生物學教學中學生歸納推理能力的培養(yǎng)策略

邰玉韋 黃翠香

摘? ? 要：在生物學教學中，由于教師不完全理解歸納推理的內(nèi)涵與本質(zhì)屬性，不重視歸納推理是生物學教學中常用的一種科學思維方法，更忽視了培養(yǎng)學生歸納推理能力對發(fā)展學生核心素養(yǎng)和生物學科關(guān)鍵能力的重要價值等，影響了學生在學習過程中思維品質(zhì)的提升和學科素養(yǎng)的培養(yǎng)。不同生物學重要概念的形成需要建構(gòu)不同形式的歸納推理方法，可以通過科學觀察歸納法、模型建構(gòu)歸納法、實驗探究歸納法和比較分析歸納法有效培養(yǎng)學生歸納推理能力。

關(guān)鍵詞：生物學教學 ;歸納推理能力 ;培養(yǎng)策略

《辭?！分械摹皻w納”指從個別或特殊的經(jīng)驗事實出發(fā)推出一般性原理、原則的推理形式、思維進程和思維方法。同由一般性知識的前提出發(fā)得出個別性或特殊性知識的結(jié)論的推理形式、思維進程和思維方法的“演繹”相對。一般說來，兩者之間的區(qū)別是：歸納是由特殊推到一般，演繹是由一般推到特殊。而“歸納法”指從個別的或特殊的經(jīng)驗事實出發(fā)而概括得出一般性原理、原則的思維方法。主要包括觀察、實驗、比較、分析、綜合等方法以及科學歸納法、簡單枚舉歸納法等，有時也稱歸納推理[1]589。那么，如何在生物學教學中培養(yǎng)學生的歸納推理能力呢？下面結(jié)合教學案例，通過運用“科學觀察歸納法”、“模型建構(gòu)歸納法”、“實驗探究歸納法”和“比較分析歸納法”等策略來培養(yǎng)學生的歸納推理能力。

一、科學觀察歸納法

“科學觀察歸納法”指由觀察或?qū)嶒灧治瞿愁愔幸恍┦挛锼杂校ɑ驔]有）某種屬性的原因，然后推出該類的所有事物都有（或沒有）該屬性的歸納推理?？茖W觀察歸納通過觀察、實驗、應(yīng)用判明現(xiàn)象因果聯(lián)系的方法，可以獲得關(guān)于所考察對象的某種因果聯(lián)系的知識。以這種知識為根據(jù)，有可能作出較確實可靠的結(jié)論[1]919。

很多重要生物學概念的形成來自對生活或事實的科學觀察。義務(wù)教育階段的生物學課程安排了多種觀察活動，如初中生物學（蘇教版）的教材中一共有33個觀察活動，因此，在教學過程中，教師要根據(jù)教學內(nèi)容的不同，指導(dǎo)學生進行觀察實踐活動，收集多個觀察數(shù)據(jù)或事實，進而歸納形成概念。

案例1：在“探究鳥類適應(yīng)空中飛行的特征”教學設(shè)計中，重點指導(dǎo)學生從家鴿的體型、羽毛、骨骼、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等歸納總結(jié)鳥類適應(yīng)空中飛行的特征。教學過程如下。導(dǎo)入：比比看什么樣的飛機飛得遠？（課前以小組為單位設(shè)計紙飛機。）活動一：歸納飛行需要解決的問題。學生從紙飛機比賽小游戲體驗中發(fā)現(xiàn)，“減輕體重、減少阻力、增加動力”是飛行需要解決的問題?；顒佣和ㄟ^觀察歸納家鴿適于空中飛行的特征。1.出示圖片、實物、模型等有關(guān)材料，請小組認真觀察家鴿的外形、家鴿的骨骼、家鴿的胸肌、家鴿的呼吸系統(tǒng)等，討論總結(jié)出家鴿適于空中飛行的特征，并將觀察結(jié)果及時記錄在任務(wù)單上，請各小組代表交流展示，其他小組進行補充與評價。歸納結(jié)果如表1。

