問、激活思維；最后引導學生質疑、猜測、分析、判斷。例如有的教師在教授孟德爾對自由組合現(xiàn)象的解釋時，通過還原孟德爾的思維過程，挖掘出培養(yǎng)理性思維的教學內容（見表2），表現(xiàn)出較強的培養(yǎng)理性思維能力的意識。

3.3 采用恰當?shù)睦}講評方式，強化探究分析的程序與模式構建

驗證型評析與推導型評析的思維深度與廣度是有差異的，雖然在培養(yǎng)理性思維能力方面的效果各有優(yōu)劣，但鑒于教學實際和培養(yǎng)理性思維的目的，評析探究分析型試題應該依據(jù)科學論證的模式適當加重推導型評析的分量。

【例3】（2011年·安徽卷·第29題改編）選取長勢一致的小麥幼苗若干，隨機平均分為A、B兩組，B組施用適量氮肥，其他培養(yǎng)條件相同且適宜。在小麥灌漿期選擇晴朗無風的上午，于9:30-10:30從每組選取相同數(shù)量的旗葉，進行CO2吸收量及葉綠素含量的測定。結果（均值）如下表3：

從影響光合作用的內在因素進行分析，施氮肥提高了CO2吸收量的原因可能是_____________。

【解析】CO2的利用由暗反應來完成，需要酶的催化和光反應供[H]、供能（ATP），通過這一知識鏈接，先把思維的目標指向施用氮肥是單獨影響光反應或單獨影響暗反應，還是同時影響光反應和暗反應。然后，從實驗結果中尋找支持或否定各種影響的證據(jù)，A組葉綠素含量比B組的高，不支持該實驗施用氮肥影響光反應，即施氮肥影響了暗反應。

【答案】與參與暗反應相關的酶的合成增加或酶活性增強有關

依據(jù)探究實驗的程序和科學論證的邏輯對習題做推導型解析或講評，這樣做看似浪費時間，卻可以使學生把陌生的試題情境置于熟悉的探究程序與科學論證模式中，不僅有益于培養(yǎng)學生的理性思維能力，而且以熟悉的程序與模式作為思維的參照物，容易捕捉到思維的目標指向，對提高學生高考應試能力是有益的。

教材“技能訓練”“拓展探究習題”及“旁欄”等欄目有很多理性思維的內容，很多高考試題有這些教學內容的影子。