活動三：家鴿特征和飛行需要解決的問題之間的聯(lián)系。在教師的引導(dǎo)下，學生一起歸納。①減少阻力：身體呈流線型;②減輕重量：骨骼輕薄，口內(nèi)無牙，直腸短，不儲存糞便，無膀胱;③增加動力：食量大，胸肌發(fā)達，心臟四腔，循環(huán)系統(tǒng)完善，兩翼寬大，用肺呼吸，氣囊輔助?；顒铀模簹w納鳥類的特征。圖片展示鴕鳥和企鵝，鳥類都能飛嗎？圖片展示蝴蝶和蝙蝠，能飛的都是鳥類嗎？什么是鳥類？再歸納：①身體呈流線型，并被覆羽毛;②前肢變成翼;③骨骼很薄，有的中空，有的愈合;④胸肌發(fā)達;⑤用肺呼吸，以氣囊輔助呼吸。

通過案例分析，科學觀察培養(yǎng)學生歸納推理能力的有效策略為：①科學觀察需要明確觀察目標，在觀察活動中，目標越明確，觀察就會越集中，感知越深刻，思維就越活躍。②科學觀察需要在觀察方法上給予恰當?shù)?、正確的引導(dǎo)。針對不同的觀察任務(wù)需選用不同的觀察方法，如：比較觀察法、測量數(shù)據(jù)法等。③科學觀察需要指導(dǎo)學生全面及時做好觀察記錄，及時用科學的文字、符號把觀察到的現(xiàn)象生動、準確地表達出來，才能準確把握其實質(zhì)。④科學觀察需要對學生觀察的結(jié)果進行科學評價。在評價過程中，往往會發(fā)現(xiàn)一些意想不到的、精彩的學習研究方法與成果。

二、模型建構(gòu)歸納法

模型建構(gòu)歸納法是生物學教學過程中經(jīng)常使用的一種思維方法。多數(shù)抽象的生物學概念，可以為其找到具體的模型，通過對具體模型的學習和認識來幫助學生掌握抽象概念的性質(zhì)及特點， 促使學生主動建構(gòu)和理解，進而歸納得出所學的概念，也可以幫助學生理解概念所體現(xiàn)的思維方式和方法。

案例2：“生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)”（蘇科版七下）中的一個重要概念是：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的能力。僅僅讓學生通過教材中的資料分析，得出此結(jié)論是很困難的。教學重點是理解生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力是有限的，教學難點是嘗試用坐標、曲線表示并歸納分析幾種生態(tài)因素之間的關(guān)系。因此教學設(shè)計要適當?shù)剡M行目標分層，通過模型建構(gòu)歸納法，循序漸進地突破教學難點。教學過程，引入視頻：定格于一幅組合畫面：中間一幅是草原中一個捕食的鏡頭。想一想：問題1：在草原生態(tài)系統(tǒng)中生活著哪些生物？問題2：草、鼠、鷹之間是什么關(guān)系？請你用學過的方法表示。請一位同學擺一擺或畫一畫食物鏈。追問：你認為草原上的草會不會因為鼠的存在而被吃光？鼠會不會因為鷹的捕食而消失？試一試：問題探究，并以表格形式引導(dǎo)學生。隨著時間變化，草、鼠、鷹之間的數(shù)量變化是怎樣的？草的數(shù)量開始持續(xù)增加，隨著草的增加，鼠的數(shù)量隨后會有什么變化？追問1：伴隨著鼠的數(shù)量持續(xù)增多，隨后，對草又產(chǎn)生了什么影響？追問2：鼠能無限增加嗎？鼠的數(shù)量增加受到哪些因素的影響？我們來分析鼠與鷹的數(shù)量變化關(guān)系，隨著鼠的增加，鷹的數(shù)量會發(fā)生什么樣的變化？最后在表2中呈現(xiàn)出“草、鼠、鷹”三者數(shù)量變化關(guān)系。

擺一擺：小組合作活動，嘗試用坐標曲線來表示草原生態(tài)系統(tǒng)中這3種生物之間的關(guān)系。給出曲線并提出活動要求：（1）認真讀圖（圖1），了解縱、橫坐標軸各表示什么？（2）在草原生態(tài)系統(tǒng)中草、鼠、鷹的數(shù)量相同嗎？在坐標上如何表示？（3）根據(jù)表格的分析，請學生用磁鐵在白板的坐標軸內(nèi)擺一擺 3 種生物的數(shù)量變化曲線。追問：為什么？請分析一下這3條曲線的變化情況。如在上升、下降作輔助線，引導(dǎo)學生分段描述。草增加，鼠會不會立即增加？草開始減少，鼠會不會立即減少？鷹呢？設(shè)計意圖：小組合作探究，模型建模，引領(lǐng)學生自主構(gòu)建歸納出3 條曲線、解釋規(guī)律。理一理：通過表格和3條曲線，學生看出這3種生物在數(shù)量上的變化規(guī)律。雖然這3種生物在數(shù)量上呈現(xiàn)上下波動，但生物總的數(shù)量還是能夠保持在一定的范圍內(nèi)相對穩(wěn)定。追問：這種平衡和穩(wěn)定的能力，是來源于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)節(jié)，還是通過外界力量幫它完成的？水到渠成形成了重要概念：生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)。

模型歸納法強調(diào)具有一定思維含量的重要概念的形成，教師在教學中，要善于發(fā)現(xiàn)和挖掘教材中合理的資源，幫助學生自主總結(jié)和歸納。在上述案例重要概念“生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)”歸納形成過程中，用到了表格模型、曲線模型、磁鐵模型等，對目標進行了層層分解，不同的目標采取了不同的建模方式和歸納方式，目標之間建立了思維邏輯聯(lián)系，最后，以次類推，其他生態(tài)系統(tǒng)的其他生物之間也是遵循這樣的規(guī)律，實現(xiàn)從特殊到一般的歸納。

三、實驗探究歸納法

實驗探究歸納法是在實驗基礎(chǔ)上，對實驗數(shù)據(jù)認真加以分析， 通過實驗事實歸納出生物學規(guī)律或內(nèi)在必然聯(lián)系的認識方法。即由實驗分析某類中一些事物所以有（或沒有）某種屬性的原因，然后推出該類的所有事物都有（或沒有）該屬性的歸納推理。實驗探究歸納法在重要概念形成中起非常重要的作用。學生的實驗探究活動源于科學探究的一般過程，包括提出問題、作出假設(shè)、制定計劃、實施計劃、收集數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、交流表達等活動。

案例3：“能量的釋放和利用”教學設(shè)計中，通過系列探究實驗歸納出“植物的呼吸作用”這一重要概念。教學過程如下。導(dǎo)入：玩游戲——蘿卜蹲，交流體會。如呼吸加快了（產(chǎn)生的氣體變多了）、流汗（產(chǎn)生熱量）、面紅耳赤（血液循環(huán)加快、產(chǎn)生熱量等）、氣喘吁吁（呼吸加快）、覺得熱（產(chǎn)生熱量）、跳不動了（能量不足）。環(huán)節(jié)1：提出問題。同時引出三個探究問題并作出假設(shè)：蘿卜的呼吸會消耗氧氣嗎？蘿卜的呼吸會產(chǎn)生二氧化碳嗎？蘿卜的呼吸過程中，會釋放熱量嗎？環(huán)節(jié)2：制定計劃。教師首先出示兩等份的新鮮蘿卜和煮熟蘿卜實驗材料，明確形成對照實驗。然后，逐步出示實驗器材圖片，讓學生說出其用處。如透明的飲料瓶（盛裝蘿卜塊）;標簽（編號1號、2號，方便觀察與表達）;溫度計（測量溫度）;小瓶子（里面盛裝了10mL澄清石灰水，用來檢驗二氧化碳）;注射器（可以抽取定量氣體）;鐵絲穿好的蠟燭（觀察蠟燭燃燒的現(xiàn)象）;隔熱保溫棉（粘貼在瓶子上可起到一定的保溫作用）;火柴（點燃蠟燭）。各小組討論需要選擇的器材，然后各組長從講臺上取走與本組對應(yīng)的器材，搭建實驗裝置、討論檢驗方法并預(yù)估實驗結(jié)果。環(huán)節(jié)3：交流計劃。每個小組派一位同學上臺展示搭建的實驗裝置并簡要說明，相同探究主題的所有小組共同展示，其他同學提出質(zhì)疑或給出合理的建議。環(huán)節(jié)4：實施計劃。教師呈現(xiàn)24小時前準備好的實驗裝置，請各組派一位同學來挑選相應(yīng)的裝置，回到你的小組內(nèi)進行實驗結(jié)果的檢測（友情提醒：檢測氧氣，快速高效;檢測二氧化碳，定量處理，抽取40mL的氣體緩慢注入澄清石灰水中，效果最佳）。環(huán)節(jié)5：展示結(jié)果并交流表達。氧氣組描述實驗現(xiàn)象;二氧化碳組展示澄清石灰水的變化;能量組說出了自己的困惑。教師展示溫度傳感器，并改用熱水瓶、大量小麥種子來做實驗，屏幕直接展示溫度變化的數(shù)據(jù)，解決能量組的困惑。環(huán)節(jié)6：拓展歸納。出示根、莖、葉、花、果實、種子等圖片，鼓勵學生用不同實驗材料進行課外探究實踐。師生總結(jié)，磁鐵卡片建構(gòu)概念：呼吸作用就是植物分解有機物，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳、釋放能量的過程。

對于不同的生物學重要概念的建構(gòu)，科學探究的流程不拘泥一種，可以根據(jù)教學目標的設(shè)定，豐富活動設(shè)計的形式和內(nèi)容，多角度開展活動歸納形成重要概念，發(fā)展學生的思維品質(zhì)。本案例實驗歸納活動中，學生分組同時探究三個角度的問題，搭建三套實驗裝置，每個小組都得到了充分的展示，探究小組之間形成了一定的差異，相同主題的小組之間可以相互比較和學習，其他小組可以觀摩、質(zhì)疑或提出修改建議。效果非常好。不同探究主題之間思維碰撞，形成多元化的意義溝通，生成連連不斷，歸納建構(gòu)效率高，學習程度加深、學習成果增多。

四、比較分析歸納法

比較分析歸納法是一種常用的教學方式，其在提高知識結(jié)構(gòu)的條理化、系統(tǒng)化方面有重要作用。在生物學概念學習中，經(jīng)常用的列表比較分析，利于學生梳理相關(guān)概念之間的邏輯關(guān)系。比較分析歸納法的運用可以改變學習方式，讓學生參與到教學中，使其成為教學主體，不僅可提高教學質(zhì)量，而且還可激發(fā)學生的學習興趣，發(fā)展學生的理性思維能力和批判性思維能力。

案例4：植物的主要類群包括藻類植物、苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物，可以將五類植物的各項特征進行比較分析和歸納。

在運用比較分析歸納法實施教學時，首先，選定比較對象時要遵循“相近”原則。兩個或多個對象之間有共同或者近似的方面，因為這些方面往往會對學生的知識掌握產(chǎn)生影響和干擾。其次，要確定關(guān)鍵的比較指標。如形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活環(huán)境和繁殖方式。最后，要確定比較恰當?shù)臍w納比較方式，如表格比較或圖式比較等。

參考文獻：

[1]夏征農(nóng)，辭海編輯委員會，等.辭海[M].上海：上海辭書出版社，2006.